专题讲座三 “化学反应速率、化学平衡图像”类型与突破,第七章 化学反应速率和化学平衡,三、陌生图像突破,二、常规图像分类突破,内容索引,一、利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响,利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响,一,知识梳理,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.常见含“断点”的速率变化图像分析,解题探究,1.(2017马鞍山二中质检)对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g) H0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(Ot1：v正v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡),答案,解析,解析 分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确； 增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确； 升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误； 加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。,2.(2018长沙模拟)对于反应：X(g)Y(g)2Z(g) H0的反应，某一时刻改变外界条件，其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是 A.t1时刻，增大了X的浓度 B.t1时刻，升高了体系温度 C.t1时刻，降低了体系温度 D.t1时刻，使用了催化剂,答案,解析,解析 由图像可知，外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度，升高(或降低)体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率，A、B、C错误； 使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率，D正确。,3.在一密闭容器中发生反应N23H22NH3，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_(填选项)。 A.t0t1 B.t1t2 C.t2t3 D.t3t4 E.t4t5 F.t5t6,答案,解析,ACDF,解析 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)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_。,答案,解析,C E B,解析 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)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分 含量最高的是_。 A.t0t1 B.t2t3 C.t3t4 D.t5t6,答案,解析,A,解析 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)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,解析,解析 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。,答案,常规图像分类突破,二,典题示例,1.图像类型 (1)浓度时间 如A(g)B(g)AB(g),(2)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 的反应，H 0； 图，若T1T2，则正反应为 反应。,减小,放热,(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。,2.解题步骤,3.解题技巧 (1)先拐先平 在含量(转化率)时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。 (2)定一议二 当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。 (3)三步分析法 一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。,解题探究,1.有一化学平衡mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是 A.正反应是放热反应；mnpq B.正反应是吸热反应；mnpq C.正反应是放热反应；mnpq D.正反应是吸热反应；mnpq,答案,解析,解析 图像中有三个变量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是气体体积缩小的反应，即mnpq。,2.(2018惠州高三模拟)T0时，在2 L的密闭容器中发生反应：X(g)Y(g)Z(g)(未配平)，各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同，温度分别为T1、T2时发生反应，X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述中正确的是 A.该反应的正反应是吸热反应 B.T0时，从反应开始到平衡时：v(X)0.083 molL1min1 C.图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5% D.T1时，若该反应的平衡常数K的值为50，则T1T2，温度越高，X的物质的量越大，则平衡向左移动，正反应放热，A项不正确；,3.(2015四川理综，7)一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g)2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示： 已知：气体分压(p分)气体总压(p总) 体积分数。下列说法正确的是 A.550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动 B.650 时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0 % C.T时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D.925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp24.0p总,答案,解析,解析 A项，C(s)CO2(g)2CO(g)的正反应是气体物质的量增加的反应，由于反应容器为体积可变的恒压密闭容器，充入惰性气体容器体积扩大，对反应体系相当于减小压强，故v正、v逆均减小，平衡正向移动，错误；,B项，由图可知，650 时，若设起始时CO2的体积为1 L，平衡时CO2消耗的体积为x L，则C(s)CO2(g)2CO(g) V(始)/L 1 0 V(变)/L x 2x V(平)/L 1x 2x,C项，由图可知，T时平衡体系中CO和CO2的体积分数均为50%，故若恒压时充入等体积的CO2和CO两种气体，平衡不发生移动，错误；,4.臭氧在烟气脱硝中的反应为2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g)。若此反应在恒容密闭容器中进行，相关图像如下，其中对应分析结论正确的是,解析,答案,解析 由图可知该反应为放热反应，平衡后升高温度，NO2含量升高，A项错误； 02 s内，v(O3)0.1 molL1s1，B项错误； 升高温度，NO2含量升高，速率增大，v正：b点a点，b点反应逆向进行，故v逆v正，C项正确； t1时再充入O3，平衡正向移动，v正v逆，D项错误。,陌生图像突破,三,典题示例,新型图像往往根据实际工业生产，结合图像，分析投料比、转化率、产率的变化。此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，在新课标高考中受到命题者的青睐。,已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见右图：,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,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”)。,放热,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,解析,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。,答案,解析,2.0,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。,3.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,答案,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_ _。,Fe2O3作催化剂时，在相对较低 温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源,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_。,答案,a,(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。,答案,写出该脱硝原理总反应的化学方程式：_ _。,4CO24H2O,为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_。,答案,350 、负载率3.0%,(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Ag-ZSM-5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。,