第六章微專題五化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)限度的圖像分析

微專題五化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)限度的圖像分析化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)限度問題常以圖像題的形式出現(xiàn)，在相關(guān)圖像的平面直角坐標(biāo)系中，可能出現(xiàn)的物理量有物質(zhì)的量、濃度、壓強(qiáng)、時(shí)間等。這類問題要按照“一看、二想、三判斷”這三個(gè)步驟來分析解答。(1)“一看”——看圖像①看面：理解各坐標(biāo)軸所代表量的意義及曲線所示的是哪些量之間的關(guān)系。②看線：分清正反應(yīng)和逆反應(yīng)，分清突變和漸變、小變和大變；理解曲線“平”與“陡”即斜率大小的意義；理解曲線的變化趨勢(shì)并歸納出規(guī)律。若圖中有拐點(diǎn)，可按照先拐先平的規(guī)律，即較早出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線所表示的反應(yīng)先達(dá)到平衡，對(duì)應(yīng)的溫度高、壓強(qiáng)大。③看點(diǎn)：理解曲線上點(diǎn)的意義，特別是某些特殊點(diǎn)，如坐標(biāo)軸的交點(diǎn)、幾條曲線的交叉點(diǎn)、極值點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)等。分清反應(yīng)物和生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物。④看輔助線：做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(zhì)的量的變化、濃度的變化還是轉(zhuǎn)化率的變化。(2)“二想”——想規(guī)律如各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比的關(guān)系、各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比的關(guān)系、外界條件的改變對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響以及對(duì)正、逆反應(yīng)速率的影響規(guī)律等。(3)“三判斷”——利用有關(guān)規(guī)律，結(jié)合圖像，通過對(duì)比分析，做出正確判斷。1．(2019·天津期中聯(lián)考)一定溫度下，在2L的密閉容器中，X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。下列描述正確的是()A．tmin時(shí)該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)B．反應(yīng)開始到10min，用X表示的反應(yīng)速率為mol·L－1·min－1C．反應(yīng)開始到10min時(shí)，Y的轉(zhuǎn)化率為79%D．反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)＋2Y(g)3Z(g)答案C解析到10min時(shí)該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)，X、Y均減少了mol，Z增加了mol，用X表示的反應(yīng)速率為eq\f(mol,2L×10min)＝5mol·L－1·min－1，反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)，B、D錯(cuò)誤；反應(yīng)開始到10min時(shí)Y的轉(zhuǎn)化率為eq\f(mol)×100%＝79%，C正確。考點(diǎn)化學(xué)平衡題點(diǎn)化學(xué)平衡的建立及計(jì)算2.(2019·湖北天門、仙桃、潛江高一期末)向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，使反應(yīng)SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)在一定條件下達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。由圖可得出的正確結(jié)論是()A．反應(yīng)在c點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)B．反應(yīng)物濃度：a點(diǎn)小于b點(diǎn)C．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量D．Δt1＝Δt2時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段答案D解析化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是各物質(zhì)的濃度不再改變，其實(shí)質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，且保持不變，c點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正反應(yīng)速率顯然還在改變，故一定未達(dá)平衡，A錯(cuò)誤；a到b時(shí)正反應(yīng)速率增加，反應(yīng)物濃度不斷減小，B錯(cuò)誤；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度減小，但正反應(yīng)速率增大，說明體系溫度升高，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，C錯(cuò)誤；因?yàn)榉磻?yīng)一直正向進(jìn)行，且a～c段正反應(yīng)速率一直在增大，故SO2的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段，D正確?？键c(diǎn)化學(xué)平衡題點(diǎn)化學(xué)平衡的建立、標(biāo)志及計(jì)算3．(2020·黃岡浠水實(shí)驗(yàn)中學(xué)期中)魚浮靈是一種化學(xué)增氧劑，主要成分為過氧碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)，分別在等體積雙氧水中加入少量Na2CO3、NaCl和NaOH固體探究魚浮靈增氧原理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列說法不正確的是()A．Na2CO3對(duì)H2O2的分解有促進(jìn)作用B．加入NaCl后溶液溶解氧變化不明顯C．H2O2分解隨pH增大而持續(xù)加快D．魚浮靈使用時(shí)應(yīng)根據(jù)pH控制投放量答案C解析由圖可知，加入Na2CO3后水中的溶解氧增多，故說明加入Na2CO3后促進(jìn)了H2O2的分解，故A正確；在雙氧水中加入氯化鈉后，溶液中溶解氧不變，即加入氯化鈉后對(duì)雙氧水的分解無(wú)催化作用，故B正確；根據(jù)雙氧水加NaOH固體圖可知，隨著溶液pH增大，溶解氧先增大后減小，故雙氧水的分解并不是隨pH的增大而持續(xù)加快，故C錯(cuò)誤；根據(jù)雙氧水加NaOH固體圖可知，溶液pH對(duì)魚浮靈中雙氧水的分解速率有影響，故應(yīng)根據(jù)溶液的pH來決定魚浮靈的投放量，故D正確。