2018-2019版高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率学案（打包11套）鲁科版选修4.zip

1微型专题 3 化学平衡[学习目标定位] 1.学会化学平衡状态及其移动方向的判断。2.掌握化学平衡常数的表示方法及应用。3.学会化学平衡的计算方法。4.掌握图像与等效平衡的分析方法。一、化学平衡及其移动1.化学平衡状态的判断例 1 在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应 A(g)＋2B(g) C(g)＋D(g)已达到平衡状态的是( )①混合气体的压强 ②混合气体的密度 ③B 的物质的量浓度 ④混合气体的总物质的量 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥ v(C)与 v(D)的比值 ⑦混合气体的总质量 ⑧混合气体的总体积 ⑨C、D 的分子数之比为 1∶1A.①②③④⑤⑥⑦⑧ B.①③④⑤C.①②③④⑤⑦ D.①③④⑤⑧⑨答案 B解析 要理解化学平衡状态的特点“等、动、定”的含义，在判断化学平衡状态时还要注意反应前后气体体积是否相等。题给反应是一个反应前后气体体积不相等的反应，因此在定容容器中，若①混合气体的压强、③B 的物质的量浓度、④混合气体的总物质的量、⑤混合气体的平均相对分子质量不再变化，均能证明该反应达到化学平衡状态。而②中 ρ ＝ 始mgV容 终不变化，⑥中没指明反应进行的方向，⑦ m(g)始终不变化，⑧在定容容器中，混合气体的总体积不能作为判断依据，⑨反应未达到平衡时，C、D 气体的分子数之比也为 1∶1。2考点 化学平衡状态及其判断题点 由“变量”到“恒量”判断化学平衡状态规律方法 判断化学平衡状态的基本思路(1)分析反应容器的特点：恒温恒压、恒温恒容。(2)分析反应方程式的特点：反应物的状态、反应前后气态物质计量数的相对大小。(3)采用“变量不变”法判断所给物理量是否能作为化学平衡状态的判断依据。【相关链接】 化学平衡状态的判断方法(1)“两审”一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压；二审反应特点：全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应。(2)“两标志”①本质标志v 正 ＝ v 逆 ≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。②等价标志a.全部由气体参加的反应前后非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。b.体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。c.对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。d.对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。e.体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。特别提示 (1)从反应速率的角度来判断反应是否达到平衡时，速率必须是一正一逆(不能同是 v 正 或 v 逆 )，且反应速率之比等于化学系数之比。(2)在可逆反应过程中，能发生变化的物理量(如各组分的浓度、反应物的转化率、混合气体的密度、颜色、平均摩尔质量等)，若保持不变，说明可逆反应达到了平衡状态。2.化学平衡移动方向的分析及判断例 2 利用反应：2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N 2(g) Δ H＝－746.8 kJ·mol－1 ，可净化汽车尾气，如果要同时提高该反应的速率和 NO 的转化率，采取的措施是( )A.降低温度B.增大压强同时加催化剂3C.升高温度同时充入 N2D.及时将 CO2和 N2从反应体系中移走答案 B解析 该反应具备气体分子数减少、向外释放热量的特征，降温，平衡右移，NO 的转化率提高，但反应速率降低，A 项错误；增大压强，平衡右移，NO 的转化率提高，加入催化剂可大幅度加快反应速率，B 项正确；升温和充入 N2，平衡都左移，NO 的转化率降低，C 项错误；移走 CO2和 N2，平衡右移，但反应速率降低，D 项错误。考点 化学平衡影响因素的综合题点 改变条件使化学平衡定向移动规律方法 若将外界条件对反应速率的影响等同于对平衡移动的影响，则会导致错选。外界条件的改变可能会使正、逆反应速率都发生变化或只有一方发生变化，而平衡移动的方向由 v 正 和 v 逆 的相对大小决定，条件改变时平衡有可能不发生移动。【相关链接】 化学平衡移动的分析方法(1)根据勒·夏特列原理判断如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡将向能够减弱这种改变的方向移动。(2)根据图示中 v 正 、 v 逆 的相对大小判断①若 v 正 v 逆 ，则平衡向正反应方向移动(注意 v 正 增大，平衡不一定向正反应方向移动)；②若 v 正 Q，则平衡向正反应方向移动；②若 K105时，可以认为该反应已经进行完全。