第2章 微专题2 化学反应速率和化学平衡图像（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（人教版2019 单选版）

微专题2　化学反应速率和化学平衡图像 [对应学生用书P41] 1．解答化学平衡图像题的一般思路 2．解答化学平衡图像题的常用技巧 (1)“先拐先平数值大”：曲线先出现拐点的首先达到平衡，说明该曲线的反应速率大，则温度较高，压强较大、有催化剂等。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。 (2)“定一议二”：当图像中有三个量(横轴、纵轴和曲线所代表的温度或压强)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，适用于α(或c，含量)­t­p图像的分析。 【例1】 (2024·嘉兴八校高二期中联考)已知反应：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92 kJ/mol，温度不同(T2>T1)。下列图像正确的是(　　) B　解析：正反应放热，温度升高，平衡逆移，H2的平衡体积分数增大，由于T2>T1，相同压强下T2的H2体积分数大于T1，理论与图相反；正反应气体分子数减小，加压，平衡正移，H2的平衡体积分数减小，图中为增大，A错误；由于T2>T1，正反应放热，温度升高，反应速率增大，T2时先达到平衡，且平衡逆移，N2的转化率减小，与图相符，B正确；由于T2>T1，正反应放热，温度升高，平衡逆移，但正、逆反应速率均瞬时增大，图像中间应有一段间隔，C错误；正反应放热，温度升高，平衡逆移，所以升温化学平衡常数减小，与图中相反，D错误。 【例2】 以CO2和H2为原料制造更高价值的化学产品是用来缓解温室效应的研究方向。向2 L容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)，测得反应在不同温度和压强下，平衡混合物中CH3OH体积分数如图所示。下列说法错误的是(　　) A．p1＞p2 B．a点CO2的转化率为75% C．a、b、c三点对应的化学反应速率v(a)＜v(c)＜v(b) D．b→a过程，平衡向正反应方向移动 C　解析：增大压强，平衡向正反应方向移动，CH3OH的体积分数增大，则p1＞p2，A正确；设a点CO2的转化量为x mol，氢气的转化量为3x mol，甲醇的生成量为x mol，水的生成量为x mol，则×100%＝30%，解得x＝0.75，则CO2的转化率为75%，B正确；随着温度的升高，反应速率增大，压强越大，反应速率越大，则v(a)＜v(b)＜v(c)，C错误；随着温度的升高，甲醇的体积分数减小，平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，b→a过程，温度降低，则平衡向正反应方向移动，D正确。 解答本题的思路如下： (1)析图像：①纵坐标是CH3OH的体积分数，横坐标是温度；②CH3OH的体积分数随温度升高而逐渐减小。 (2)想规律：升高温度，CH3OH的体积分数减小平衡向逆反应方向移动反应的ΔH＜0b→a过程平衡移动方向。正反应是气体总体积减小的反应增大压强，平衡正向移动p1、p2的大小。 1．某化学研究小组探究外界条件对化学反应mX(g)＋nY(g)⥫⥬pZ(g)的速率和平衡的影响，图像如下图所示，下列判断正确的是(　　) A．由图a可知，T1＞T2，该反应的正反应为吸热反应 B．由图b可知，该反应m＋n＜p C．图c是绝热条件下速率和时间的图像，由此说明该反应放热 D．图d中，曲线 Ⅰ 一定使用了催化剂 C　解析：图a为折线图，先出现拐点者先达到平衡，说明其反应速率大，对应的温度高或压强大，故图a中T1＞T2，对比两条曲线发现，平衡时温度越高，Z%越小，说明温度升高，平衡逆向移动，根据勒夏特列原理，推得该反应的逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，A错误；比较m＋n与p的大小关系，需考虑压强对平衡移动的影响，根据图b，压强增大，Z%升高，说明平衡正向移动，根据勒夏特列原理，推得m＋n＞p，B错误；根据图c，反应起始一段时间速率增大，由于反应开始后，物质的浓度是一直减小的，故不可能是浓度的原因，联想到绝热体系，可能是因为温度升高导致反应速率增大，说明该反应为放热反应，C正确；图d说明曲线 Ⅰ 对应改变的条件不影响平衡移动，可能是使用了催化剂，也可能是m＋n＝p，加压，所以曲线 Ⅰ 不一定是加入了催化剂，D错误。 2．反应3X(g)⥫⥬2Y(g)＋Z(g)(放热反应)的反应速率随时间变化如图所示，在t1、t3、t4、t5时刻都只有一个条件发生改变。下列判断正确的是(　　) A．t2～t3阶段，X的转化率最小 B．t3时，改变的条件一定是使用了催化剂 C．