高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件：專題講座四“化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像”類型與突破

“化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像”類型與突破專題講座四第七章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡一、利用圖像“斷點”探究外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響二、常規(guī)圖像分類突破三、陌生圖像突破內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN01一、利用圖像“斷點”探究外因?qū)Ψ磻?yīng)速率的影響1.當(dāng)可逆反應(yīng)達到一種平衡后，若某一時刻外界條件發(fā)生改變，都可能使速率—時間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，根據(jù)出現(xiàn)“斷點”前后的速率大小，即可對外界條件的變化情況作出判斷。如圖：t1時刻改變的條件可能是使用了催化劑或增大壓強(僅適用于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng))。知識梳理ZHISHISHULI2.常見含“斷點”的速率變化圖像分析圖像t1時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)1.(2018·馬鞍山二中質(zhì)檢)對于反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

ΔH＜0已達平衡，如果其他條件不變時，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時改變條件，t2時重新建立平衡)解題探究JIETITANJIU√解析分析時要注意改變條件瞬間v正、v逆的變化。增加O2的濃度，v正增大，v逆瞬間不變，A正確；增大壓強，v正、v逆都增大，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，C錯誤；加入催化劑，v正、v逆同時同倍數(shù)增大，D正確。2.(2018·長沙模擬)對于反應(yīng)：X(g)＋Y(g)

2Z(g)

ΔH＜0的反應(yīng)，某一時刻改變外界條件，其速率隨時間的變化圖像如圖所示。則下列說法符合該圖像的是A.t1時刻，增大了X的濃度B.t1時刻，升高了體系溫度C.t1時刻，降低了體系溫度D.t1時刻，使用了催化劑√解析由圖像可知，外界條件同等程度地增大了該反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率。增大X的濃度、升高(或降低)體系溫度均不會同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，A、B、C錯誤；使用催化劑可同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，D正確。3.在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2＋3H2

2NH3

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～t6解析根據(jù)圖示可知，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)。ACDF(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____。解析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逆同時增大且增大量相同，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。CEB(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～t1

B.t2～t3C.t3～t4

D.t5～t6解析根據(jù)圖示知，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。√(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。答案

解析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。02二、常規(guī)圖像分類突破典型圖像示例DIANXINGTUXIANGSHILI1.圖像類型(1)濃度—時間如A(g)＋B(g)

AB(g)(2)含量—時間—溫度(壓強)(C%指產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B%指某反應(yīng)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù))(3)恒壓(或恒溫)線(α表示反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，c表示反應(yīng)物的平衡濃度)圖①，若p1>p2>p3，則正反應(yīng)為氣體體積

的反應(yīng)，ΔH

0；圖②，若T1>T2，則正反應(yīng)為

反應(yīng)。減小＜放熱(4)幾種特殊圖像①對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，M點前，表示從反應(yīng)物開始，v正>v逆；M點為剛達到平衡點(如下圖)；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故正反應(yīng)ΔH＜0。②對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點都是平衡點(如下圖)。L線的左上方(E點)，A的百分含量大于此壓強時平衡體系的A的百分含量，所以，E點v正>v逆；則L線的右下方(F點)，v正＜v逆。2.解題步驟3.解題技巧(1)先拐先平在含量(轉(zhuǎn)化率)—時間曲線中，先出現(xiàn)拐點的先達到平衡，說明該曲線反應(yīng)速率快，表示溫度較高、有催化劑、壓強較大等。(2)定一議二當(dāng)圖像中有三個量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關(guān)系，有時還需要作輔助線。(3)三步分析法一看反應(yīng)速率是增大還是減?。欢磛正、v逆的相對大??；三看化學(xué)平衡移動的方向。1.有一化學(xué)平衡mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，如圖表示的是A的轉(zhuǎn)化率與壓強、溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是A.正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；m＋n>p＋qB.正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；m＋n＜p＋qC.正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；m＋n＜p＋qD.正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；m＋n>p＋q解題探究JIETITANJIU√解析圖像中有三個變量，應(yīng)定一個量來分別討論另外兩個量之間的關(guān)系。定壓強，討論T與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一壓強下，溫度越高，A的轉(zhuǎn)化率越高，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；定溫度，討論壓強與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一溫度下，壓強越大，A的轉(zhuǎn)化率越高，說明正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)，即m＋n>p＋q。2.(2018·惠州高三模擬)T0時，在2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：X(g)＋Y(g)

