高中化学微专题-专题一 化学反应速率图像(讲)

专题一 化学反应速率图像 化学反应速率作为化学反应进行程度的衡量，对于化工生产、实际生活以及科学制造等领域存在着关键性的意义，因此在高考命题中应当以化学反应速率的特点为基础，注重与实际生产、健康以及环境等相结合，实现化学反应速率真正被人类研究与应用。 一、化学反应速率图像类型 1.定量图像：定量图像主要是指反应物或生成物的物质的量(或物质的量浓度)与反应时间t的定量关系，由图可以确定反应的方程式，其中物质的量减少的曲线代表反应物、增加的曲线代表生成物，物质的量的变化量之比代表反应的化学计量数，由图也可以计算或比较反应速率。 2. 速率—时间图像： (1)全程图像：由反应速率随时间的变化曲线可以确定影响化学反应速率的主要因素，如下图为Zn与足量盐酸反应的速率—时间图，AB段变化说明Zn与盐酸的反应是放热反应，使溶液的温度升高，化学反应速率逐渐增大；BC段变化说明随着反应的进行，盐酸的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小。 (2)渐变图像：由反应速率随时间的变化曲线可以确定影响化学反应速率的条件变化和平衡移动的方向，条件改变的瞬间，若只有正反应速率或逆反应速率发生变化，说明改变条件为改变浓度，若正反应速率和逆反应速率均发生变化，说明改变条件为压强或温度；由正逆反应速率的大小不同，可以判断平衡的移动方向，若正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，若正反应速率小于逆反应速率，平衡逆向移动，若正反应速率等于逆反应速率，平衡不移动。 3.速率—条件图像： (1)速度—温度图像：由反应速率与温度的变化曲线可以得到其他条件一定，反应速率随着温度的升高而增大；其他条件一定，反应速率随着温度的降低而减小的结论。 (2)速度—压强图像：由反应速率与温度的变化曲线可以得到其他条件一定，增大气态反应物的压强(缩小容器的容积)，反应速率随着压强的增大而增大；其他条件一定，减小气态反应物的压强(增大容器的容积)，反应速率随着压强的减小而减小。 【例题1】 1．室温下，某溶液初始时仅溶有M和N且浓度相等，同时发生以下两个反应：①M+N=X+Y；②M+N=X+Z，反应①的速率可表示为v1=k1c2(M)，反应②的速率可表示为v2=k2c2(M) (k1、k2为速率常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图，下列说法正确的是 A．0～30min时间段内，Y的平均反应速率为6.67×10-8mol•L-1•min-1 B．反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比逐渐变大 C．如果反应能进行到底，反应结束时62.5%的M转化为Y D．反应①的活化能比反应②的活化能大 【举一反三】 2．“理解与辨析能力”和“分析与推测能力”，都是化学四大关键能力之一、读图看表识数据，对关键能力的要求很高。一定温度下，向容积为2L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示(6s时反应达到平衡状态)，对该反应的推断正确的是 A．进行到1s时， B．方程式为 C．进行到6s时，B的平均反应速率为0.05mol(L·s) D．进行到6s时，B和D的物质的量浓度均为 【例题2】 3．海藻酸钠溶胶可以形成大小均匀的微球，微球内部可以负载固体。某实验小组制得负载CaCO3 8.9%和负载CaCO3 32.8%的直径均为2 mm的两种微球，在密闭容器中分别与20 mL3 mol·L-1HCl充分反应，用数字传感器测得容器内压强与反应时间的关系如图所示 下列说法不正确的是 A．两图中a曲线代表负载CaCO3 32.8%的海藻酸钠微球 B．由图2可知，海藻酸钠微球数目：负载CaCO3 8.9%＜负载CaCO3 32.8% C．由图1可知，固体质量越大，与盐酸反应的速率越快 D．由图2可知，固体表面积越大，与盐酸反应的速率越快 【举一反三】 4．把在空气中久置的铝片5.0g投入盛有5000.5硫酸溶液的烧杯中，该铝片与硫酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如图的坐标曲线来表示，下列说法不正确的是 A．c点时，体系产生氢气的体积达到最大值 B．0→a段，不产生氢气是因为表面的氧化物隔离子铝和硫酸溶液 C．b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因之一是温度升高 D．c→d段，产生氢气的速率降低主要是因为溶液中降低 【例题3】 5．在恒容密闭容器中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0，其速率-时间图像如下，则t1时刻改变的条件可能是 A．升高温度 B．加入催化剂 C．充入一定量的氧气 D．充入一定量的氦气 【举一反三】 6．在容积不变的密闭容器中存在： 3H2(g) +3CO(g) =CH3OCH3(g) +CO2(g) ΔH<0，其他条件不变时，改变某一 条件对上述反应速率的影响，下列分析正确的是 A．