t5时，改变的条件一定是升高了温度 D．t6～t7阶段，Z的百分含量最大 C　解析：该反应是气体体积不变的放热反应，由图可知，t1时速率变化是因为增大了生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动；t3时速率变化是因为使用了催化剂或增大了气体的压强，平衡不移动，B错误；t4时速率变化是因为减小了气体的压强，平衡不移动；t5时速率变化是因为升高温度，平衡向逆反应方向移动，C正确；则O～t1段，X的转化率最大、Z的百分含量最大，t6～t7段，X的转化率最小、Z的百分含量最小，A、D错误。 3．工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：CH3OH(g)＋CO(g)⥫⥬HCOOCH3(g)，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．增大压强甲醇的转化率增大 B．b点反应速率v正>v逆 C．平衡常数K(75 ℃)<K(85 ℃)，反应速率vb<vd D．生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜 C　解析：该反应是气体体积减小的反应，增大压强可以使平衡正向移动，即增大压强甲醇的转化率增大，A正确；平衡之前，温度升高，反应速率增大，一氧化碳转化率增大，平衡之后，温度升高，平衡逆向移动，一氧化碳转化率减小，即b点还未平衡，反应正向进行，则此时正反应速率大于逆反应速率，B正确；温度超过约83 ℃时，随着温度的升高，CO的转化率降低，则说明该反应是放热反应，对于放热反应而言，温度越高，平衡常数K越小，故K(75 ℃)＞K(85 ℃)，b点的温度比d点的低，故vb<vd，C错误；温度在80～85 ℃的范围内，CO的转化率最大，超过该温度范围，随着温度的升高，CO的转化率减小，说明反应的最适温度在80～85 ℃之间，故生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜，D正确。 4．反应N2O4(g)⥫⥬2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJ/mol，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a、c两点的反应速率：a＞c B．a、c两点气体的颜色：a浅，c深 C．T1＞T2 D．b、c两点气体的平均相对分子质量：b＜c B　解析：a、c两点的反应温度相同，由于压强关系为c＞a，则反应速率关系为c＞a，A错误；a、c两点的反应温度相同，压强关系为c点＞a点；其他条件不变时，增大压强，c(NO2)增大，体系内气体颜色加深；增大压强，化学平衡逆向移动，使c(NO2)减小，但平衡移动的趋势是微弱的，故a、c两点气体的颜色：a点浅，c点深，B正确；在压强相同、温度不同时，T2时NO2的体积分数大于T1时NO2的体积分数；该反应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，NO2的体积分数增大，则温度关系为T2＞T1，C错误；根据图像可知b、c两点NO2的体积分数相同，由于气体的总质量不变，则各种气体的物质的量不变，气体的总物质的量不变，故气体的平均相对分子质量也不变，即b、c两点气体的平均相对分子质量相同，D错误。 5.在容积一定的密闭容器中，置入一定量的 NO(g)和足量C(s)，发生反应 C(s)＋2NO(g)⥫⥬CO2(g)＋N2(g)，平衡状态时 NO(g)的物质的量浓度 c(NO)与温度T的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应的 ΔH>0 B．若该反应在 T1、T2时的平衡常数分别为 K1、K2，则 K1<K2 C．在 T3时，若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态 D．在 T2时，若反应体系处于状态d，则此时一定有v正<v逆 C　解析：由图可知，温度越高，平衡时c(NO)越大，即升高温度平衡逆向移动，所以正反应为放热反应，即ΔH＜0，A错误；该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，所以升温化学平衡常数减小，故K1＞K2，B错误；在容积一定的密闭容器中，发生反应C(s)＋2NO(g)⥫⥬CO2(g)＋N2(g)，混合气体的密度是一个变量，T3时，若混合气体的密度不再变化，则可以判断反应达到平衡状态，C正确；T2时，若反应处于状态d，则c(NO)高于平衡浓度，故平衡向正反应方向移动，则一定有v正＞v逆，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$