(3)平衡常数的应用①判断可逆反应进行的方向②判断反应的焓变符号若升高温度， K 值增大，则正反应为吸热反应，反之， K 值减小，则正反应为放热反应。③用于计算平衡浓度、转化率等化学平衡相关计算。54.平衡转化率的判断例 4 反应 X(g)＋Y(g) 2Z(g) Δ Hb＋ c， α (A)增大；若 a0，请回答下列问题。(1)某温度下，反应物的起始浓度分别为 c(M)＝1 mol·L－1 ， c(N)＝2.4 mol·L－1 ；达到平衡后，M 的转化率为 60%，此时 N 的转化率为________。8(2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为 c(M)＝4 mol·L－1 ， c(N)＝ a mol·L－1 ；达到平衡后， c(P)＝2 mol·L －1 ，则 a＝________。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度为 c(M)＝ c(N)＝ b mol·L－1 ，达到平衡后，M 的转化率为________。答案 (1)25% (2)6 (3)41.4%解析 用“平衡三段式法” ，借助平衡常数来串联计算：(1) M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)起始(mol·L －1 ) 1 2.4 0 0变化(mol·L －1 ) 0.6 0.6 0.6 0.6平衡(mol·L －1 ) 0.4 1.8 0.6 0.6α (N)＝ ×100%＝25%， K＝ ＝0.5。0.6 mol·L－ 12.4 mol·L－ 1 0.6 mol·L－ 1×0.6 mol·L－ 10.4 mol·L－ 1×1.8 mol·L－ 1(2)Error!由 K＝ ＝0.5，解得 a＝ 6。2 mol·L－ 1×2 mol·L－ 12 mol·L－ 1×a－ 2 mol·L－ 1(3)Error!由 K＝ ＝0.5，解得 x≈41.4%。bx mol·L－ 12[b1－ x mol·L－ 1]2考点 平衡转化率与化学平衡常数计算的综合题点 “三段式法”突破化学平衡计算相关链接 化学平衡计算模式与公式(1)计算模式化学平衡计算的最基本的方法模式是“平衡三段式法” 。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解。mA(g)＋ nB(g)pC(g)＋ qD(g)n(起始)/mol a b 0 0n(转化)/mol mx nx px qxn(平衡)/mol a－ mx b－ nx px qx起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲” 。(2)计算公式9① K＝ ＝[C]p[D]q[A]m[B]n px/Vp·qx/Vq[a－ mx/V]m·[b－ nx/V]n若用任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商，用 Q 表示。则其与 K 比较，当 QK， v 正 v 逆 。②平衡转化率： α (A)＝ ×100%＝ ×100%。nA消 耗nA起 始 mxa③平衡百分含量： φ (A)＝ ×100%＝ ×100%。nA平n总 a－ mxa＋ b＋ p＋ q－ m－ nx④平衡时与起始时的压强比： ＝ ＝ (同 T、 V 时)。p平p始 n平n始 a＋ b＋ p＋ q－ m－ nxa＋ b⑤混合气体的平均摩尔质量： ＝ ＝ g·mol－1 。Mmn a·MA＋ b·MBa＋ b＋ p＋ q－ m－ nx题组 1 化学平衡状态的特征与判断1.一定温度下，向某容积恒定的密闭容器中充入 1 mol N2、3 mol H2，经充分反应后达到如下平衡：N 2(g)＋3H 2(g) 2NH3(g)，下列有关说法中正确的是( )高 温 、 高 压 催 化 剂A.达平衡后再加入一定量的 N2，体系内各物质含量不变B.N2、H 2、NH 3的浓度一定相等C.反应没有达到平衡时，NH 3会不断地分解，达到平衡时则不会再分解D.平衡时，N 2、H 2物质的量之比为 1∶3答案 D解析 化学平衡是一种相对平衡，条件改变后原来的平衡状态就会被破坏，A 错；化学平衡又是一种动态平衡，平衡时正、逆反应仍在进行，C 错；平衡时体系内各物质浓度或百分含量保持不变(不是相等)，B 错；因反应中消耗 N2、H 2的物质的量之比为 1∶3，而 N2、H 2的起始量之比是 1∶3，故平衡时仍是 1∶3，D 正确。考点 化学平衡状态及其判断题点 化学平衡状态的概念与特征2.在恒容密闭容器中，可以作为 2NO2(g)2NO(g)＋O 2(g)达到平衡状态的标志的是①单位时间内生成 n mol O2的同时生成 2n mol NO2；②单位时间内生成 n mol O2的同时生成 2n mol NO；③混合气体的颜色不再改变；④混合气体的密度不再改变的状态；⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态；⑥混合气体中 NO 与 O2的物质的量之比保持恒定；⑦混合气体中 NO 与 NO2的物质的量之比保持恒定( )10A.①③⑤⑦ B.②④⑤C.①③④ D.