專題講座 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像題的解題方法

1、專題講座化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平專題講座化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平 衡圖像題的解題方法衡圖像題的解題方法 一、常見化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像類型一、常見化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像類型 1物質(zhì)的量物質(zhì)的量(或濃度或濃度)時(shí)間圖像時(shí)間圖像 此類圖像要注意各曲線的折點(diǎn)此類圖像要注意各曲線的折點(diǎn)(達(dá)平衡達(dá)平衡)時(shí)刻相同，各物質(zhì)濃度變時(shí)刻相同，各物質(zhì)濃度變 化的比例符合化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系?；谋壤匣瘜W(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系。 2速率速率時(shí)間圖像時(shí)間圖像 此類圖像定性地揭示了此類圖像定性地揭示了v(正正)、v(逆逆)隨時(shí)間隨時(shí)間(含條件改變對(duì)速率的含條件改變對(duì)速率的 影響影響)而變化的規(guī)律，體現(xiàn)了平

2、衡的而變化的規(guī)律，體現(xiàn)了平衡的“動(dòng)、等、定、變動(dòng)、等、定、變”的基本特征，的基本特征， 以及平衡移動(dòng)的方向。以及平衡移動(dòng)的方向。 3全程速率全程速率時(shí)間圖像時(shí)間圖像 如如Zn與足量鹽酸的反應(yīng)，反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化出現(xiàn)的情況，如與足量鹽酸的反應(yīng)，反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化出現(xiàn)的情況，如 右圖所示，解釋原因：右圖所示，解釋原因：AB段段(v漸增漸增)，因反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)的進(jìn)，因反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)的進(jìn) 行，溫度漸增，導(dǎo)致反應(yīng)速率的漸增；行，溫度漸增，導(dǎo)致反應(yīng)速率的漸增；BC增增(v漸小漸小)，則主要因?yàn)殡S反，則主要因?yàn)殡S反 應(yīng)的進(jìn)行，溶液中應(yīng)的進(jìn)行，溶液中c(H )漸小，導(dǎo)致反應(yīng)速率的漸小。故分

3、析時(shí)要抓住 漸小，導(dǎo)致反應(yīng)速率的漸小。故分析時(shí)要抓住 各階段的主要矛盾，認(rèn)真分析。各階段的主要矛盾，認(rèn)真分析。 4含量含量時(shí)間時(shí)間溫度溫度(壓強(qiáng)壓強(qiáng))圖像圖像 常見的形式有如下圖所示的幾種常見的形式有如下圖所示的幾種(C%指某生成物百分含量，指某生成物百分含量，B% 指某反應(yīng)物百分含量指某反應(yīng)物百分含量)，這種圖像的折點(diǎn)表示達(dá)到平衡的時(shí)間，曲線的，這種圖像的折點(diǎn)表示達(dá)到平衡的時(shí)間，曲線的 斜率反映了反應(yīng)速率的大小，可以確定斜率反映了反應(yīng)速率的大小，可以確定T(p)的高低的高低(大小大小)，水平線高低，水平線高低 對(duì)應(yīng)平衡移動(dòng)方向。對(duì)應(yīng)平衡移動(dòng)方向。 此類題斜率大的反應(yīng)快，先達(dá)到平衡此類題斜率大

4、的反應(yīng)快，先達(dá)到平衡(先拐先平先拐先平)。 5.速率速率壓強(qiáng)壓強(qiáng)(或溫度或溫度)圖像圖像 特點(diǎn)：曲線的意義是外界條件特點(diǎn)：曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強(qiáng)等如溫度、壓強(qiáng)等)對(duì)正、逆反應(yīng)速對(duì)正、逆反應(yīng)速 率影響的變化趨勢(shì)及變化幅度。圖中交點(diǎn)是平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)增大后正率影響的變化趨勢(shì)及變化幅度。圖中交點(diǎn)是平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)增大后正 反應(yīng)速率增大得快，平衡向正向移動(dòng)。反應(yīng)速率增大得快，平衡向正向移動(dòng)。 6恒壓恒壓(溫溫)線線 該類圖的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃度該類圖的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率()，橫坐，橫坐 標(biāo)為溫度標(biāo)為溫度(T)或壓強(qiáng)或壓強(qiáng)(p)，常見類型有，常見類型有

