高考化三輪沖刺最后天之考前爭(zhēng)分系列熱點(diǎn)突破四化反應(yīng)速率與化平衡圖像解題方法案8

PAGEPAGE6化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像解題方法[突破方法]1．化學(xué)平衡圖像題的思維流程2．解題步驟3．解題技巧(1)“定一議二”原則在化學(xué)平衡圖像中，了解縱軸、橫軸和曲線所表示的三個(gè)物理量的意義。在確定橫軸所表示的物理量后，討論縱軸與曲線的關(guān)系，或在確定縱軸所表示的物理量后，討論橫軸與曲線的關(guān)系。如反應(yīng)2A(g)＋B(g)2C(g)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，A的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)和溫度的關(guān)系如圖1所示[縱軸為A的平衡轉(zhuǎn)化率(α)，橫軸為反應(yīng)溫度(T)]。定壓看溫度變化，升高溫度曲線走勢(shì)降低，說明A的轉(zhuǎn)化率降低，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。定溫看壓強(qiáng)變化，因?yàn)榇朔磻?yīng)是反應(yīng)后氣體體積減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率增大，故p2>p1。(2)“先拐先平數(shù)值大”原則對(duì)于同一化學(xué)反應(yīng)在化學(xué)平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)先達(dá)到平衡狀態(tài)，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線表示的溫度較高(如圖2所示，α表示反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率)或壓強(qiáng)較大[如圖3所示，φ(A)表示反應(yīng)物A的體積分?jǐn)?shù)]。圖2：T2>T1，正反應(yīng)放熱。圖3：p1<p2，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。(3)三看分析法一看反應(yīng)速率是增大還是減小；二看v正、v逆的相對(duì)大??；三看化學(xué)平衡移動(dòng)的方向。例1[2017·河南鄭州質(zhì)檢]一定條件下向某密閉容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三種氣體，圖甲表示各物質(zhì)濃度隨時(shí)間的變化，圖乙表示反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化，t2、t3、t4、t5時(shí)刻后各改變一種條件，且改變條件均不同。若t4時(shí)刻改變條件是壓強(qiáng)，則下列說法錯(cuò)誤的是()A．若t1＝15s，則前15s的平均反應(yīng)速率v(C)＝0.004mol·L－1·s－1B．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3A(g)B(g)＋2C(g)C．t2、t3、t5時(shí)刻改變的條件分別是升高溫度、加入催化劑、增大反應(yīng)物濃度D．B的起始物質(zhì)的量為0.04mol答案C解析由題圖甲可知，15s內(nèi)c(C)由0.05mol·L－1升高到0.11mol·L－1，則有v(C)平衡逆向移動(dòng)B．圖(2)中p2>p1，T1>T2C．圖(3)表示的化學(xué)方程式為2A=B＋3CD．圖(4)對(duì)應(yīng)反應(yīng)2X(g)＋3Y(g)2Z(g)ΔH<0，y可以表示Y的百分含量答案B解析在t0時(shí)刻充入一定量的NH3，v′(正)應(yīng)與平衡點(diǎn)相連，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由先拐先平知p2>p1，T1>T2，B項(xiàng)正確；圖(3)表示的是可逆反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，Y的百分含量將增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像解題方法專題訓(xùn)練1.對(duì)于可逆反應(yīng)2A(g)＋B(g)2C(g)ΔH<0，下列圖像表示正確的是()答案C解析使用催化劑不會(huì)影響平衡，只能縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，A項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，A的轉(zhuǎn)化率會(huì)降低，B項(xiàng)錯(cuò)誤；溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡所用時(shí)間最短升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，C的體積分?jǐn)?shù)降低，C項(xiàng)正確；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應(yīng)：2X(g)Y(g)，溫度T1、T2下X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示，下列敘述正確的是()A．該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量大于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量B．T2下，在0～t1時(shí)間內(nèi)，v(Y)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1C．M點(diǎn)的正反應(yīng)速率v正大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率v逆D．M點(diǎn)時(shí)再加入一定量X，平衡后X的轉(zhuǎn)化率減小答案C解析依據(jù)題中圖示，可看出T1>T2，由于T1時(shí)X的平衡濃度大，可推出該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。A項(xiàng)，M點(diǎn)與W點(diǎn)比較，X的轉(zhuǎn)化量前者小于后者，故進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量應(yīng)小于進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B項(xiàng)，2v(Y)＝v(X)＝eq\f(a－b,t1)mol·L－1·min－1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，T1>T2且M點(diǎn)的Y的濃度大于N點(diǎn)的，故M點(diǎn)v逆大于N點(diǎn)v逆，而M點(diǎn)v正＝v逆，所以M點(diǎn)v正大于N點(diǎn)v逆，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，恒容時(shí)充入X，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，X的轉(zhuǎn)化率增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．