①②③④⑤答案 A解析 ①单位时间内生成 n mol O2的同时生成 2n mol NO2 证明正、逆反应速率相等，达到了平衡，故正确；②未体现正、逆反应速率的关系，故错误；③混合气体的颜色不再改变，证明二氧化氮的浓度不随着时间的变化而变化，反应达到了平衡，故正确；④化学反应前后质量是守恒的，体积是不变的，混合气体的密度不变，故错误；⑤化学反应前后物质的量变化，质量守恒，所以混合气体的平均相对分子质量变化，当达到了平衡状态，不再变化，故正确；⑥如果反应开始只加入 NO2，混合气体中 NO 与 O2的物质的量之比保持恒定不能作为平衡的判断标志，故错误；⑦NO 与 NO2的物质的量之比保持恒定，即它们的浓度保持恒定，证明化学反应的正、逆反应速率相等，达到了平衡，故正确。故答案选 A。考点 化学平衡状态及其判断题点 化学平衡状态的综合判断题组 2 外界因素对化学平衡的影响3.已知反应 CO(g)＋H 2O(g) CO2(g)＋H 2(g) Δ H0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温 ②恒容通入惰性气体 ③增加 CO 浓度 ④减压 ⑤加催化剂 ⑥恒压通入惰性气体，能提高 COCl2转化率的是( )A.①②④ B.①④⑥C.②③⑤ D.③⑤⑥11答案 B解析 该反应为气体体积增大的吸热反应，所以升温和减压均可以促使反应正向移动；恒压通入惰性气体，相当于减压；恒容通入惰性气体与加催化剂均对平衡无影响；增加 CO 的浓度，将导致平衡逆向移动。考点 化学平衡影响因素的综合题点 改变条件使化学平衡定向移动5.一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：SO 2(g)＋2CO(g) 2CO2(g)催 化 剂 ＋S(l) Δ H0B.在 973 K 下增大压强， K2增大C.abD.在常温下反应①一定能自发进行答案 C解析 根据温度升高时反应②的 K 值减小，说明温度升高平衡向逆反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应， b0， b0，反应②的焓变 Δ H” “” “＝”或“ 解析 (1)根据化学平衡状态判断标志 v 正 ＝ v 逆 ，各组分浓度不再发生变化，由 NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO 2(g)可以得恒容状态下压强不变或混合气体密度不变时，反应即达到平衡状态，但上述反应中反应物无气体参加，因此生成物中各组分气体体积分数恒定不变。(2)根据 K＝[NH 3]2[CO2]＝ 2· ≈1.6×10 －8 mol3·L－3 。(2×4.8×10－ 33 mol·L－ 1) (4.8×10－ 33 mol·L－ 1)(3)由 NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO 2(g)知正反应气体分子数增加，增大压强平衡向逆反应方18向移动。(4)由表中数据可以得出，随着温度的升高，平衡向正反应方向移动，因此正反应是吸热反应，所以 Δ H0；根据 NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO 2(g)，正反应是生成物气体分子数增多的反应，所以 Δ S0。考点 化学平衡的综合题点 相关概念、规律、计算的综合应用16.二甲醚(CH 3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为 H2、CO 和少量CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下 4 个反应：甲醇合成反应：(ⅰ)CO(g)＋2H 2(g)CH3OH(g) Δ H1＝－90.1 kJ·mol －1(ⅱ)CO 2(g)＋3H 2(g)CH3OH(g)＋H 2O(g) Δ H2＝－49.0 kJ·mol －1水煤气变换反应：(ⅲ)CO(g)＋H 2O(g)CO2(g)＋H 2(g) Δ H3＝－41.1 kJ·mol －1二甲醚合成反应：(ⅳ)2CH 3OH(g)CH3OCH3(g)＋H 2O(g) Δ H4＝－24.5 kJ·mol －1回答下列问题：(1)分析二甲醚合成反应(ⅳ)对于 CO 的转化率的影响__________________________________。(2)由 H2和 CO 直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为__________________________________________________________________________________________。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响：________________________________________________________________________。(3)有研究者在催化剂(含 Cu－Zn－Al－O 和 Al2O3)，压强为 5.0 MPa 的条件下，由 H2和 CO直接制备二甲醚，结果如下图所示，其中 CO 转化率随温度升高而降低的原因是________________________________________________________________________。