5、(如下圖所示如下圖所示)： 解決這類圖像題，采用解決這類圖像題，采用“定一議二定一議二”，即把自變量，即把自變量(溫度、壓強(qiáng)溫度、壓強(qiáng)) 之一設(shè)為恒量，討論另外兩個(gè)變量的關(guān)系。之一設(shè)為恒量，討論另外兩個(gè)變量的關(guān)系。 二、一般解題思路二、一般解題思路 這類題目是討論自變量這類題目是討論自變量x(如時(shí)間、溫度、壓強(qiáng)等如時(shí)間、溫度、壓強(qiáng)等)與函數(shù)值與函數(shù)值y(如物如物 質(zhì)的量、濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)化率等質(zhì)的量、濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)化率等)之間的定量或定性關(guān)系。因此，之間的定量或定性關(guān)系。因此， 要運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決此類題目。要運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決此類題目。 三、突破化學(xué)反應(yīng)速率，化學(xué)平衡圖像題的三、突破化學(xué)反

6、應(yīng)速率，化學(xué)平衡圖像題的“三種三種”手段手段 1從從“斷點(diǎn)斷點(diǎn)”著手著手 當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后，若某一時(shí)刻外界條件發(fā)生改變，都當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后，若某一時(shí)刻外界條件發(fā)生改變，都 可能使速率可能使速率時(shí)間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，即出現(xiàn)時(shí)間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，即出現(xiàn)“斷點(diǎn)斷點(diǎn)”。 根據(jù)根據(jù)“斷點(diǎn)斷點(diǎn)”前后的速率大小，即可對(duì)外界條件的變化情況作出判斷。前后的速率大小，即可對(duì)外界條件的變化情況作出判斷。 A圖圖表示溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響，且甲的溫度較高表示溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響，且甲的溫度較高 B圖圖表示表示t0時(shí)刻使用催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)刻使用催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響 C圖圖表示

7、表示t0時(shí)刻增大時(shí)刻增大O2的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響的濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響 D圖圖中中a、b、c三點(diǎn)中只有三點(diǎn)中只有b點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)點(diǎn)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) 解析解析A項(xiàng)，根據(jù)先拐先平知，乙的溫度高，升高溫度，項(xiàng)，根據(jù)先拐先平知，乙的溫度高，升高溫度，SO2的含的含 量降低，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，與題反應(yīng)相矛盾，量降低，正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，與題反應(yīng)相矛盾，A項(xiàng)錯(cuò)誤；項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)使用催項(xiàng)使用催 化劑，化劑，v正 正、 、v逆 逆同時(shí)增大，且倍數(shù)相同，斷點(diǎn)應(yīng)在原平衡反應(yīng)速率之上， 同時(shí)增大，且倍數(shù)相同，斷點(diǎn)應(yīng)在原平衡反應(yīng)速率之上， B項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；C項(xiàng)增大項(xiàng)增大O2濃度，正反應(yīng)速率會(huì)突然增大且圖像

8、上濃度，正反應(yīng)速率會(huì)突然增大且圖像上“斷點(diǎn)斷點(diǎn)” 應(yīng)在原平衡速率之上，但逆反應(yīng)速率應(yīng)在原來(lái)的基礎(chǔ)上逐漸增大，應(yīng)在原平衡速率之上，但逆反應(yīng)速率應(yīng)在原來(lái)的基礎(chǔ)上逐漸增大，C 項(xiàng)錯(cuò)誤；項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，項(xiàng)，a、b、c三點(diǎn)都是在不同溫度下的平衡線上，三點(diǎn)都是在不同溫度下的平衡線上，D項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案答案B 2從從“拐點(diǎn)拐點(diǎn)”入手入手 同一可逆反應(yīng)，若反應(yīng)條件不同，達(dá)到平衡所用的時(shí)間也可能不同一可逆反應(yīng)，若反應(yīng)條件不同，達(dá)到平衡所用的時(shí)間也可能不 同，反映到圖像出現(xiàn)同，反映到圖像出現(xiàn)“拐點(diǎn)拐點(diǎn)”的時(shí)間也就有差異。根據(jù)外界條件對(duì)化的時(shí)間也就有差異。根據(jù)外界條件對(duì)化 學(xué)反應(yīng)速率的影響，即可判斷出溫度的高低

