2025版高考化學(xué)全程一輪復(fù)習(xí)第46講化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡的常規(guī)圖像課件

第46講化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的常規(guī)圖像1.系統(tǒng)掌握速率、平衡圖像的分析方法。2．加深對勒夏特列原理的理解。類型一類型二類型三類型一類型一瞬時速率—時間圖像1.“漸變”類速率—時間圖像圖像分析結(jié)論t1時v′正突然增大，v′逆逐漸增大；v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動t1時其他條件不變，__________________t1時v′正突然減小，v′逆逐漸減小；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動t1時其他條件不變，減小反應(yīng)物的濃度增大反應(yīng)物的濃度t1時v′逆突然增大，v′正逐漸增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動t1時其他條件不變，________________t1時v′逆突然減小，v′正逐漸減?。籿′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動t1時其他條件不變，減小生成物的濃度增大生成物的濃度2.“斷點”類速率—時間圖像圖像t1時刻所改變的條件溫度____降低升高降低正反應(yīng)為____反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱的反應(yīng)壓強____減小增大減小正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量____的反應(yīng)正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)升高放熱增大增大3.特殊“斷點”速率—時間圖像t1時刻改變的條件是____________或可能________(僅適用于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng))。使用催化劑加壓4．反應(yīng)進程類速率—時間圖像Zn與足量鹽酸的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖所示情況。(1)AB段(v增大)反應(yīng)放熱，溶液溫度逐漸升高，v增大；(2)BC段(v減小)溶液中c(H＋)逐漸減小，v減小?！窘炭笺暯印坷?/p>

[2021·湖南卷，11改編]已知：A(g)＋2B(g)?3C(g)

ΔH＜0，向一恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和3molB發(fā)生反應(yīng)，t1時達到平衡狀態(tài)I，在t2時改變某一條件，t3時重新達到平衡狀態(tài)Ⅱ，正反應(yīng)速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是________。a．容器內(nèi)壓強不變，表明反應(yīng)達到平衡b．t2時改變的條件：向容器中加入Cc．平衡時A的體積分?jǐn)?shù)φ：φ(Ⅱ)＞φ(Ⅰ)d．平衡常數(shù)K：K(Ⅱ)＜K(Ⅰ)bc解析：容器內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)為A(g)＋2B(g)?3C(g)，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，所以在恒溫恒容條件下，氣體的壓強始終保持不變，則容器內(nèi)壓強不變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，a錯誤；根據(jù)圖像變化曲線可知，t2～t3過程中，t2時v′正瞬間不變，平衡過程中不斷增大，則說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動，且不是“突變”圖像，屬于“漸變”過程，所以排除溫度與催化劑等影響因素，改變的條件為：向容器中加入C，b正確；最初加入體系中的A和B的物質(zhì)的量的比值為1∶3，當(dāng)向體系中加入C時，平衡逆向移動，最終A和B各自物質(zhì)的量增加的比例為1∶2，因此平衡時A的體積分?jǐn)?shù)φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，c正確；平衡常數(shù)K與溫度有關(guān)，因該反應(yīng)在恒溫條件下進行，所以K保持不變，d錯誤?！緦c演練】1．可逆反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)在一定條件下達到平衡狀態(tài)。在t1時刻改變某一條件，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(

)A．維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1時充入SO3(g)B．維持溫度、壓強不變，t1時充入SO3(g)C．維持反應(yīng)體系容積不變，t1時升高反應(yīng)體系溫度D．維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1時充入一定量Ar答案：B解析：維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1時充入SO3(g)，此時逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率不變，故A錯誤；維持溫度、壓強不變，t1時充入SO3(g)，此時逆反應(yīng)速率增大，而且反應(yīng)體系容積增大導(dǎo)致正反應(yīng)速率減小，故B正確；維持反應(yīng)體系容積不變，t1時升高反應(yīng)體系溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，故C錯誤；維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1時充入一定量Ar，反應(yīng)物和生成物濃度都不變，正、逆反應(yīng)速率都不變，故D錯誤。2．在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)

ΔH<0，達到平衡后，只改變某一個條件時，反應(yīng)速率與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。回答下列問題：(1)處于平衡狀態(tài)的時間段是________(填字母，下同)。A．t0～t1