答案 (1)二甲醚合成反应(ⅳ)消耗甲醇，使甲醇合成反应(ⅰ)平衡右移，CO 的转化率增大；二甲醚合成反应(ⅳ)生成的水，通过水煤气变换反应(ⅲ)消耗部分 CO19(2)2CO(g)＋4H 2(g)CH3OCH3(g)＋H 2O(g) Δ H＝－204.7 kJ·mol－1 该反应正反应为气体分子数减少的反应，压强增大，平衡右移，反应物转化率增加，产物产率增加；增大压强使反应物浓度增加，则反应速率增大(3)反应放热，温度升高，平衡左移解析 (2)(ⅰ)×2＋(ⅳ)可得热化学方程式为 2CO(g)＋4H 2(g)CH3OCH3(g)＋H 2O(g)，所以其 Δ H＝[－90.1×2＋(－24.5)]kJ·mol －1 ＝－204.7 kJ·mol－1 ，所以热化学方程式为2CO(g)＋4H 2(g)CH3OCH3(g)＋H 2O(g) Δ H＝－204.7 kJ·mol －1 。也可以用(ⅱ)×2＋(ⅲ)×2＋(ⅳ)求；该反应正反应为气体分子数减少的反应，压强增大，平衡右移，反应物转化率增加，产物产率增加；增大压强，使反应物浓度增加，则反应速率增大。(3)根据图像，其中 CO 转化率随温度升高而降低，主要的原因是反应放热，温度升高，平衡左移。考点 化学平衡的综合题点 相关概念、规律、计算的综合1微型专题 4 化学反应速率[学习目标定位] 1.掌握化学反应速率的有关计算。2.熟知外界条件对化学反应速率影响的规律。一、化学反应速率的影响因素1.控制变量思想在比较反应速率中的应用例 1 某探究小组用 HNO3与大理石反应过程中质量减小的方法，研究影响反应速率的因素，所用 HNO3浓度为 1.00 mol·L－1 、2.00 mol·L－1 ，大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格，实验温度为 298 K、308 K。请完成以下实验设计表，并在实验目的一栏中填出对应的实验编号：实验编号 T(K)大理石规格HNO3浓度(mol·L－1 )实验目的① 298 粗颗粒 2.00②③ 粗颗粒④(Ⅰ)实验①和②探究 HNO3浓度对该反应速率的影响(Ⅱ)实验①和________探究温度对该反应速率的影响(Ⅲ)实验①和________探究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响答案 ②298 粗颗粒 1.00 ③308 2.00④298 细颗粒 2.00 (Ⅱ)③ (Ⅲ)④2解析 考查影响反应速率的因素的实验设计。实验①和②探究 HNO3浓度对反应速率的影响，故大理石规格和反应温度应相同，而 HNO3浓度不同；同理，①和③应选择不同的温度、①和④应选择不同的规格，而另外 2 个条件相同。考点 影响化学反应速率的因素题点 控制变量方法的应用规律方法 当分析多个因素对化学反应速率的影响时，注意“求同存异” ，确定相同的因素，研究某一因素的不同所导致的结果的变化，从而得到相应的结论。例 2 碘在科研与生活中有重要应用，某兴趣小组用 0.50 mol·L－1 KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L－1 K2S2O8、0.10 mol·L－1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。已知：S 2O ＋2I － ===2SO ＋I 2(慢)2－8 2－4I2＋2S 2O ===2I－ ＋S 4O (快)2－3 2－6(1)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表所示：体积 V/mL实验序号 K2S2O8溶液水 KI 溶液 Na2S2O3溶液 淀粉溶液① 10.0 0.0 4.0 4.0 2.0② 9.0 1.0 4.0 4.0 2.0③ 8.0 Vx 4.0 4.0 2.0表中 Vx为________mL，理由是____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)已知某条件下， c(S2O )与反应时间 t 的变化曲线如下图所示，若保持其他条件不变，2－8请在坐标图中分别画出降低反应温度和加入催化剂时 c(S2O )－ t 的变化曲线示意图(进行2－8相应的标注)。答案 (1)2.0 保证反应物 K2S2O8浓度改变，而其他的条件不变，才能达到实验目的(2)如图3解析 (1)由表格数据观察分析得知其他条件不变，只要改变 K2S2O8的浓度就可以达到探究反应物浓度对化学反应速率的影响的目的。(2)催化剂可以加快反应的反应速率，而降低温度会减慢反应的反应速率，所以可以根据图中标准线画出另外两条曲线，但要注意两点：第一是曲线的拐点，第二是曲线的终点。考点 影响化学反应速率的因素题点 控制变量法的应用方法规律 研究多因素对化学反应速率的影响的解题思路为确定变量→定多变一。【相关链接】 控制变量法分析化学反应速率影响因素的解题策略影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他因素不变，只改变某一因素，探究这一因素对反应速率的影响。