9、、壓強(qiáng)或濃度的大小及是學(xué)反應(yīng)速率的影響，即可判斷出溫度的高低、壓強(qiáng)或濃度的大小及是 否使用催化劑。否使用催化劑。 AT1T2，p1c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) BT1T2，p1p2，abc，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) CT1p2，abT2，p1p2，abc，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 解析解析解答該題要綜合運(yùn)用解答該題要綜合運(yùn)用“定一議二定一議二”和和“先拐先平先拐先平”。由。由(T1， p1)和和(T1，p2)兩條曲線可以看出：兩條曲線可以看出：溫度溫度(T1)相同，但壓強(qiáng)為相同，但壓強(qiáng)為p2時(shí)先出時(shí)先出 現(xiàn)現(xiàn)“拐點(diǎn)拐點(diǎn)”，達(dá)到平衡所需的時(shí)間短，即反應(yīng)速率大，所以，

10、達(dá)到平衡所需的時(shí)間短，即反應(yīng)速率大，所以p2p1； 壓強(qiáng)較大壓強(qiáng)較大(即壓強(qiáng)為即壓強(qiáng)為p2)時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)對(duì)應(yīng)的w(B)較大，說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡逆向移較大，說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡逆向移 動(dòng)，則動(dòng)，則abT2；溫度較高溫度較高(即溫度為即溫度為T1)時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)對(duì)應(yīng)的w(B)較小，說(shuō)較小，說(shuō) 明升高溫度平衡正向移動(dòng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。明升高溫度平衡正向移動(dòng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 答案答案B 3從曲線的變化趨勢(shì)著手從曲線的變化趨勢(shì)著手 對(duì)于速率對(duì)于速率溫度溫度(或壓強(qiáng)或壓強(qiáng))圖像，由于隨著溫度逐漸升高或壓強(qiáng)逐圖像，由于隨著溫度逐漸升高或壓強(qiáng)逐 漸增大，反應(yīng)速率會(huì)逐漸增大，因此圖像上出現(xiàn)的是平滑的遞增曲線。漸增

11、大，反應(yīng)速率會(huì)逐漸增大，因此圖像上出現(xiàn)的是平滑的遞增曲線。 根據(jù)溫度或壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，可以判斷速率曲線的變根據(jù)溫度或壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響，可以判斷速率曲線的變 化趨勢(shì)。需要注意的是：化趨勢(shì)。需要注意的是：(1)溫度或壓強(qiáng)的改變對(duì)正、逆反應(yīng)速率的影溫度或壓強(qiáng)的改變對(duì)正、逆反應(yīng)速率的影 響是一致的，即要增大都增大，要減小都減小，反映到圖像上，就是響是一致的，即要增大都增大，要減小都減小，反映到圖像上，就是 v(正正)、v(逆逆)兩條曲線的走勢(shì)大致相同；兩條曲線的走勢(shì)大致相同；(2)分析外界條件對(duì)反應(yīng)速率的分析外界條件對(duì)反應(yīng)速率的 影響時(shí)，只能分析達(dá)到平衡之后化學(xué)反應(yīng)速率的變化情況。影