图I研究的是t0时刻增大H2的物质的量浓度对反应速率的影响 B．图I研究的是t0时刻降低温度对反应速率的影响 C．图II研究的是t0时刻增大压强对反应速率的影响 D．图II研究的是t0时刻使用催化剂对反应速率的影响 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．D 【详解】A．由图中数据可知，30min时，M、Z的浓度分别为0.300和0.125 ，则M的变化量为0.5 -0.300 =0.200 ，其中转化为Y的变化量为0.200 -0.125 =0.075 。因此，0～30min时间段内，Y的平均反应速率为 ，故A错误； B．由题中信息可知，反应①和反应②的速率之比为，Y和Z分别为反应①和反应②的产物，且两者与M的化学计量数相同(化学计量数均为1)，因此反应开始后，体系中Y和Z的浓度之比等于，由于k1、k2为速率常数，故该比值保持不变，故B错误； C．结合A、B的分析可知反应开始后，在相同的时间内体系中Y和Z的浓度之比等于，因此，如果反应能进行到底，反应结束时有的M转化为Y，即37.5%的M转化为Y，故C错误； D．由以上分析可知，在相同的时间内生成Z较多、生成Y较少，因此，反应①的化学反应速率较小，在同一体系中，活化能较小的化学反应速率较快，故反应①的活化能比反应②的活化能大，故D正确； 故答案为D。 2．BC 【分析】反应系数之比等于物质的变化量之比，等于反应速率之比，根据图象，6s到达平衡时，A增加了1.2mol，B减少了0.6mol，C减少了0.8mol，D增加了0.4mol，故各物质的物质的量之比为A:B:C:D=1.2：0.6：0.8：0.4=6：3：4：2，即该反应的化学方程式为3B(g)＋4C(g) 6A(g)＋2D(g)。 【详解】A．反应到1s时，v（A）═=0.6mol÷2L÷1s=0.3mol/（L•s），v（C）═=0.2mol÷2L÷1s=0.1mol/（L•s），所以v（A）≠v（C），，A错误； B．各物质的物质的量之比为A:B:C:D=1.2：0.6：0.8：0.4=6：3：4：2，即该反应的化学方程式为3B＋4C 6A＋2D，B正确； C．反应进行到6s时，v(B)==0.05mol•L-1•s-1，C正确； D．反应进行到6s时，n(B)=n(D)=0.4mol•L-1，n(B)=n(D)===，D错误； 故选BC。 3．B 【详解】A．图1中负载CaCO332.8%的海藻酸钠微球和盐酸反应生成二氧化碳多，压强变化快；图2中负载CaCO3 32.8%的微球数目少，相同时间内生成二氧化碳少，压强变化慢，所以两图中a曲线代表负载CaCO3 32.8%的海藻酸钠微球，A正确； B．负载的CaCO3 总量相等，微球数目的直径相同，所以负载CaCO3 8.9%的微球数目应该更多，从而在相同时间内生成更多的气体，B错误； C．微球数相等，负载不等量碳酸钙，由图1可知，负载CaCO332.8%的质量大，固体质量越大，在相同时间生成二氧化碳多，与盐酸反应的速率越快，C正确； D．由图2可知，负载等量的碳酸钙，负载CaCO38.9%的微球数目更多，接触面积更大，与盐酸的反应速率快，D正确； 故选：B。 4．A 【详解】A．由图可知，c点时H2的生成速率达到最大，但c点以后H2的生成速率并不为0，说明体系还在产生氢气，此时H2的体积并不是达到最大值，A错误； B．曲线由0→a段不产生氢气的原因是铝片表面有氧化铝，隔离子铝和硫酸溶液，硫酸首先与表面的氧化铝反应，有关反应的离子方程式为Al2O3+6H+═2Al3++3H2O，B正确； C．曲线由b→c段，产生氢气的速率增加较快的主要原因是铝片与硫酸反应放出热量使溶液温度升高，反应速率加快，C正确； D．曲线由c以后，产生氢气的速率逐渐下降的主要原因是随着反应进行，硫酸浓度变小，D正确； 故选A。 5．C 【分析】t1时刻正反应速率突然增大，逆反应速率逐渐增大，说明反应物浓度突然增大，生成物浓度缓慢增大，则说明加入了反应物，则改变的条件可能是加入了SO2或者O2或者SO2、O2。 【详解】A．反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0，为体积减小、放热的反应，升高温度，正逆反应速率均增大，均大于原反应速率，平衡逆向移动，A错误； B．加入催化剂，正逆反应速率均增大，且均大于原反应速率，两者速率改变程度相同，B错误； C．充入一定量的氧气，反应物浓度突然增大，正反应速率突然增大，逆反应速率逐渐增大，符合图像，C正确； D．充入一定量的氦气，平衡不移动，D错误； 故选C。 6．D 【详解】A．增大反应物浓度，瞬间正反应速率增大、逆反应速率不变，图I研究的不可能是t0时刻增大H2的物质的量浓度对反应速率的影响，A错误； B．降低温度，正反应和逆反应速率都下降，图I研究的不可能是t0时刻降低温度对反应速率的影响，B错误； C．该反应气体分子总数减小，所以增压正反应和逆反应速率都加快、但正反应速率增加得更快， 图II研究的不可能是t0时刻增大压强对反应速率的影响，C错误； D．使用催化剂能同等程度地加快正反应和逆反应速率、图II研究的是t0时刻使用催化剂对反应速率的影响，D正确； 答案选D。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$