故解答此类问题的策略：首先确定变量，通过认真分析，理清影响实验探究结果的因素有哪些；然后采取“定多变一”法，在探究时，应该首先确定其他因素不变，只改变一种因素，看这种因素与探究的问题存在怎样的关系，这样确定一种以后，再确定另一种，通过分析每种因素与所探究问题之间的关系，得出所有因素与探究问题之间的关系。此外，在解答过程中应确保数据有效且变量要统一。2.充入“惰性气体”对化学反应速率的影响例 3 已知①N 2(g)＋3H 2(g)2NH3(g) Δ H0，反应速率为 v2。对于上述两个可逆反应，当改变条件时，试判断 v1、 v2的变化(填“增大” “减小”或“不变”)(1)保持压强不变，反应①②通入“He”气， v1________， v2________。(2)反应①②均压缩体积， v1________， v2_____________________。(3)保持体积不变，反应①②通入“He”气， v1________， v2________。答案 (1)减小 减小 (2)增大 增大 (3)不变 不变考点 影响化学反应速率的因素4题点 压强对化学反应速率的影响误区警示 分析充入气体对反应速率影响时，不能只看表面上压强的变化，关键是充入气体后，反应体系中相关物质的浓度是否发生了变化。要注意如下事项：(1)充入的气体是否真的是“无关”气体，是否与某种成分发生反应。(2)反应容器是恒压容器还是恒容容器。【相关链接】 充入“惰性气体”对化学反应速率的影响改变压强，对化学反应速率产生影响的根本原因是引起浓度的改变。对于有气体参加的反应体系，有以下几种情况：(1)恒温时：增大压强，体积缩小，浓度增大，反应速率增大。(2)恒容时①充入气体，反应物浓度增大，总压强增大，反应速率增大。②充入“稀有气体” ，总压强增大，但各物质的浓度不变，反应速率不变。(3)恒压时：充入“稀有气体” ，体积增大，各物质浓度减小，反应速率减小。二、化学反应速率的计算例 4 对于反应 A2(g)＋3B 2(g)===2AB3(g)来说，下列反应速率中表示该反应进行得最快的是( )A.v(A2)＝0.6 mol·L －1 ·s－1B.v(B2)＝2.7 mol·L －1 ·min－1C.v(AB3)＝12 mol·L －1 ·min－1D.v(A2)＝6 mol·L －1 ·min－1答案 A解析 A 项 ， 可 表 示 为 v(A2)＝ 36 mol·L－ 1·min－ 1； B 项 ， 经 转 化 可 表 示 为 v(A2)＝ 0.9 mol·L－ 1·min－ 1； C 项，经转化可表示为 v(A2)＝6 mol·L －1 ·min－1 ，故 A 项符合要求。考点 化学反应速率题点 化学反应速率大小的比较规律方法 根据各物质表示的反应速率之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比，首先将不同物质表示的反应速率统一转化成同一物质的反应速率，然后看反应速率的单位是否统一，最后再比较数值的大小。例 5 在 2 L 的密闭容器中，放入 0.4 mol A 和 0.6 mol B，在一定温度下，压强为 p，加入催化剂(体积忽略)，发生反应：2A(g)＋3B(g) xC(g)＋2D(g)，保持温度不变，在 a 催 化 剂 min 后反应达到平衡状态，容器中 c(D)＝0.1 mol·L －1 ，容器内压强变为 0.9p，则：5(1)物质 B 的转化率是________。(2)化学反应速率 v(C)是________________。(3)x 为________。答案 (1)50% (2) mol·L－1 ·min－1 (3)20.1a解析 2A(g)＋ 3B(g)  xC(g)＋ 2D(g)起始/mol 0.4 0.6 0 0转化/mol 0.2 0.3 0.1 x 0.2平衡/mol 0.2 0.3 0.1 x 0.2α (B)＝ ×100%＝50%。0.3 mol0.6 mol同温同体积下气体的压强之比等于气体的物质的量之比：(0.6＋0.4)∶(0.2＋0.3＋0.1 x＋0.2)＝1∶0.9，解得 x＝2， v(C)＝0.2 mol/(2 L×a min)＝ 0.1amol·L－1 ·min－1 。考点 化学反应速率和化学平衡计算的综合题点 “三段式”法突破化学平衡计算方法规律 可以利用“三段式法”进行较复杂的化学反应速率的相关计算。【相关链接】 化学反应速率大小比较的注意事项由于同一反应的化学反应速率用不同的物质表示数值可能不同，所以比较反应的快慢不能只看数值的大小，而要进行一定的转化。(1)单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位。(2)换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值的大小。(3)比较反应速率与化学系数的比值，即对于一般的化学反应： aA(g)＋ bB(g)===cC(g)＋ dD(g)，比较 与 ，若 ，则用 A 表示的反应速率比 B 的大。vAa vBb vAa vBb三、速率、平衡图像题的分析1.化学平衡图像题的分析例 6 对于可逆反应 A2(g)＋3B 2(g)2AB3(g) Δ Hv 逆 ，D 项错误。考点 化学反应速率与化学平衡图像题点 化学平衡图像的综合2.