专题讲座四常考速率、平衡图像识图策略一、常规图像分类突破1速率时间图像(1)当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率时间图像的曲线出现不连续的情况，根据出现“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。如图：t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。(2)“渐变”类vt图像图像分析结论t1时v正突然增大，v逆逐渐增大；v正v逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，增大反应物的浓度t1时v正突然减小，v逆逐渐减小；v逆v正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，减小反应物的浓度t1时v逆突然增大，v正逐渐增大；v逆v正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，增大生成物的浓度t1时v逆突然减小，v正逐渐减小；v正v逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，减小生成物的浓度(3)利用图像“断点”判断影响速率的外因图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低正反应为放热的反应正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小正反应为气体物质的量增大的反应正反应为气体物质的量减小的反应应用体验在一密闭容器中发生反应N23H22NH3H0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。回答下列问题：(1)处于平衡状态的时间段是_(填字母，下同)。At0t1Bt1t2Ct2t3Dt3t4 Et4t5 Ft5t6(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。A增大压强 B减小压强 C升高温度D降低温度 E加催化剂 F充入氮气t1时刻_；t3时刻_；t4时刻_。(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是_。At0t1 Bt2t3Ct3t4 Dt5t6(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。答案(1)ACDF(2)CEB(3)A(4)解析(1)根据图示可知，t0t1、t2t3、t3t4、t5t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。(2)t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温。t3时，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时，v正、v逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。(3)根据图示知，t1t2、t4t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0t1时间段的低，所以t0t1时间段内NH3的百分含量最高。(4)t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。2浓度(转化率、百分含量)时间图像(1)识图技巧分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。(2)应用举例浓度时间如A(g)B(g)AB(g)含量时间温度(压强)(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数)3恒压(或恒温)线(表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度)图，若p1p2p3，则正反应为气体体积减小的反应，H0；图，若T1T2，则正反应为放热反应。4几种特殊图像对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应H0。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(如下图)。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正v逆；则L线的右下方(F点)，v正v逆。应用体验1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：H0，p2p1B反应：H0，T10，T2T1或H0，T2T1D反应：HT1答案C2在容积均为1 L的三个密闭容器中，分别放入铁粉并充入1 mol CO，控制在不同温度下发生反应Fe(s)5CO(g)Fe(CO)5(g)，当反应进行到5 min时，测得CO的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是()A反应进行到5 min时，b容器中v正v逆B正反应为吸热反应，平衡常数：K(T1)K(T2)Cb中v正大于a中v逆D反应达到平衡时，CO的转化率：bca答案C3在一恒容的密闭容器中充入0.1 molL1 CO2、0.1 molL1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是()A上述反应的Hp3p2p1C1 100 时该反应的平衡常数约为1.64D压强为p4时，在y点：v正v逆答案A解析p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，H0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4p3p2p1，B项正确；压强为p4、温度为1 100 时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)0.02 molL1，c(CO2)0.02 molL1，c(CO)0.16 molL1，c(H2)0.16 molL1，即平衡常数K1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正v逆，D项正确。二、复杂化学平衡图像分类突破【题型特点】化学平衡图像题，除以常规图像形式(如ct图、含量时间温度图、含量时间压强图、恒压线图、恒温线图等)考查平衡知识外，又出现了很多新型图像。这些图像常与生产生活中的实际问题相结合，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查。图像形式看似更加难辨，所涉问题看似更加复杂，但只要仔细分析，抓住图像中的关键点(常为最高点、最低点、转折点)、看清横坐标、纵坐标代表的条件、弄清曲线的变化趋势，即可将复杂图像转化为常规图像。进而运用化学平衡知识进行解答即可。1转化率投料比温度图像例1将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)6H2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图：此反应_(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比n(H2)/n(CO2)，则K将_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。答案放热不变2根据图像判断投料比例2采用一种新型的催化剂(主要成分是CuMn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。主反应：2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)副反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为_时最有利于二甲醚的合成。解析由图可知当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚最多。答案2.03废物回收及污染处理图像例3(1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收。反应为2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(l)H270 kJmol1其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是_。某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380 时，分别研究了n(CO)n(SO2)为11、31时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)n(SO2)31的变化曲线为_。(2)目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如图3，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图4所示。写出该脱硝原理总反应的化学方程式：_。为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_。(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以AgZSM5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图5所示。若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因是_；在n(NO)/n(CO)1的条件下，应控制的最佳温度在_左右。答案(1)Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的SO2转化