Z(g)(未配平)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間變化的關(guān)系如圖a所示。其他條件相同，溫度分別為T1、T2時發(fā)生反應(yīng)，X的物質(zhì)的量隨時間變化的關(guān)系如圖b所示。下列敘述中正確的是A.該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)B.T0時，從反應(yīng)開始到平衡時：

v(X)＝0.083mol·L－1·min－1C.圖a中反應(yīng)達到平衡時，Y的

轉(zhuǎn)化率為37.5%D.T1時，若該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的值為50，則T1<T0√解析根據(jù)“先拐先平，數(shù)值大”的原則可推知，T1>T2，溫度越高，X的物質(zhì)的量越大，則平衡向左移動，正反應(yīng)放熱，A項不正確；由圖a可知X、Y、Z物質(zhì)的量變化之比為1∶1∶2，則反應(yīng)為X(g)＋Y(g)

2Z(g)，則T0時平衡常數(shù)的值為33.3<50，平衡常數(shù)越小，溫度越高，D項正確。3.(2018·郴州質(zhì)檢)一定條件下，CO2(g)＋3H2(g)

H2O(g)＋CH3OH(g)

ΔH＝－53.7kJ·mol－1；向2L恒容恒溫密閉容器中充入1molCO2和2.8molH2反應(yīng)，圖中過程Ⅰ、Ⅱ是在兩種不同催化劑作用下建立平衡的過程中CO2的轉(zhuǎn)化率[α(CO2)]隨時間(t)的變化曲線。下列說法中不正確的是A.m點：v正＞v逆B.活化能：過程Ⅱ＞過程ⅠC.n點時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝50D.過程Ⅰ，t2時刻改變的反應(yīng)條件可能是升高溫度√解析m點CO2的轉(zhuǎn)化率不是最大，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，因此v正＞v逆，A項正確；過程Ⅰ首先達到平衡狀態(tài)，說明反應(yīng)速率快，因此活化能：過程Ⅱ＞過程Ⅰ，B項正確；n點時CO2的轉(zhuǎn)化率是80%，則根據(jù)方程式可知

CO2(g)＋3H2(g)

H2O(g)＋CH3OH(g)起始濃度(mol·L－1)

0.5

1.4

0

0轉(zhuǎn)化濃度(mol·L－1)

0.4

1.2

0.4

0.4平衡濃度(mol·L－1)

0.1

0.2

0.4

0.4過程Ⅰ，t2時刻CO2的轉(zhuǎn)化率降低，說明平衡向逆反應(yīng)方向移動，由于正反應(yīng)放熱，因此改變的反應(yīng)條件可能是升高溫度，D項正確。4.臭氧在煙氣脫硝中的反應(yīng)為2NO2(g)＋O3(g)

N2O5(g)＋O2(g)。若此反應(yīng)在恒容密閉容器中進行，相關(guān)圖像如下，其中對應(yīng)分析結(jié)論正確的是AB平衡后升溫，NO2含量降低0～2s內(nèi)，v(O3)＝0.2mol·L－1·s－1CDv正：b點>a點b點：v逆>v正恒溫，t1時再充入O3√解析由圖可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡后升高溫度，NO2含量升高，A項錯誤；0～2s內(nèi)，v(O3)＝0.1mol·L－1·s－1，B項錯誤；升高溫度，NO2含量升高，速率增大，v正：b點>a點，b點反應(yīng)逆向進行，故v逆>v正，C項正確；t1時再充入O3，平衡正向移動，v正＞v逆，D項錯誤。03三、陌生圖像突破典型圖像示例DIANXINGTUXIANGSHILI新型圖像往往根據(jù)實際工業(yè)生產(chǎn)，結(jié)合圖像，分析投料比、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率的變化。此類題目信息量較大，能充分考查學(xué)生讀圖、提取信息、解決問題的能力，在新課標(biāo)高考中受到命題者的青睞。1.轉(zhuǎn)化率—投料比—溫度圖像[例1]將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為甲醚的反應(yīng)原理為2CO2(g)＋6H2(g)

CH3OCH3(g)＋3H2O(g)已知在壓強為aMPa下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉(zhuǎn)化率見右圖：此反應(yīng)______(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，則K將______(填“增大”“減小”或“不變”)。解析當(dāng)投料比一定時，溫度越高，CO2的轉(zhuǎn)化率越低，所以升溫，平衡左移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，不隨投料比的變化而變化。放熱不變2.根據(jù)圖像判斷投料比[例2]采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu—Mn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。主反應(yīng)：2CO(g)＋4H2(g)

CH3OCH3(g)＋H2O(g)副反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g)測得反應(yīng)體系中各物質(zhì)的產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率與催化劑的關(guān)系如圖所示。則催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為_____時最有利于二甲醚的合成。解析由圖可知當(dāng)催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時，CO的轉(zhuǎn)化率最大，生成的二甲醚最多。2.03.廢物回收及污染處理圖像[例3]

(1)一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對燃煤煙氣進行回收。反應(yīng)為2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)