速率、平衡图像题的综合分析例 7 臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为 2NO2(g)＋O 3(g)N2O5(g)＋O 2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是( )A 升高温度，平衡常数减小B0～3 s 内，反应速率为 v(NO2)＝0.2 mol·L－1C t1时仅加入催化剂，平衡正向移动7D 达平衡时，仅改变 x，则 x 为 c(O2)答案 A解析 从能量变化的图像分析，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，A 项正确；依据化学反应速率的计算公式： v(NO2)＝ ＝0.2 1.0－ 0.4 mol·L－ 13 smol·L－1 ·s－1 ，单位不对，B 项错误；催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率，所以加入催化剂，平衡不移动，C 项错误；增大 c(O2)，平衡逆向移动，NO 2的转化率降低，D 项错误。考点 化学平衡图像题点 化学平衡图像的综合【相关链接】1.常见的图像类型(1)全程速率—时间图(2)浓度—时间图(3)反应速率—时间图8(4)反应速率—温度(压强)图(正反应为吸热反应，且体积减小)(5)含量—时间—温度图(6)含量—时间—压强图(7)含量—时间—催化剂图(8)恒压(或恒温)线图9(9)特殊图像①对于反应 aA(g)＋ bB(g)cC(g)＋ dD(g) Δ Hv 逆 ， M 点为平衡点， M 点后为平衡受温度的影响情况。②如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4 四个点，表示 v 正 v 逆 的是点 3，表示 v 正 T1答案 C解析 由图甲计算，对于 B 点 SO2平衡浓度为＝0.03 mol·L －1 ，2 mol－ 0.85×2 mol10 L2SO2(g) ＋ O 2(g)  2SO 3(g)起始 0.2 mol·L －1 0.1 mol·L －1 0转化 0.16 mol·L －1 0.08 mol·L－1 0.16 mol·L－1平衡 0.04 mol·L －1 0.02 mol·L－1 0.16 mol·L－1K＝ ＝800 mol －1 ·L，0.16 mol·L－ 120.04 mol·L－ 12×0.02 mol·L－ 1故 A、B 项错误；达平衡后，缩小容器体积， v 正 、 v 逆 均增大，平衡正向移动， v′ 正 v′ 逆 ，故 C 项正确；题图丙中 T1条件下先达到平衡，故 T1T2，D 项错误。考点 化学反应速率与化学平衡图像题点 化学平衡图像的综合题组 1 外界因素对化学反应速率的影响1.对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析不正确的是( )A.升高温度，对逆反应的反应速率影响更大B.增大压强，对正反应的反应速率影响更大C.减小反应物浓度，对正反应的反应速率影响更大D.加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大答案 D解析 合成 NH3反应为气体体积缩小的放热反应，升高温度， v 正 、 v 逆 均增大，平衡向左移动，故升高温度，对逆反应的反应速率影响更大，A 项正确；增大压强， v 正 、 v 逆 均增大，11平衡向正反应的方向移动，故增大压强，对 v 正 影响更大，B 项正确；减小反应物浓度， v 正减小， v 逆 瞬间不变，对 v 正 影响更大，C 项正确；加入催化剂， v 正 、 v 逆 均增大且影响程度相同，D 项不正确。考点 影响化学反应速率的因素题点 化学反应速率影响因素的综合应用2.对于反应：N 2＋O 22NO，在密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是( )A.增大体积使压强减小B.体积不变充入 N2使压强增大C.体积不变充入氦气使压强增大D.使总压强不变，充入氖气答案 B解析 增大体积引起浓度减小，反应速率减慢；体积不变充入 N2，N 2的浓度增大，反应速率加快；体积不变，充入氦气，各反应物的浓度并没有改变，反应速率不变；总压强不变，充入氖气，体积增大，反应物浓度减小，反应速率减慢。考点 影响化学反应速率的因素题点 压强对化学反应速率的影响3.反应 2A(g)2B(g)＋C(g) Δ H0，达到平衡时，要使逆反应速率降低，A 的浓度增大，应采取的措施是( )A.减压 B.加压C.增大 B 的浓度 D.降温答案 D解析 题目要求逆反应速率降低，则可排除增加浓度和增大压强，即 B、C 项错误；根据正反应为吸热反应可知，降低温度平衡向逆反应方向移动，且反应速率减小，D 项正确；正反应气体物质的量增加，则减小压强，平衡向正反应方向移动，A 的浓度减小，A 项错误。考点 化学平衡影响因素的综合题点 改变条件使化学平衡定向移动4.一定量的锌粒与足量稀硫酸反应，向反应混合液中加入某些物质，下列判断正确的是( )A.加入少量水，产生 H2速率减小，H 2体积改变B.加入 NH4HSO4固体，产生 H2速率不变，H 2体积不变C.加入 CH3COONa 固体，产生 H2速率减小，H 2体积不变D.