B．t1～t2

C．t2～t3

D．t3～t4

E．t4～t5

F．t5～t6ACDF解析：(1)根據(jù)題圖可知，t0～t1、t2～t3

、t3～t4、t5～t6時間段內(nèi)，v正、v逆相等，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。(2)判斷t1、t3、t4時刻分別改變的一個條件。A．增大壓強B．減小壓強C．升高溫度D．降低溫度E．加催化劑F．充入氮氣t1時刻________；t3時刻________；t4時刻________。(3)依據(jù)(2)中的結(jié)論，下列時間段中，氨的百分含量最高的是________。A．t0～t1B．t2～t3C．t3～t4D．t5～t6解析：(2)t1時，v正、v逆同時增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以t1時改變的條件是升溫。t3時，v正、v逆同時增大且增大程度相同，平衡不移動，所以t3時改變的條件是加催化劑。t4時，v正、v逆同時減小，但平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以t4時改變的條件是減小壓強。(3)根據(jù)題圖可知，t1～t2、t4～t5時間段內(nèi)平衡均向逆反應(yīng)方向移動，NH3的含量均比t0～t1時間段的低，所以t0～t1時間段內(nèi)NH3的百分含量最高。

CEBA(4)如果在t6時刻，從反應(yīng)體系中分離出部分氨，t7時刻反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，請在圖中畫出反應(yīng)速率的變化曲線。解析：(4)t6時刻分離出部分NH3，v逆立刻減小，而v正逐漸減小，在t7時刻二者相等，反應(yīng)重新達到平衡，據(jù)此可畫出反應(yīng)速率的變化曲線。類型二類型二反應(yīng)進程折線圖此類圖像一般縱坐標(biāo)表示物質(zhì)的量、濃度、百分含量、轉(zhuǎn)化率，橫坐標(biāo)表示反應(yīng)時間。解題的關(guān)鍵是找轉(zhuǎn)折點。(1)轉(zhuǎn)折點之前，用外因?qū)λ俾实挠绊懛治鰡栴}，用“先拐先平，數(shù)值大”的規(guī)律判斷不同曲線表示溫度或壓強的大小。(2)轉(zhuǎn)折點之后是平衡狀態(tài)或平衡移動，解題時要抓住量的變化，找出平衡移動的方向，利用化學(xué)平衡移動原理推理分析?！窘炭笺暯印康淅阎晨赡娣磻?yīng)mA(g)＋nB(g)?pC(g)在密閉容器中進行，如圖表示在不同反應(yīng)時間(t)時，溫度(T)和壓強(p)與反應(yīng)物B在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)[φ(B)]的關(guān)系曲線，由曲線分析，下列判斷正確的是(

)A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放熱反應(yīng)B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸熱反應(yīng)C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放熱反應(yīng)D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸熱反應(yīng)答案：D解析：由圖可知，壓強一定時，溫度T1先達到平衡，故溫度：T1＞T2，升高溫度，B在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)減小，說明平衡正向移動，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；溫度一定時，壓強p2先達到平衡，故壓強：p1＜p2，增大壓強，B在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)增大，說明平衡逆向移動，正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，則m＋n＜p?！緦c演練】1．在一定條件下，H2S能發(fā)生分解反應(yīng)：2H2S(g)?S2(g)＋2H2(g)，利用該反應(yīng)可制備氫氣和硫黃。在2L恒容密閉容器中充入0.1molH2S，不同溫度下H2S的轉(zhuǎn)化率與時間的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(

)A．該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．溫度升高，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大C．950℃時，1.25s內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v(H2)＝0.008mol·L－1·s－1D．根據(jù)P點坐標(biāo)可求出950℃時反應(yīng)的平衡常數(shù)為3.125×10－4答案：C

2．向一容積不變的密閉容器中充入一定量A和B，發(fā)生如下反應(yīng)：xA(g)＋2B(s)?yC(g)

ΔH<0。在一定條件下，容器中A、C的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示。請回答下列問題：(1)0～10min容器內(nèi)壓強________(填“變大”“不變”或“變小”)。(2)推測第10min引起曲線變化的反應(yīng)條件可能是________(填序號，下同)；第16min引起曲線變化的反應(yīng)條件可能是________。①減壓②增大A的濃度③增大C的量④升溫⑤降溫⑥加催化劑(3)若平衡

Ⅰ

的平衡常數(shù)為K1，平衡

Ⅱ

平衡常數(shù)為K2，則K1________(填“>”“＝”或“<”)K2。變大④⑥④>解析：(1)該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，而容器容積不變，因此0～10min容器內(nèi)壓強變大。(2)根據(jù)圖像可知，10min時改變條件后，A、C的濃度瞬時不變且隨后反應(yīng)速率加快，故改變的條件可能是升溫或加入催化劑；16min時改變條件后，A、C的濃度瞬時不變，且隨后A的濃度逐漸增大，C的濃度逐漸減小，說明平衡逆向移動，故改變的條件可能是升溫。(3)升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，則K1>K2。3．現(xiàn)將一定量N2O4氣體充入恒容密閉容器中，控制反應(yīng)溫度為T1

℃[N2O4(g)?2NO2(g)

