適用于新高考新教材備戰(zhàn)2025屆高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第7章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第38講化學(xué)反應(yīng)速率和平衡圖像課件

第38講化學(xué)反應(yīng)速率和平衡圖像【課標(biāo)指引】

1.掌握常見化學(xué)反應(yīng)速率和平衡圖像的分析方法。2.加深外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡影響的理解?？键c(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率圖像考點(diǎn)二化學(xué)平衡圖像目錄索引

素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)速率圖像必備知識?梳理1.“漸變”類v-t圖像及分析

圖像分析結(jié)論

t1時(shí)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(shí)其他條件不變,增大反應(yīng)物的濃度

t1時(shí)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(shí)其他條件不變,減小反應(yīng)物的濃度圖像分析結(jié)論

t1時(shí)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(shí)其他條件不變,增大生成物的濃度

t1時(shí)v'(逆)突然減小,v'(正)逐漸減小;v'(正)>v'(逆),平衡向正反應(yīng)方向移動t1時(shí)其他條件不變,減小生成物的濃度2.“斷點(diǎn)”類v-t圖像及分析

圖像

t1時(shí)刻所改變的條件溫度升高降低升高降低正反應(yīng)為放熱的反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱的反應(yīng)壓強(qiáng)增大減小增大減小正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)3.“平臺”類v-t圖像及分析

圖像分析結(jié)論

t1時(shí)v'(正)、v'(逆)均突然增大且v'(正)=v'(逆),平衡不移動其他條件不變,t1時(shí)使用催化劑其他條件不變,t1時(shí)增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且反應(yīng)前后氣體體積無變化

t1時(shí)v'(正)、v'(逆)均突然減小且v'(正)=v'(逆),平衡不移動其他條件不變,t1時(shí)減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且反應(yīng)前后氣體體積無變化關(guān)鍵能力?提升考向1速率—時(shí)間圖像及分析例1綠水青山是習(xí)總書記構(gòu)建美麗中國的偉大構(gòu)想,因此國家加大了對氮氧化物排放的控制力度。用活性炭還原處理氮氧化物的有關(guān)反應(yīng)為C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)

ΔH<0。向容積可變的密閉容器中加入(足量的)活性炭和NO,在t2時(shí)刻改變某一條件,其反應(yīng)的速率-時(shí)間圖像如圖所示。下列說法正確的是(

)A.給該反應(yīng)升溫,v(正)減小,v(逆)增大B.t2時(shí)刻改變的條件是向密閉容器中加NOC.t1時(shí)刻的v(逆)大于t2時(shí)刻的v(正)D.若氣體的密度不變,不能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡B解析

升高溫度,任何反應(yīng)的反應(yīng)速率均增大,故給該反應(yīng)升溫,v(正)增大,v(逆)增大,A錯(cuò)誤;由圖像可知,壓強(qiáng)一定條件下,t2時(shí)刻改變條件以后,逆反應(yīng)速率突然減小,達(dá)到新平衡時(shí),與原反應(yīng)速率相同,故改變的條件是向密閉容器中加NO,B正確;由B項(xiàng)分析可知,t2時(shí)刻改變的條件是向密閉容器中加NO,正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小,則t1時(shí)刻的v(逆)小于t2時(shí)刻的v(正),C錯(cuò)誤;由題干反應(yīng)方程式可知,反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量保持不變,即恒溫下容器的容積保持不變,反應(yīng)正向氣體質(zhì)量增加,故若氣體的密度不變,則氣體質(zhì)量不變,說明該反應(yīng)達(dá)到平衡,D錯(cuò)誤。[對點(diǎn)訓(xùn)練1]

對于反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)ΔH<0已達(dá)到平衡,如果其他條件不變時(shí),分別改變下列條件,對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡產(chǎn)生影響,下列條件與圖像不相符的是[O~t1:v(正)=v(逆);t1時(shí)改變條件,t2時(shí)重新建立平衡](

)C解析

分析時(shí)要注意改變條件瞬間v(正)、v(逆)的變化。增大O2的濃度,v(正)瞬間增大,v(逆)瞬間不變,A正確;增大壓強(qiáng),v(正)、v(逆)都瞬間增大,v(正)增大的倍數(shù)大于v(逆),B正確;升高溫度,v(正)、v(逆)都瞬間增大,速率曲線是不連續(xù)的,C錯(cuò)誤;加入催化劑,v(正)、v(逆)同時(shí)同倍數(shù)增大,D正確?？枷?物質(zhì)的量(或濃度)—時(shí)間圖像及分析例2已知X(g)和Y(g)可以相互轉(zhuǎn)化:2X(g)