ΔH＝－270kJ·mol－1①其他條件相同、催化劑不同，SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖1，F(xiàn)e2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉(zhuǎn)化率達到最高，不考慮催化劑價格因素，選擇Fe2O3的主要優(yōu)點是____________________________________________________________________。Fe2O3作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約能源②某科研小組用Fe2O3作催化劑。在380℃時，分別研究了[n(CO)∶n(SO2)]為1∶1、3∶1時SO2轉(zhuǎn)化率的變化情況(圖2)。則圖2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的變化曲線為____。a(2)目前，科學(xué)家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝(NO)原理，其脫硝機理示意圖如圖3，脫硝率與溫度、負(fù)載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的關(guān)系如圖4所示。

①寫出該脫硝原理總反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________。②為達到最佳脫硝效果，應(yīng)采取的條件是____________________。6NO＋3O2＋2C2H43N2＋350℃、負(fù)載率3.0%4CO2＋4H2O(3)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。某研究小組在實驗室以Ag-ZSM-5為催化劑，測得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖5所示。若不使用CO，溫度超過775K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因是___________________________________________________；在n(NO)/n(CO)＝1的條件下，應(yīng)控制的最佳溫度在_______左右。NO分解870K反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于分解反應(yīng)進行1.(2018·山西省實驗中學(xué)月考)將一定量氨基甲酸銨(NH2COONH4)加入密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)NH2COONH4(s)

2NH3(g)＋CO2(g)。該反應(yīng)的平衡常數(shù)的負(fù)對數(shù)(－lgK)值隨溫度(T)的變化曲線如圖所示，下列說法中不正確的是A.該反應(yīng)的ΔH>0B.NH3的體積分?jǐn)?shù)不變時，該反應(yīng)一定達到平衡

狀態(tài)C.A點對應(yīng)狀態(tài)的平衡常數(shù)K(A)的值為10－2.294D.30℃時，B點對應(yīng)狀態(tài)的v正<v逆解題探究JIETITANJIU√解析此題的關(guān)鍵是弄清－lgK越小，K越大，由圖中數(shù)據(jù)可知隨溫度的升高，－lgK逐漸減小，說明隨溫度的升高，化學(xué)平衡向右移動，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A項正確；A點時，－lgK＝2.294，C項正確；由B點對應(yīng)的數(shù)值可知此時Q>K，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行，v正<v逆，D項正確。2.以二氧化碳和氫氣為原料制取乙醇的反應(yīng)為2CO2(g)＋6H2(g)

CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)。某壓強下的密閉容器中，按CO2和H2的物質(zhì)的量比為1∶3投料，不同溫度下平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)(y%)隨溫度變化如圖所示。下列說法正確的是A.a點的平衡常數(shù)小于b點B.b點，v正(CO2)＝v逆(H2O)C.a點，H2和H2O的物質(zhì)的量相等D.其他條件恒定，充入更多H2，v(CO2)不變√解析從圖像可知，溫度越高氫氣的含量越高，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，平衡常數(shù)減小，故平衡常數(shù)：a>b，A錯誤；b點只能說明該溫度下，CO2和H2O的濃度相等，不能說明v正(CO2)＝v逆(H2O)，B錯誤；從圖像可知，a點H2和H2O的物質(zhì)的量百分?jǐn)?shù)相等，故物質(zhì)的量相等，C正確；其他條件恒定，充入更多H2，反應(yīng)物濃度增大，正反應(yīng)速率增大，v(CO2)也增大，D錯誤。3.在恒容密閉容器中進行反應(yīng)：2CO2(g)＋6H2(g)

C2H5OH(g)＋3H2O(g)

ΔH。在某壓強下起始時按不同氫碳比

投料(如圖中曲線①②③)，測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是A.該反應(yīng)的ΔH>0B.氫碳比：①<②<③C.其他條件不變的情況下，增大容器的體積可提

高CO2的轉(zhuǎn)化率D.若起始CO2的濃度為2mol·L－1、H2為4mol·L－1，

在圖中曲線③氫碳比條件下進行，則400K時該反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值約為1.7√解析根據(jù)圖像可知，在氫碳比相等的條件下，隨著溫度的升高，CO2的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，A錯誤；氫碳比越大，CO2的轉(zhuǎn)化率越高，根據(jù)圖像可知，在溫度相等的條件下，CO2的轉(zhuǎn)化率：①>②>③，則氫碳比：①>②>③，B錯誤；正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，因此其他條件不變的情況下，縮小容器的體積，壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向進行，可提高CO2的轉(zhuǎn)化率，C錯誤；根據(jù)圖像可知，400K時曲線③中CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，這說明消耗CO21mol·L－1，則消耗氫氣3mol·L－1，生成乙醇和水蒸氣分別是0.5mol·L－1、1.5mol·L－1，剩余CO2和氫氣分別是1mol·L－1、1mol·L－1，該溫度下平衡常數(shù)K＝

≈1.7，D正確。4.[2015·全國卷Ⅰ，2