ΔH>0]，c(N2O4)隨t(時間)變化曲線如圖，畫出0～t2時段，c(NO2)隨t變化曲線。保持其他條件不變，改變反應(yīng)溫度為T2(T2＞T1)，再次畫出0～t2時段，c(NO2)隨t變化趨勢的曲線。

類型三類型三恒壓(或恒溫)線此類圖像的縱坐標(biāo)為某物質(zhì)的平衡濃度或轉(zhuǎn)化率，橫坐標(biāo)為溫度或壓強，解答此類問題，要關(guān)注曲線的變化趨勢，有多個變量時，注意控制變量，即“定一議二”。反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)?cC(g)＋dD(g)

ΔH圖像結(jié)論a＋b____c＋d，ΔH____0a＋b____c＋d，ΔH____0＞＞＞＞

p1＜p2＜p3

合成氨的反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，壓強越大平衡時氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大圖4解析：①合成氨的反應(yīng)中，壓強越大越有利于氨的合成，因此，壓強越大平衡時氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大。由圖中信息可知，在相同溫度下，反應(yīng)達平衡時氨的摩爾分?jǐn)?shù)p1＜p2＜p3，因此，圖中壓強由小到大的順序為p1＜p2＜p3，判斷的依據(jù)是：合成氨的反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，壓強越大平衡時氨的摩爾分?jǐn)?shù)越大。②對比圖3和圖4中的信息可知，在相同溫度和相同壓強下，圖4中平衡時氨的摩爾分?jǐn)?shù)較小。在恒壓下充入惰性氣體Ar，反應(yīng)混合物中各組分的濃度減小，各組分的分壓也減小，化學(xué)平衡要朝氣體分子數(shù)增大的方向移動，因此，充入惰性氣體Ar不利于合成氨，進料組成中含有惰性氣體Ar的圖是圖4?！緦c演練】1．如圖是溫度和壓強對反應(yīng)X＋Y?2Z影響的示意圖。圖中橫坐標(biāo)表示溫度，縱坐標(biāo)表示平衡時混合氣體中Z的體積分?jǐn)?shù)。下列敘述正確的是(

)A．上述可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．X、Y、Z均為氣態(tài)C．X和Y中最多只有一種為氣態(tài)，Z為氣態(tài)D．上述反應(yīng)的逆反應(yīng)的ΔH＞0答案：C解析：由圖像可知，隨溫度升高Z的體積分?jǐn)?shù)增大，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A、D錯誤；相同溫度下，壓強越大，Z的體積分?jǐn)?shù)越小，說明增大壓強平衡左移，則Z為氣態(tài)，X、Y中最多只有一種氣態(tài)物質(zhì)，故B錯誤、C正確。2．反應(yīng)N2O4(g)?2NO2(g)

ΔH＝＋57kJ·mol－1，在溫度為T1、T2時，平衡體系中NO2的體積分?jǐn)?shù)隨壓強變化曲線如圖所示。下列說法正確的是(

)A．A、C兩點的化學(xué)平衡常數(shù)：KA>KCB．A、C兩點氣體的顏色：A深，C淺C．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法D．A、C兩點氣體的平均相對分子質(zhì)量：A>C答案：C解析：A、C兩點對應(yīng)的溫度相同，平衡常數(shù)只受溫度的影響，KA＝KC，A錯誤；A點到C點，壓強增大，NO2(g)的濃度增大，雖然平衡逆向移動，最終二氧化氮的濃度比原濃度大，即C點氣體顏色比A點深，B錯誤；

A點到B點，NO2的體積分?jǐn)?shù)減小，說明相同壓強下，T2到T1，平衡逆向移動，T2>T1，即由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法，C正確；A點到C點，壓強增大，平衡逆向移動，該反應(yīng)的逆反應(yīng)為氣體相對分子質(zhì)量增大的反應(yīng)，即A點氣體的平均相對分子質(zhì)量小于C點氣體的平均相對分子質(zhì)量，D錯誤。3．向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入2molX和1molY發(fā)生反應(yīng)：2X(g)＋Y(g)?Z(g)

ΔH，其中甲為絕熱過程，乙為恒溫過程，兩反應(yīng)體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是(