Y(g)

ΔH<0?，F(xiàn)將一定量X(g)和Y(g)的混合氣體通入容積為1L的恒溫密閉容器中,反應(yīng)物及生成物的濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是(

)A.若混合氣體的壓強(qiáng)不變,說明反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)B.a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)表示的反應(yīng)體系中,表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的只有b點(diǎn)C.25~30min內(nèi)用X表示的平均化學(xué)反應(yīng)速率是0.08mol·L-1·min-1D.反應(yīng)進(jìn)行至25min時(shí),曲線發(fā)生變化的原因是增加Y的濃度D解析

正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),當(dāng)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化時(shí),可以說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A正確;根據(jù)題圖可知,只有b點(diǎn)表示的反應(yīng)體系中,各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化,只有b點(diǎn)表示反應(yīng)處于平衡狀態(tài),B正確;25~30

min內(nèi)X的濃度變化量是0.4

mol·L-1,用X表示化學(xué)反應(yīng)的平均速率為

=0.08

mol·L-1·min-1,C正確;由題圖可知,反應(yīng)進(jìn)行至25

min時(shí),曲線發(fā)生變化的原因是X物質(zhì)的濃度增大,D錯(cuò)誤。[對點(diǎn)訓(xùn)練2]100℃時(shí),向某恒容密閉容器加入1.6mol·L-1的Q后會發(fā)生如下反應(yīng):2Q(g)

M(g)。其中M的物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間的變化如圖所示:下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.從反應(yīng)開始到剛達(dá)到平衡的時(shí)間段內(nèi),v(Q)=0.02mol·L-1·s-1B.a、b兩時(shí)刻生成Q的速率:v(a)<v(b)C.用Q濃度變化值表示的ab、bc兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)的反應(yīng)速率:v(ab)>v(bc)=0D.其他條件相同,起始時(shí)將0.2mol·L-1氦氣與Q混合,則反應(yīng)達(dá)到平衡所需時(shí)間少于60sD考點(diǎn)二化學(xué)平衡圖像必備知識?梳理1.濃度(轉(zhuǎn)化率、百分含量)—時(shí)間圖像及分析C%指生成物的百分含量,B%指反應(yīng)物的百分含量。2.轉(zhuǎn)化率(或質(zhì)量分?jǐn)?shù))與壓強(qiáng)—溫度圖像(1)恒壓線圖像(2)恒溫線圖像

3.兩類特殊圖像(1)對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),M點(diǎn)前,表示從反應(yīng)開始,v(正)>v(逆);M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn);M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況,即升高溫度,A%增加或C%減少,平衡逆向移動,則有ΔH<0。(2)對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)。L線的上方(E點(diǎn)),A%大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系中A%,則E點(diǎn)滿足v(正)>v(逆);同理L線的下方(F點(diǎn))滿足v(正)<v(逆)。關(guān)鍵能力?提升考向1濃度(物質(zhì)的量、轉(zhuǎn)化率、百分含量)—時(shí)間圖像及分析例1在其他條件不變時(shí),只改變某一條件,化學(xué)反應(yīng)aA(g)+B(g)

cC(g)的平衡的變化圖像如下(圖中p表示壓強(qiáng),T表示溫度,n表示物質(zhì)的量,α表示平衡轉(zhuǎn)化率),據(jù)此分析下列說法正確的是(

)A.在圖像反應(yīng)Ⅰ中,說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.在圖像反應(yīng)Ⅰ中,若p1>p2,則此反應(yīng)的ΔS>0C.在圖像反應(yīng)Ⅱ中,說明該正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)D.在圖像反應(yīng)Ⅲ中,若T1>T2,則該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行D解析