[2017·安徽合肥教學(xué)質(zhì)量檢測(cè)]在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：X(g)＋2Y(g)2Z(g)ΔH>0。下圖能正確表示該反應(yīng)有關(guān)物理量變化規(guī)律的是()答案C解析正反應(yīng)吸熱，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，A錯(cuò)誤；正反應(yīng)吸熱，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，Z的含量升高，B錯(cuò)誤；升高溫度或增大壓強(qiáng)，平衡均向正反應(yīng)方向進(jìn)行，X的轉(zhuǎn)化率升高，C正確；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)為定值，D錯(cuò)誤。4．[2017·惠州調(diào)研]在2L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH>0，測(cè)得c(H2O)隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變化如圖所示。下列判斷正確的是()A．0～5min內(nèi)，v(H2)＝0.05mol·L－1·min－1B．5min時(shí)該反應(yīng)的K值一定小于12min時(shí)的K值C．10min時(shí)，改變的外界條件可能是減小壓強(qiáng)D．5min時(shí)該反應(yīng)的v(正)大于11min時(shí)的v(逆)答案B解析由題圖可知，0～5min內(nèi)Δc(H2O)＝0.50mol·L－1，則有v(H2O)＝eq\f(0.50mol·L－1,5min)＝0.10mol·L－1·min－1，v(H2)＝v(H2O)＝0.10mol·L－1·min－1，A錯(cuò)誤；10min時(shí)改變反應(yīng)條件，c(H2O)逐漸減小至0.25mol·L－1，說明反應(yīng)正向移動(dòng)，且反應(yīng)速率加快，應(yīng)由升高溫度引起，則有K(5min)<K(12min)，B正確；10min后c(H2O)逐漸減小，若減小壓強(qiáng)，c(H2O)在10min時(shí)會(huì)瞬間減小，反應(yīng)速率也會(huì)減慢，C錯(cuò)誤；由B項(xiàng)分析可知，11min時(shí)溫度高于5min時(shí)溫度，根據(jù)溫度越高，反應(yīng)速率越快可知，5min時(shí)該反應(yīng)的v(正)小于11min時(shí)的v(逆)，D錯(cuò)誤。5．溫度為T0時(shí)，在容積固定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：X(g)＋Y(g)Z(g)(未配平)，4min時(shí)達(dá)到平衡，各物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖甲所示。其他條件相同，溫度分別為T1、T2時(shí)發(fā)生反應(yīng)，Z的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示。下列敘述正確的是()A．發(fā)生反應(yīng)時(shí)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率大小關(guān)系為v(X)＝v(Y)＝2v(Z)B．圖甲中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，Y的轉(zhuǎn)化率為37.5%C．T0時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為33.3D．該反應(yīng)正反應(yīng)的反應(yīng)熱ΔH<0答案C解析由圖甲可知，平衡時(shí)，X、Y、Z的物質(zhì)的量濃度變化量分別為0.25mol/L、0.25mol/L、0.5mol/L，化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于反應(yīng)物、生成物的物質(zhì)的量變化量之比，故反應(yīng)為X(g)＋Y(g)2Z(g)；由圖乙可知，溫度為T1時(shí)先達(dá)到平衡，所以T1>T2，溫度越高，平衡時(shí)Z的物質(zhì)的量濃度越大，說明升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。A項(xiàng)，由上述分析可知，反應(yīng)為X(g)＋Y(g)2Z(g)，速率之比等于各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，所以反應(yīng)時(shí)各物質(zhì)的反應(yīng)速率大小關(guān)系為2v(X)＝2v(Y)＝v(Z)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由圖甲可知，Y的起始濃度為0.4mol/L，平衡時(shí)Y的物質(zhì)的量濃度為0.15mol/L，Y的濃度變化了0.25mol/L，故平衡時(shí)Y的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.25mol/L,0.4mol/L)×100%＝62.5%，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由圖甲可知，平衡時(shí)，X、Y、Z的物質(zhì)的量濃度分別為0.05mol/L、0.15mol/L、0.5mol/L，K＝eq\f(c2Z,cX·cY)＝eq\f(0.52,0.05×0.15)＝33.3，正確；D項(xiàng)，由上述分析可知，該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故ΔH>0，錯(cuò)誤。6．[2017·天津河北區(qū)質(zhì)檢]I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I(xiàn)－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)，某I2、KI混合溶液中，c(Ieq\o\al(－,3))與溫度T的關(guān)系如圖所示(曲線上任何一點(diǎn)都表示平衡狀態(tài))，下列說法不正確的是()A．溫度為T1時(shí)，向該平衡體系中加入KI固體，平衡正向移動(dòng)B．反應(yīng)I2(aq)＋I(xiàn)－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)的ΔH<0C．若T1時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)d時(shí)，一定有v正>v逆D．