滴加少量 CuSO4溶液，产生 H2速率变大，H 2体积不变答案 C解析 加入少量水，减小了 H＋ 的浓度，锌粒的物质的量不变，则 v(H2)减小，生成 H2体积不变，故 A 项错误；加入 NH4HSO4固体，增大了 H＋ 的浓度，锌粒的物质的量不变，则反应速12率加快，生成 H2体积不变，故 B 项错误；加入 CH3COONa 固体，生成醋酸，减小了 H＋ 的浓度，锌粒的物质的量不变，则 v(H2)减小，生成 H2体积不变，故 C 项正确；滴加少量 CuSO4溶液，构成 Cu—Zn 原电池，反应速率加快，锌粒的物质的量减少，则 v(H2)增大，生成 H2的量减少，故 D 项错误。考点 影响化学反应速率的因素题点 浓度对化学反应速率的影响5.制取水煤气的反应为 C(s)＋H 2O(g)CO(g)＋H 2(g) Δ H0；在一定条件下达化学平衡后，在时间为 t 时突然改变条件，反应速率的变化如图所示，在 t 时所改变的条件是( )A.加压B.升温C.增大水蒸气浓度D.增大碳的物质的量答案 B解析 从图像来看，在时间 t 时，突然改变条件，正、逆反应速率均增加，有可能是升高温度，也可能是增大压强，从时间 t 后来看， v′ 正 大于 v′ 逆 ，说明平衡向正反应方向移动。只有升高温度才使平衡正向移动，故为升高温度。考点 影响化学反应速率的因素题点 反应速率影响因素的综合应用题组 2 化学反应速率与化学平衡图像6.25 ℃时，在含有 Pb2＋ 、Sn 2＋ 的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb 2＋ (aq)Sn2＋ (aq)＋Pb(s)，体系中 c(Pb2＋ )和 c(Sn2＋ )变化关系如图所示。下列判断正确的是( )A.往平衡体系中加入金属铅后， c(Pb2＋ )增大B.往平衡体系中加入少量 Sn(NO3)2固体后， c(Pb2＋ )变小13C.升高温度，平衡体系中 c(Pb2＋ )增大，说明该反应 Δ H0D.25 ℃时，该反应的平衡常数 K＝2.2答案 D解析 体系中有过量的锡且金属活泼性 SnPb，向平衡体系中加入铅后， c(Pb2＋ )不变，A 错误；加入少量 Sn(NO3)2固体， c(Sn2＋ )增大，平衡逆向移动， c(Pb2＋ )增大，B 错误；升温使c(Pb2＋ )增大，说明平衡逆向移动，Δ HqC.x 点的混合物中 v 正 v 逆 ，所以 C 项错；D 项，在 y 点和 x 点的 φ (B)相同，相当于在 x 点的基础上压缩( y 点的压强大于 x 点)，所以正、逆反应速率都增大，D 项正确(若进一步探讨，可得其顺序为 v 逆 yv 正 yv 正 xv 逆 x)。考点 化学平衡图像题点 含量或转化率的变化图像8.一定条件下，CH 4与 H2O(g)发生反应：CH 4(g)＋H 2O(g)CO(g)＋3H 2(g)。设起始＝ Z，在恒压下，平衡时 CH4的体积分数 φ(CH 4)与 Z 和 T(温度)的关系如图所示。下nH2OnCH4列说法正确的是( )14A.该反应的焓变 Δ H0B.图中 Z 的大小为 a3bC.图中 X 点对应的平衡混合物中 ＝3nH2OnCH4D.温度不变时，图中 X 点对应的平衡在加压后 φ(CH 4)减小答案 A解析 由题中图像看出，随温度升高，甲烷的平衡体积分数减小，说明温度升高，平衡正向移动，则该反应为吸热反应，Δ H0，A 项正确； Z 越大，甲烷的平衡体积分数越小，故b3a，B 项错误；起始时 ＝3，反应一旦开始，则消耗等物质的量的 H2O 和 CH4，即nH2OnCH4的分子、分母同时减小相同的数值，故图中 X 点对应的平衡混合物中 的值一定nH2OnCH4 nH2OnCH4不等于 3，C 项错误；温度不变，加压时平衡逆向移动，图中 X 点对应的平衡混合物中甲烷的体积分数增大，D 项错误。考点 化学反应速率与化学平衡图像题点 “定一议二”分析化学平衡图像9.在 10 L 密闭容器中，A、B、C 三种气态物质构成可逆反应体系。某温度下，A、B、C 三者物质的量与时间的关系如图(a)所示，而 C 的百分含量与温度的关系如图(b)所示。据图判断下列说法错误的是( )A.0～4 min 时，A 的平均反应速率为 0.01 mol·L－1 ·min－1B.由 T1向 T2变化时， v 正 v 逆C.此反应的正反应为吸热反应D.其他条件不变时给平衡体系加压，达新平衡时，C 的体积分数增大答案 C15解析 由图(a)可以求出， t1时，Δ n(A)∶Δ n(B)∶Δ n(C)＝(2.4－1.6)∶(1.6－1.2)∶(0.4－0)＝2∶1∶1，则化学方程式为 2A(g)＋B(g) C(g)，属于气体物质的量减小的反应，故其他条件不变时给平衡体系加压，平衡正向移动，C 的体积分数增大，D 项正确； v(A)＝0.4 mol÷10 L÷4 min＝0.01 mol·L－1 ·min－1 ，A 项正确；由图(b)可以看出， T3时 C 的百分含量最高，说明该时刻达到平衡，再升温 C 的百分含量减小，说明此反应的正反应为放热反应，故 B 项正确，C 项错误。考点 化学反应速率与化学平衡图像题点 化学平衡图像的综合10.某化学研究小组探究外界条件对化学反应 mA(g)＋ nB(g)pC(g)的速率和平衡的影响图像如下，下列判断正确的是( )A.由图 1 可知， T1v 逆 的是点 3D.