A項(xiàng),圖像反應(yīng)Ⅰ中任取一曲線,圖中隨著溫度的升高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率減小,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),錯(cuò)誤;B項(xiàng),在圖像反應(yīng)Ⅰ的橫坐標(biāo)上任取一點(diǎn),作橫坐標(biāo)的垂直線與兩曲線相交,若p1>p2,增大壓強(qiáng)反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率增大,增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動,則a+1>c,ΔS<0,錯(cuò)誤;C項(xiàng),圖像反應(yīng)Ⅱ中T1先出現(xiàn)拐點(diǎn),T1反應(yīng)速率快,T1>T2,T1平衡時(shí)n(C)小于T2平衡時(shí)n(C),升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),錯(cuò)誤;D項(xiàng),圖像反應(yīng)Ⅲ增大壓強(qiáng)平衡不移動,則a+1=c,若T1>T2,升高溫度A的轉(zhuǎn)化率減小,升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,則ΔH<0,該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,正確。[對點(diǎn)訓(xùn)練1]

在容積為VL的恒溫密閉容器中模擬工業(yè)合成氨。充入N2和H2的總物質(zhì)的量為1mol,容器內(nèi)各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是(

)A.a表示N2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)B.0~t1min,v(H2)=mol·L-1·min-1C.t2min時(shí),NH3的分解速率小于其生成速率D.t3min時(shí),改變的條件可能為減小容器容積B解析

開始時(shí)N2和H2各占50%,總物質(zhì)的量是1

mol,則N2和H2各為0.5

mol,列三段式:

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始量/mol

0.5

0.5

0轉(zhuǎn)化量/mol

x

3x

2x某時(shí)刻量/mol

0.5-x

0.5-3x

2x考向2恒壓(或恒溫)線圖像及分析例2以CO2和H2為原料制造更高價(jià)值的化學(xué)產(chǎn)品是用來緩解溫室效應(yīng)的研究方向。向2L容器中充入1molCO2和3molH2,發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g),測得反應(yīng)在不同溫度和壓強(qiáng)下,平衡混合物中CH3OH體積分?jǐn)?shù)如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.p1>p2B.a點(diǎn)CO2的轉(zhuǎn)化率為75%C.a、b、c三點(diǎn)對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率v(a)<v(c)<v(b)D.b→a過程,平衡向正反應(yīng)方向移動C解析

在其他條件不變的情況下,增大壓強(qiáng),平衡正向移動,CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增大,則p1>p2,A正確;設(shè)a點(diǎn)CO2的轉(zhuǎn)化量為x

mol,氫氣的轉(zhuǎn)化量為3x

mol,甲醇的生成量為x

mol,水的生成量為x

mol,則

×100%=30%,解得x=0.75,則CO2的轉(zhuǎn)化率為75%,B正確;隨著溫度的升高,甲醇的體積分?jǐn)?shù)減小,平衡向逆反應(yīng)方向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng),壓強(qiáng)越大,反應(yīng)速率越快,則v(a)<v(b)<v(c),C錯(cuò)誤;b→a過程,溫度降低,則平衡向正反應(yīng)方向移動,D正確。[對點(diǎn)訓(xùn)練2]

反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)

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

)A.A、C兩點(diǎn)的化學(xué)平衡常數(shù):KA>KCB.A、C兩點(diǎn)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(diǎn)氣體的平均相對分子質(zhì)量:A>CC解析

A、C兩點(diǎn)對應(yīng)的溫度相同,平衡常數(shù)只受溫度的影響,KA=KC,A錯(cuò)誤;A點(diǎn)到C點(diǎn),壓強(qiáng)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(diǎn)氣體顏色比A點(diǎn)深,B錯(cuò)誤;A點(diǎn)到B點(diǎn),NO2的體積分?jǐn)?shù)減小,說明相同壓強(qiáng)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(diǎn)到C點(diǎn),壓強(qiáng)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(diǎn)氣體的平均相對分子質(zhì)量小于C點(diǎn)氣體的平均相對分子質(zhì)量,D錯(cuò)誤。思維建模1.解答化學(xué)平衡圖像類題的四個(gè)“步驟”2.分析化學(xué)平衡圖像的三種“技巧”(1)先拐先平在含量(轉(zhuǎn)化率)—時(shí)間曲線中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的先達(dá)到平衡,說明該曲線反應(yīng)速率快,表示溫度較高、有催化劑、壓強(qiáng)較大等。(2)定一議二當(dāng)圖像中有三個(gè)量時(shí),先確定一個(gè)量不變,再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系,有時(shí)還需要作輔助線。(3)三看法一看反應(yīng)速率是增大還是減小;二看v(正)、v(逆)的相對大小;三看化學(xué)平衡移動的方向。素養(yǎng)發(fā)展進(jìn)階進(jìn)階1練易錯(cuò)·避陷阱1.(2023·廣東佛山一模)一定溫度下,在剛性容器中加入等物質(zhì)的量的H2(g)與NO(g)發(fā)生反應(yīng):2H2(g)+2NO(g)