12、響時(shí)，只能分析達(dá)到平衡之后化學(xué)反應(yīng)速率的變化情況。 解析解析圖像中有三個(gè)量，應(yīng)定一個(gè)量來(lái)分別討論另外兩個(gè)量之間圖像中有三個(gè)量，應(yīng)定一個(gè)量來(lái)分別討論另外兩個(gè)量之間 的關(guān)系。定壓強(qiáng)，討論的關(guān)系。定壓強(qiáng)，討論T與與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一壓強(qiáng)下，溫度越高，的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一壓強(qiáng)下，溫度越高， A的轉(zhuǎn)化率越高，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；定溫度，討論壓強(qiáng)與的轉(zhuǎn)化率越高，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；定溫度，討論壓強(qiáng)與A的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 化率的關(guān)系：同一溫度下，壓強(qiáng)越大，化率的關(guān)系：同一溫度下，壓強(qiáng)越大，A的轉(zhuǎn)化率越高，說(shuō)明正反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率越高，說(shuō)明正反應(yīng) 是體積縮小的反應(yīng)，即是體積縮小的反應(yīng)，即mnpq。 答案答案D A由圖

13、甲推斷，由圖甲推斷，B點(diǎn)點(diǎn)SO2的平衡濃度為的平衡濃度為0.3 molL 1 B由圖甲推斷，由圖甲推斷，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡常數(shù)為點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡常數(shù)為80 C達(dá)平衡后，縮小容器容積，則反應(yīng)速率變化圖像可以用圖乙達(dá)平衡后，縮小容器容積，則反應(yīng)速率變化圖像可以用圖乙 表示表示 D壓強(qiáng)為壓強(qiáng)為0.50 MPa時(shí)，不同溫度下時(shí)，不同溫度下SO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系 如圖丙，則如圖丙，則T2T1 解析：解析：由題圖甲計(jì)算可得由題圖甲計(jì)算可得B點(diǎn)點(diǎn)SO2的平衡濃度為的平衡濃度為0.03 molL 1， ，A 點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡常數(shù)為點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡常數(shù)為800，A、B均不正確

14、；達(dá)到平衡后，縮小均不正確；達(dá)到平衡后，縮小 容器體積，容器體積，v(正正)、v(逆逆)均增大，平衡正向移動(dòng)，均增大，平衡正向移動(dòng)，v(正正)v(逆逆)，故，故C 項(xiàng)正確；項(xiàng)正確；D項(xiàng)，題圖丙中項(xiàng)，題圖丙中T1先達(dá)到平衡，先達(dá)到平衡，T1T2。 答案：答案：C 2(2014年高考福建卷年高考福建卷)在一定條件下，在一定條件下，N2O分解的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分解的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 如下：如下： 下圖能正確表示該反應(yīng)有關(guān)物理量變化規(guī)律的是下圖能正確表示該反應(yīng)有關(guān)物理量變化規(guī)律的是() (注：圖中半衰期指任一濃度注：圖中半衰期指任一濃度N2O消耗一半時(shí)所需的相應(yīng)時(shí)間，消耗一半時(shí)所需的相應(yīng)時(shí)間，c1、 c2均表

15、示均表示N2O初始濃度且初始濃度且c1c2) 答案：答案：A AA、B、C為氣體，為氣體，D不是氣體不是氣體 BA、B為氣體，為氣體，C、D有一種為氣體有一種為氣體 CC、D為氣體，為氣體，A、B有一種為氣體有一種為氣體 DC、D有一種為氣體，有一種為氣體，A、B都不是氣體都不是氣體 解析：解析：由圖像看出，增大壓強(qiáng)，由圖像看出，增大壓強(qiáng)，v(正正)和和v(逆逆)都增大，但都增大，但v(逆逆)增增 大得更多，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小大得更多，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小 的方向，的方向，A、B錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，C正確；如果正確；如果C、D有一種是氣體，有一種是氣體，A、B不是氣不是氣 體，則體，則v(正正)在壓強(qiáng)增大時(shí)應(yīng)不變，在壓強(qiáng)增大時(shí)應(yīng)不變，D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。 答案：答案：C 4(2015年肇慶模擬年肇慶模擬)下面是某化學(xué)研究小組探究外界條件對(duì)化學(xué)下面