2022高考化学第7章化学反应速率和化学平衡第2节化学平衡考点3化学反应速率和化学平衡图象讲与练含解析

化学反应速率和化学平衡李仕才考点三　化学反应速率和化学平衡图象　一、化学反应速率的图象1．速率—时间图象此类图象定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。如N2＋3H22NH3　ΔH<0，建立平衡后，加热对速率的影响如图。2．全程速率—时间图象如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图情况。10\n解释原因：AB段(v渐大)，因为是放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率的渐大；BC段(v渐小)，则主要因为随反应的进行，溶液中c(H＋)渐小，导致反应速率渐小。3．物质的量(或浓度)—时间图象例如，某温度时，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。(1)由图象得出的信息是：①X、Y是反应物，Z是产物；②t3时反应达平衡，X、Y没有全部反应。(2)根据图象可进行如下计算：①某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝mol·L－1·s－1，Y的转化率＝×100%。②确定化学方程式中的化学计量数之比如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。4．速率—温度(压强)图象曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，温度增大后逆反应速率增大得快，平衡向逆向移动；压强增大后正反应速率增大得快，平衡向正向移动。10\n二、化学平衡的图象1．含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图象常见图象形式有如下几种。其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量。其他条件不变，改变任一条件，如：使用催化剂或升高温度或增大压强时，都能加快反应速率，缩短达到平衡所需的时间。10\n解答这类图象题时采用“先拐先平，数值大”原则，即该类图象的折点表示反应达到平衡的时间，越先出现折点，达到平衡所用的时间越短，说明反应速率越快，进一步可以确定T的高低或压强的大小；根据平衡线的高低可判断出平衡移动的方向，确定出可逆反应的特点(ΔH和ΔVg)。2．转化率(或浓度)—温度—压强图象[简称恒压(温)线]已知不同温度下的转化率—压强图象或不同压强下的转化率—温度图象，推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。[以反应A(g)＋B(g)―→C(g)中反应物的转化率αA为例说明]10\n解答这类图象题时应注意以下两点：(1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线，也能得出结论。(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。3．两种特殊图象(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v(正)>v(逆)；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡左移，ΔH<0。(2)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系中的A%，E点必须朝正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v(正)>v(逆)；右下方(F点)，v(正)<v(逆)。10\n1．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量)。根据以上规律判断，下列结论正确的是(　　)A．反应Ⅰ：ΔH>0，p2>p1B．反应Ⅱ：ΔH<0，T1<T2C．反应Ⅲ：ΔH>0，T2>T1或ΔH<0，T2<T1D．反应Ⅳ：ΔH<0，T2>T1解析：反应Ⅰ中温度降低，A的平衡转化率升高，说明平衡向正反应方向移动，故正反应是放热反应，ΔH<0，压强增大，平衡向正反应方向移动，A的转化率升高，故p2>p1，A错；反应Ⅱ中T1先达到平衡，说明T1>T2，温度降低，n(C)增大，说明平衡向正反应方向移动，故正反应是放热反应，ΔH<0，B错；反应Ⅳ中，若T2>T1，则温度升高，A的平衡转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，故正反应是吸热反应，ΔH>0，D错。答案：C2．在一密闭容器中发生反应：2X(g)＋Y(g)aZ(g)　ΔH＝QkJ·mol－1，开始按体积比2∶1将X、Y充入反应器中，一定条件下发生反应，下列有关说法正确的是(　　)10\nA．图甲，p1>p2，a<3B．图甲，T1<T2，Q>0C．图乙，t1时表示恒温、恒压条件下，向平衡体系中充入一定量的Z气体D．图乙，如果a＝3，t2时表示向体系中加入了催化剂解析：图甲从p1T1与p2T1两条曲线看，据“先拐先平，数值大”的方法得p1>p2，又因为p1>p2，且p1时Z的体积分数小，说明增大压强平衡逆向移动，a>3，故A项错误；同样方法可得T1<T2，T2温度高而Z的体积分数小，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，则Q<0，B项错误；由于恒温恒压条件下，通入Z气体使Z的浓度增大，X、Y的浓度减小，故v(逆)增大，v(正)减小，C项正确；a＝3时，使v(正)和v(逆)同等程度变化的条件有加入催化剂和增大压强，D项错误。答案：C3．下列反应中符合下图图象的是(　　)A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－Q1kJ·mol－1(Q1>0)B．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋Q2kJ·mol－1(Q2>0)C．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－Q3kJ·mol－1(Q3>0)D．H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)　ΔH＝＋Q4kJ·mol－1(Q4>0)解析：根据图象可知在773K时生成物的浓度比573K时的浓度高，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应；根据反应速率—压强图象可知，达到平衡后增大压强，v(逆)>v(正)，说明反应向逆反应方向移动，逆反应方向为气体体积减小的反应。综合上面两点可知，B对。10\n答案：B4．在相同温度下，将H2和N2两种气体按不同比例通入相同的恒容密闭容器中，发生反应：3H2＋N22NH3。表示起始时H2和N2的物质的量之比，且起始时H2和N2的物质的量之和相等。下列图象正确的是(　　)解析：随着的增大，H2含量增多，H2的平衡转化率降低，A错误；随着的增大，H2含量增多，混合气体的质量减小，B错误；随着的增大，H2含量增多，N2的平衡转化率增大，C错误；随着的增大，H2含量增多，混合气体的质量减小，则混合气体的密度减小，D正确。答案：D5．根据下列有关图象，说法正确的是(　　)10\nA．由图甲知，反应在T1，T3处达到平衡，且该反应的ΔH<0B．由图乙知，反应在t6时，NH3体积分数最大C．由图乙知，t3时采取降低反应温度的措施D．图丙在10L容器、850℃，反应到4min时，放出51.6kJ的热量解析：由图甲可知，T2时处于化学平衡状态，升高温度，Z%减少，X%增多，所以ΔH<0，A错误；由图乙可知，反应自t3开始一直在向逆反应方向移动，所以t6时NH3的体积分数最小，B错误；由图乙可知，t3时如果降低温度，平衡向正反应方向移动，则v正>v逆，C错误；由图丙可知，反应进行到4min时，消耗的反应物的物质的量为0.12mol·L－1×10L＝1.2mol，所以放出的热量为51.6kJ，D正确。答案：D6．下列叙述与图象符合的是(　　)10\nA．达到平衡状态的N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动B．p2>p1，T1>T2C．该图象表示的化学方程式为2A===B＋3CD．对于反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH<0，y可以表示Y的百分含量解析：由题中图象可以看出平衡逆向移动，如果在t0时刻充入了一定量的NH3，v正应与平衡点相连，A项错误；由先拐先平知p2>p1，T1>T2，B项正确；C项表示的应是可逆反应(因为反应物和生成物均存在)，C项错误；温度升高，平衡逆向移动，Y的百分含量增大，D项错误。答案：B10