2025版高一化學必修第二冊（含不定項選擇）微專題(三) 化學反應的速率與限度圖像分析

微專題(三)化學反應的速率與限度圖像分析必備知識·探究[情境]氨的合成為植物的生長提供足夠的氮肥,緩解了地球上有限的耕地資源與龐大的糧食需求之間的矛盾。在673K、30MPa下,向10L固定體積的密閉容器中通入一定量的N2(g)和H2(g),進行合成氨反應,反應過程中部分物質的物質的量n隨時間t變化如圖所示,請回答下列問題:(1)指出X、Y分別表示的物質。提示:X為NH3,Y為N2。(2)請判斷t1min時刻是否達到平衡,若未達到平衡,比較NH3的v正、v逆的大小。提示:t1min時刻未達到平衡,v正>v逆。(3)比較a點、b點的正反應速率大小。提示:a點的正反應速率比b點的大。(4)計算0~t2min,Y的轉化率,NH3的生成速率。提示:轉化率為50%,v(NH3)=0.1t2mol·L核心要點·歸納化學反應速率與化學反應限度問題常以圖像的形式出現(xiàn)在平面直角坐標系中,可能出現(xiàn)反應物的物質的量、濃度、壓強、時間等因素。這類問題要按照“一看、二想、三判斷”這三步來分析。(1)“一看”——看圖像①看面:弄清楚橫、縱軸所表示的含義;②看線:弄清楚線的走向和變化趨勢;③看點:弄清楚曲線上點的含義,特別是曲線上的折點、交點、最高點、最低點等;④看輔助線:作橫軸或縱軸的垂直線(如等溫線、等壓線、平衡線等);⑤看量的變化:弄清楚是物質的量的變化、濃度的變化,還是轉化率的變化。(2)“二想”——想規(guī)律如各物質的轉化量之比與化學計量數(shù)之比的關系,各物質的化學反應速率之比與化學計量數(shù)之比的關系,外界條件的改變對化學反應速率的影響規(guī)律。(3)“三判斷”利用有關規(guī)律,結合圖像,通過對比分析,作出正確判斷。學力診斷·測評某溫度時,在容積為3L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析,下列結論錯誤的是 ()A.該反應的化學方程式為2Z+Y3XB.反應開始至2min末,X的化學反應速率為0.2mol·L-1·s-1C.該反應是由正、逆反應同時開始的,最終建立平衡D.若增加或減少X的物質的量,化學反應速率一定會發(fā)生明顯的變化【解析】選B。從題圖中橫、縱坐標及曲線的變化趨勢可找到X、Y、Z轉化的物質的量之比,即可寫出該反應的化學方程式為2Z+Y3X,故A項正確;根據(jù)化學反應速率的計算公式,可求出X的化學反應速率v(X)=0.8mol-0.4mol3L×2min×60s·min-1≈0.0011mol·L-1·s-1,故B項錯誤;根據(jù)題圖中曲線均不通過原點,可判斷該可逆反應是由正、逆反應同時開始的,故C【補償訓練】1.(2024·煙臺高一檢測)一定條件下的密閉容器中,發(fā)生反應I2(g)+H2(g)2HI(g),I2(g)和HI(g)的物質的量濃度變化如圖所示,下列說法正確的是 ()A.0~t1min時間段的平均反應速率v(I2)=2v(HI)B.平衡時:n(I2)∶n(H2)∶n(HI)=1∶1∶1C.t1~t2min時間段內,生成HI的物質的量為0.8molD.t1min時刻時,I2(g)的正反應速率大于逆反應速率【解析】選D?；瘜W反應速率之比等于計量系數(shù)之比,0~t1min時平均反應速率2v(I2)=v(HI),故A錯誤;t2min時刻濃度不再變化,說明達到平衡,題目中c(H2)未知,所以平衡時不一定有n(I2)∶n(H2)∶n(HI)=1∶1∶1,故B錯誤;t1~t3min時間段內,HI的物質的量濃度增加了0.8mol·L-1,體積未知,無法求算HI的物質的量,故C錯誤;t1min時刻時,未達到平衡,根據(jù)圖中信息得到該反應是正向建立平衡,則I2(g)的正反應速率大于逆反應速率,故D正確。2.在恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生如下反應:N2O4(g)2NO2(g),體系中各物質的物質的量隨時間變化如圖所示。下列有關說法正確的是 ()A.25s時,反應逆向進行B.64s時,達到反應進行的限度C.100s時,v正(N2O4)=2v逆(NO2)D.達到化學平衡,混合氣體的顏色不再改變【解析】選D。由圖知,0~100s內,N2O4持續(xù)減少、NO2持續(xù)增加,N2O4(g)2NO2(g)反應處于從正反應建立平衡的過程中,第100s及以后,N2O4、NO2的量不再改變,N2O4(g)2NO2(g)反應處于化學平衡狀態(tài)。25s時,反應正向進行,A錯誤;64s時,未達到平衡狀態(tài),處于從正反應建立平衡的過程中,B錯誤;100s時,處于平衡狀態(tài),