狀態(tài)a與狀態(tài)b相比，狀態(tài)b時(shí)I2的轉(zhuǎn)化率更高答案D解析溫度為T1時(shí)，加入KI固體，碘離子濃度增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故A正確；由圖像中曲線的變化趨勢(shì)可知，當(dāng)溫度升高時(shí)，Ieq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量濃度減小，說明升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)I2(aq)＋I(xiàn)－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)的ΔH<0，故B正確；反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)d時(shí)，反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)趨向于平衡，則反應(yīng)向生成Ieq\o\al(－,3)的方向移動(dòng)，則v正>v逆，故C正確；狀態(tài)b相當(dāng)于在狀態(tài)a的基礎(chǔ)上升高溫度，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，狀態(tài)b時(shí)I2的轉(zhuǎn)化率更低，故D錯(cuò)誤。7．工業(yè)上用下列反應(yīng)合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在固定容積為2L的密閉容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他條件不變的情況下，研究溫度對(duì)反應(yīng)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示(注：T1、T2均大于300℃)。下列說法正確的是()A．溫度為T1時(shí)，從反應(yīng)開始到平衡，生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)＝eq\f(n1,t1)mol·L－1·min－1B．該反應(yīng)在溫度為T1時(shí)的平衡常數(shù)比溫度為T2時(shí)的小C．該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)D．處于A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1變到T2，達(dá)到平衡時(shí)eq\f(nH2,nCH3OH)減小答案C解析由圖像可知在溫度為T2時(shí)反應(yīng)先達(dá)到平衡，因此溫度T2>T1，溫度高反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)甲醇的物質(zhì)的量反而低，說明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡常數(shù)減小，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；溫度為T1時(shí)，從反應(yīng)開始到達(dá)到平衡，生成甲醇的物質(zhì)的量為n1mol，此時(shí)甲醇的濃度為eq\f(n1,2)mol·L－1，所以生成甲醇的平均速率為v(CH3OH)＝eq\f(n1,2t1)mol·L－1·min－1，A項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)闇囟萒2>T1，所以A點(diǎn)的反應(yīng)體系從T1變到T2時(shí)，平衡會(huì)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，即生成物濃度減小而反應(yīng)物濃度增大，eq\f(nH2,nCH3OH)增大，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。8．對(duì)于密閉容器中的可逆反應(yīng)A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)，探究單一條件改變情況下，可能引起平衡狀態(tài)的改變，得到如圖所示的曲線(圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量)。下列判斷正確的是()A．加入催化劑可以使?fàn)顟B(tài)d變?yōu)闋顟B(tài)bB．若T1>T2，則逆反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)C．達(dá)到平衡時(shí)，A2的轉(zhuǎn)化率大小為b>a>cD．在T2和n(A2)不變時(shí)達(dá)到平衡，AB3的物質(zhì)的量的大小為c>b>a答案D解析加入催化劑只改變反應(yīng)速率，不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，故加入催化劑不能使?fàn)顟B(tài)d變?yōu)闋顟B(tài)b，A錯(cuò)誤。若T1>T2，由題圖可知，溫度升高，n(B2)不變時(shí)，平衡時(shí)AB3的體積分?jǐn)?shù)減小，說明升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，B錯(cuò)誤。圖中橫坐標(biāo)為n起始(B2)，增大一種反應(yīng)物的量會(huì)提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，則n起始(B2)越大，平衡時(shí)A2的轉(zhuǎn)化率越大，即達(dá)到平衡時(shí)A2的轉(zhuǎn)化率大小為c>b>a，C錯(cuò)誤。其他條件相同時(shí)，n起始(B2)越大，平衡時(shí)A2的轉(zhuǎn)化率越大，則平衡時(shí)AB3的物質(zhì)的量越大，故平衡時(shí)AB3的物質(zhì)的量的大小為c>b>a，D正確。9．(1)CO2和H2充入一定體積的密閉容器中，在兩種溫度下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。測(cè)得CH3OH的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如下圖。①曲線Ⅰ、Ⅱ?qū)?yīng)的平衡常數(shù)大小關(guān)系為KⅠ________KⅡ(填“>”“＝”或“<”)。②一定溫度下，在容積相同且固定的兩個(gè)密閉容器中，按如下方式加入反應(yīng)物，一段時(shí)間后達(dá)到平衡。若甲平衡后氣體的壓強(qiáng)為開始的0.8倍，要使平衡后乙與甲中相同組分的體積分?jǐn)?shù)相等，且起始時(shí)維持化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，則c的取值范圍為________。(2)利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外光照射時(shí)，在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4產(chǎn)量隨光照時(shí)間的變化如下圖。在0～15小時(shí)內(nèi)，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ從大到小的順序?yàn)開_______(填序號(hào))。答案(1)①>②0.4<c≤1(2)Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ解析(1)①分析圖像知KⅠ>KⅡ。②CO2(g)＋3H2(g)CH3O