第38讲 化学反应速率与平衡的图像分析 -备战2024年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练

备战2024年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练 第38讲 化学反应速率与平衡的图像分析 本讲复习目标 1．掌握速率、平衡图像的分析方法。 2．能运用相关的图像解答化学反应原理的相关问题。 夯基·知识精讲 化学平衡图像题，常以c­t图、含量－时间－温度图、含量－时间－压强图、恒压线图、恒温线图等考查化学反应速率和平衡知识，此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，体现变化观念与平衡思想的核心素养。解答该类题目要注意以下步骤： （1）横坐标与纵坐标的含义 ①横坐标：通常是t、T、p等(即时间、温度、压强等)。 ②纵坐标：通常是v、c、n、α、φ等(即速率、物质的量浓度、物质的量、转化率、体积分数等)。 （2）线的走向与斜率 ①线的走向，即随着横坐标自变量的增大，纵坐标因变量是变大、变小、还是不变。当纵坐标所表示的物理量，如速率、物质的量浓度、物质的量、转化率或体积分数等不随横坐标的变化而变化时，图像中出现一条直线，那么该反应就到达化学平衡状态。 ②斜率，是化学平衡图像曲线中一个重要的参数。斜率的应用，通常是对两条不同曲线的斜率进行比较，或者通过比较同一条曲线不同时刻的斜率变化来判断反应是改变了哪些外界条件。 （3）观察化学平衡图像中的“重点” 所谓的“重点”指的是化学平衡图像中的起点、拐点、终点、交点、突变点等，这些点往往隐藏着许多重要的信息，借助这些“重点”中的有效信息，能够快速地找到解题的思路，突破图像题的难点。 （4）跟踪化学平衡图像中量的变化 量的变化，指的是纵坐标表示的物理量所发生的变化是由什么外界条件改变而引起的。要解决这个问题，我们经常要借助化学平衡移动理论。 1．瞬时速率—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）常见含“断点”的速率－时间图像分析 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热反应 正反应为吸热反应 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 （3）“渐变”类速率－时间图像 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 2．全程速率—时间图像 例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因： （1）AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。 （2）BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 3．物质的量(或浓度)—时间图像 例如：某温度时，在定容(V L)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）由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是生成物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 （2）根据图像可进行如下计算 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，X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 4．含量—时间—温度(压强)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。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 ③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 C%指生成物的质量分数，B%指反应物的质量分数。 【技法解读】 “先拐先平，数值大”，即曲线先出现拐点的首先达到平衡，反应速率快，以此判断温度或压强的高低。再依据外界条件对平衡的影响分析判断反应的热效应及反应前后气体体积的变化。 5