考點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率題點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控作用4．(2020·金華一中高一月考)氯酸鉀和亞硫酸氫鉀溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)：ClOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=3SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋3H＋。已知該反應(yīng)的速率隨c(H＋)的增大而加快。如圖為用ClOeq\o\al(－,3)在單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的量濃度變化表示的該反應(yīng)v－t圖。下列說法中不正確的是()A．圖中陰影部分的面積表示t1～t2時(shí)間內(nèi)ClOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量的減少量B．縱坐標(biāo)為v(Cl－)的v－t曲線與圖中曲線完全重合C．反應(yīng)開始時(shí)速率增大可能是c(H＋)所致D．后期反應(yīng)速率下降的主要原因是反應(yīng)物濃度減小答案A解析圖像為ClOeq\o\al(－,3)在單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的量濃度變化表示的該反應(yīng)v－t圖，則陰影部分的面積表示t1～t2時(shí)間內(nèi)ClOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量濃度的減少量，故A錯(cuò)誤；化學(xué)方程式為ClOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=3SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋3H＋，v(ClOeq\o\al(－,3))∶v(Cl－)＝1∶1，縱坐標(biāo)為v(Cl－)的v－t曲線與圖中曲線重合，故B正確；由化學(xué)方程式：ClOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=3SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋3H＋可知，反應(yīng)開始時(shí)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，c(H＋)不斷增大，反應(yīng)的速率加快，由題目信息可知反應(yīng)的速率隨c(H＋)的增大而加快，故C正確；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度減少，反應(yīng)速率減小，所以后期反應(yīng)速率下降的主要原因是反應(yīng)物濃度減小，故D正確?？键c(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率題點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率的調(diào)控作用5．(2019·哈爾濱高一期中)一定條件下鐵可以和CO2發(fā)生反應(yīng)：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。一定溫度下，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2氣體，反應(yīng)過程中CO2氣體和CO氣體的濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。(1)t1min時(shí)，正、逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系為v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)4min內(nèi)，CO2的轉(zhuǎn)化率為________；CO的平均反應(yīng)速率v(CO)＝______________。(3)下列條件的改變能減慢其反應(yīng)速率的是__________(填序號(hào)，下同)。①降低溫度②減少鐵粉的質(zhì)量③保持壓強(qiáng)不變，充入He使容器的體積增大④保持容積不變，充入He使體系壓強(qiáng)增大(4)下列描述能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是______。①v(CO2)＝v(CO)②單位時(shí)間內(nèi)生成nmolCO2的同時(shí)生成nmolCO③容器中氣體壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而變化④容器中氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間變化而變化答案(1)＞(2)71.4%mol·L－1·min－1(3)①③(4)②④解析(1)因?yàn)閠1min時(shí)化學(xué)反應(yīng)沒有達(dá)到平衡，反應(yīng)仍然向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即v正＞v逆。(2)根據(jù)圖像分析4min內(nèi)CO2的變化量為0.7mol·L－1－0.2mol·L－1＝mol·L－1，轉(zhuǎn)化率為eq\f(mol·L－1mol·L－1)×100%≈71.4%；CO在4min內(nèi)的變化量為mol·L－1，則4min內(nèi)的平均反應(yīng)速率為v(CO)＝eq\f(mol·L－1,4min)＝mol·L－1·min－1。(3)降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率降低，故①正確；因?yàn)殍F粉是固體，減少鐵粉的質(zhì)量不影響化學(xué)反應(yīng)速率，故②錯(cuò)誤；保持壓強(qiáng)不變，充入He使容器的體積增大，相當(dāng)于減小反應(yīng)物和生成物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率減慢，故③正確；保持體積不變，充入He使體系壓強(qiáng)增大，但不影響反應(yīng)物和生成物的濃度，所以化學(xué)反應(yīng)速率不變，故④錯(cuò)誤。(4)當(dāng)v正(CO2)＝v逆(CO)時(shí)，說明化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，而v(CO2)＝v(CO)不代表正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系，不能由此確定化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡，故①錯(cuò)誤；單位時(shí)間內(nèi)生成nmolCO2的同時(shí)生成nmolCO說明化學(xué)反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率相等