图 4 中，若 m＋ n＝ p，则 a 曲线一定使用了催化剂答案 C解析 图 1 中 ， 反 应 在 T2条 件 下 先 到 达 平 衡 状 态 ， 故 T2T1， 因 为 升 高 温 度 (T1→ T2)， 平 衡 体 系中 C%降 低 ， 平 衡 向 左 移 动 ， 所 以 Δ Hp， B 项 错 误 ； 图 3 中 ， 点 2、 4 对 应 v 正 ＝ v 逆 ， 点 1 对 应 α (B)α (B)平衡 ， 故 v 正 v 逆 ，C项正确；图 4 中，若 m＋ n＝ p，则 a 曲线表示使用催化剂或增大压强(缩小体积)，D 项错误。考点 化学反应速率与化学平衡图像题点 化学平衡图像的综合11.汽车尾气中，产生 NO 的反应：N 2(g)＋O 2(g)2NO(g)，一定条件下，等物质的量的 N2(g)和16O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线 a 表示该反应在温度 T 下 N2的浓度随时间的变化，曲线 b 表示该反应在某一起始反应条件改变时 N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是( )A.温度 T 下，该反应的平衡常数 K＝4c0－ c12c21B.温度 T 下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C.曲线 b 对应的条件改变可能是加入了催化剂D.若曲线 b 对应的条件改变是温度，可判断该反应的 Δ H” “” “ (4)①BA ②反应未达到平衡，反应仍在向正反应方向进行，故 Z%逐渐增大解析 设消耗 Y 的物质的量为 x2X(g)＋Y(g) 2Z(g)18起始量(mol) 2 1 0变化量(mol) 2 x x 2x平衡量(mol) 2－2 x 1－ x 2x若达到平衡时气体总物质的量变为原来的 0.85 倍，则 2－2 x＋1－ x＋2 x＝(2＋1)×0.85，解得 x＝0.45 mol，则(1)若 反 应 经 历 5 min 达 到 平 衡 ， 则 Y 的 平 均 反 应 速 率 ＝ (0.45 mol÷2 L)÷5 min＝ 0.045 mol·L－ 1·min－ 1。(2)若 c＝0.90 mol，由图像分析可知反应速率增大，但平衡状态不变，反应是气体体积变化的反应，所以 t1时刻改变的条件是加入了催化剂，反应速率增大，达到平衡所需要的时间缩短，小于 5 min。(3)若其他条件不变，原容器为恒压容器，恒压容器中反应是气体体积减小的反应，为保持恒压体积缩小相当于平衡正向进行，Z 的物质的量增大，达到平衡后 Z 的物质的量大于 0.90 mol。(4)①起始时加入物质的量均为 3.00 mol 的物质 X、Y，随着温度的升高，反应向正反应方向进行，当温度达到 T0时，Z 的物质的量分数最大，说明达到反应的最大限度，即平衡状态，此时正、逆反应速率相等，随着温度的继续升高，Z 的物质的量分数逐渐减小，说明温度升高平衡左移，则正反应为放热反应，温度越高，反应速率越大，B 点温度大于 A 点，则 A 点正反应速率小于 B 点的。②温度 T” “ (2)c (3)0.125 mol －3 ·L3解析 Ⅰ.温度升高，化学平衡逆向移动，CH 3OCH3的产率变小；逆反应是气体分子数增加的反应，升高温度气体的物质的量增大，气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量将变小。Ⅱ.(1)①图中 T1→ T2时 φ (N2O5)增加，平衡向放热的正反应方向移动，则 T1T2。(2)起始时 n(O2)越大，NO 2的转化率越大。(3)b 点时 N2O5的体积分数最大，则此点通入 O2、NO 2的物质的量之比与化学方程式中对应的化学系数之比相等，即通入 4 mol NO2，列三段式可计算该反应的化学平衡常数。考点 化学反应速率和化学平衡的综合题点 相关概念、规律、计算的综合应用15.在一个体积为 2 L 的密闭容器中，高温下发生反应：Fe(s)＋CO 2(g)FeO(s)＋CO(g)。其中 CO2、CO 的物质的量(mol)随时间(min)的变化关系如图所示：(1)反应在 1 min 时第一次达到平衡状态，固体的质量增加了 3.2 g。用 CO2的浓度变化表示的反应速率 v(CO2)＝__________________。(2)反应进行至 2 min 时，若只改变温度，曲线发生的变化如图所示，3 min 时再次达到平衡，则 Δ H________(填“” “ (3)c b解析 (1)Fe→FeO，固体质量增加 3.2 g，说明生成 FeO 0.2 mol， v(CO2)＝ ＝0.1 0.2 mol2 L1 minmol·L－1 ·min－1 。(2)由图可知，2～3 min 内 CO2和 CO 物质的量的改变量大于 0～1 min 的20改变量，且 2～3 min 内 CO2的物质的量减小，CO 的物质的量增加，由此推知建立新平衡的反应速率加快，则升高温度，平衡正向移动，说明正反应吸热。(3)充入 CO(g)，CO 浓度增大，逆反应速率增大，之后逐渐减小；5 min 时 CO2浓度不变，正反应速率不变，平衡逆向移动，CO 2浓度增大。考点 化学反应速率和化学平衡图像题点 物质的量—时间图像