N2(g)+2H2O(g)

ΔH<0,測得H2(g)與H2O(g)的分壓隨時(shí)間變化如圖所示。下列說法正確的是(

)BA.當(dāng)氣體密度不再變化時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡B.體系中氣體總物質(zhì)的量:n初始∶n平衡=5∶4C.升高溫度,反應(yīng)速率:v(正)減小,v(逆)增大D.該反應(yīng)的活化能:E正>E逆解析

反應(yīng)過程中氣體總質(zhì)量不變,容器容積不變,則氣體密度保持不變,不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡,A錯(cuò)誤;列出“三段式”:

2H2(g)+2NO(g)

N2(g)+2H2O(g)

總壓強(qiáng)起始

2.5p0

2.5p0

0

05p0變化

2p0

2p0

p0

2p0平衡

0.5p0

0.5p0

p0

2p0

4p0則體系中氣體總物質(zhì)的量:n初始∶n平衡=p初始∶p平衡=5p0∶4p0=5∶4,B正確;升高溫度,正、逆反應(yīng)速率都增大,C錯(cuò)誤;該反應(yīng)為放熱反應(yīng),則正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能,D錯(cuò)誤。2.(2023·廣東佛山二模)在催化劑作用下,向容積為1L的容器中加入1molX和3molY,發(fā)生反應(yīng):X(g)+2Y(s)

2Z(s),平衡時(shí)和反應(yīng)10min時(shí)X的轉(zhuǎn)化率α(X)隨溫度的變化分別如曲線Ⅰ、Ⅱ所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)CA.該反應(yīng)ΔH>0B.200℃時(shí),前10min的平均反應(yīng)速率v(X)=0.02mol·L-1·min-1C.400℃時(shí),反應(yīng)的平衡常數(shù)K=2D.bc段變化可能是催化劑在溫度高于400℃時(shí)活性降低導(dǎo)致進(jìn)階2練熱點(diǎn)·提素能3.(2023·廣東湛江二模)一定條件下熱解制取H2:2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)。已知其他條件不變時(shí),溫度對H2S的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖所示。下列說法一定正確的是(

)CA.平衡常數(shù):K(Y)>K(Z)B.達(dá)到平衡所需時(shí)間:t(X)<t(Y)C.總能量:E生成物>E反應(yīng)物D.單位時(shí)間的轉(zhuǎn)化率:α(Z)>α(Y)4.(2023·廣東深圳第二次調(diào)研)恒溫、恒壓下,向密閉容器中充入少量正丁烷,可同時(shí)發(fā)生以下反應(yīng):B進(jìn)階3研真題·明考向

A.x1<x2B.反應(yīng)速率:vb(正)<vc(正)C.點(diǎn)a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù):Ka<Kb=KcD.反應(yīng)溫度為T1,當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B解析

加入1

mol

CH4和一定量的H2O發(fā)生反應(yīng),增大n(H2O)時(shí),x=

減小,但CH4的平衡轉(zhuǎn)化率增大,結(jié)合圖像知x1<x2,A項(xiàng)正確;點(diǎn)b、c均為平衡狀態(tài),v(正)=v(逆),點(diǎn)b

CH4的平衡轉(zhuǎn)化率大于點(diǎn)c,兩點(diǎn)CH4的投料量相同,則反應(yīng)產(chǎn)物CO、H2的平衡濃度:點(diǎn)b>點(diǎn)c,兩點(diǎn)溫度相同,故vc(逆)<vb(逆),vc(正)<vb(正),B項(xiàng)錯(cuò)誤;依據(jù)相同投料比時(shí)CH4轉(zhuǎn)化率隨溫度變化曲線知,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則溫度升高,K值變大,故Ka<Kb=Kc,C項(xiàng)正確;該反應(yīng)為氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng),恒溫恒容時(shí),容器內(nèi)壓強(qiáng)不變,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D項(xiàng)正確。6.(2023·江蘇卷)二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應(yīng)為:CO2(g