)A．ΔH>0B．氣體的總物質(zhì)的量：na<ncC．a(chǎn)點平衡常數(shù)：K<12D．反應(yīng)速率：va正<vb正答案：B

答題規(guī)范⑥

化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的規(guī)范解答【模型構(gòu)建】1．條件選擇類(1)實驗最佳條件的選擇或控制就是為了又“快”又“好”地生產(chǎn)，即主要是從反應(yīng)速率與轉(zhuǎn)化率(化學(xué)平衡)兩個角度來分析?！翱臁本褪翘岣叻磻?yīng)速率，“好”就是提高轉(zhuǎn)化率，原料利用率高，而影響速率與轉(zhuǎn)化率的主要因素就是濃度、溫度、壓強與催化劑，其中溫度與壓強是試題中經(jīng)?？疾榈囊蛩?。(2)從速率、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率、純度等角度分析，選擇最佳條件。如針對反應(yīng)速率時，思考方向為如何提高浸出速率、如何提高反應(yīng)速率等；針對平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率時，可運用平衡移動原理解釋(其他條件不變的情況下，改變××條件，可逆反應(yīng)平衡向××方向移動，導(dǎo)致××發(fā)生變化)；針對綜合生產(chǎn)效益時，可從原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設(shè)備的要求，環(huán)境保護，綠色化學(xué)等方面作答。(3)選擇當(dāng)前條件的優(yōu)勢，其他條件的不足，往往不足的描述比較容易疏忽，如溫度過高或過低，壓強過小或過大，也要進行分析。2．原因分析類(1)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動原理，分析造成圖像曲線變化的原因。(2)催化劑對反應(yīng)的影響、不同反應(yīng)的選擇性問題是這類題目的難點，解題時要多加關(guān)注，不同的條件會有不同的選擇性。(3)這類題目一般都是多因素影響，需要多角度分析原因。

在兩反應(yīng)過程中，斷裂和形成的化學(xué)鍵相同

例2[2023·浙江1月，19(4)]“碳達峰·碳中和”是我國社會發(fā)展重大戰(zhàn)略之一，CH4還原CO2是實現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟的有效途徑之一，主要反應(yīng)為：CH4(g)＋CO2(g)?2CO(g)＋2H2(g)

ΔH1＝＋247kJ·mol－1。已知CH4還原能力(R)可衡量CO2轉(zhuǎn)化效率，R＝Δn(CO2)/Δn(CH4)(同一時段內(nèi)CO2與CH4的物質(zhì)的量變化量之比)。常壓下CH4和CO2按物質(zhì)的量之比1∶3投料，某一時段內(nèi)CH4和CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖1，請在圖2中畫出400～1000℃間R的變化趨勢，并標(biāo)明1000℃時R值。

【規(guī)范精練】規(guī)范一曲線上特殊點的分析1．用(NH4)2CO3捕碳的反應(yīng)：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)?2NH4HCO3(aq)。為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響，將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中，并充入一定量的CO2氣體，保持其他初始實驗條件不變，分別在不同溫度下，經(jīng)過相同時間測得CO2氣體濃度，得到趨勢圖：(1)c點的逆反應(yīng)速率和d點的正反應(yīng)速率的大小關(guān)系為v逆(c)________(填“＞”“＝”或“＜”)v正(d)。(2)b、c、d三點的平衡常數(shù)Kb、Kc、Kd從大到小的順序為_________。(3)T3～T4溫度區(qū)間，容器內(nèi)CO2氣體濃度呈現(xiàn)增大的變化趨勢，其原因是___________________________________________________________________________________________。＜Kb＞Kc＞KdT3～T4溫度區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)已達到平衡，由于正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動，不利于CO2的捕獲解析：(1)溫度越高，反應(yīng)速率越快，d點溫度高，則c點的逆反應(yīng)速率和d點的正反應(yīng)速率的大小關(guān)系為v逆(c)＜v正(d)。(2)根據(jù)圖像，溫度為T3時反應(yīng)達平衡，此后溫度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移動，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小，故Kb＞Kc＞Kd。2．[2020·天津卷，16(4)]用H2還原CO2可以在一定條件下合成CH3OH(不考慮副反應(yīng))：CO2(g)＋3H2(g)?CH3OH(g)＋H2O(g)

ΔH<0。恒壓下，CO2和H2的起始物質(zhì)的量之比為1∶3時，該反應(yīng)在無分子篩膜時甲醇的平衡產(chǎn)率和有分子篩膜時甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出H2O。①甲醇平衡產(chǎn)率隨溫度升高而降低的原因為__________________________________________________。②P點甲醇產(chǎn)率高于T點的原因為______________________________________________________________。③根據(jù)上圖，在此條件下采用該分子篩膜時的最佳反應(yīng)溫度為________℃。該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(或平衡常數(shù)減小)

分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出H2O，有利于反應(yīng)正向進行，甲醇產(chǎn)率升高210解析：①圖中有分子篩膜時，P點甲醇產(chǎn)率最大，達到平衡狀態(tài)，P點后甲醇的產(chǎn)率降低，其原因是合成甲醇的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，甲醇產(chǎn)率降低。②P點有分子篩膜，T點無分子篩膜，而分子篩膜能選擇性分離出H2O