2025届高三高考一轮复习课件：第42讲 化学反应速率与平衡图像分析

第42讲 化学反应速率与图像分析 考情分析 分析近三年的高考试题，高考命题在本讲有以下规律：图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。注意掌握从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关的问题，如反应速率、反应转化率、产率，提高转化率的措施等；从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等。 化学反应速率与化学平衡图像 化学平衡图像 化学反应速率图像 物质的量(或浓度)-时间图像 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。 全程速率一时间图像 速率-时间图像 “渐变”类v-t图像 “断点”类v-t图像 “平台”类vt图像 速率-压强(或温度)图像 化学速率图像分析 化学反应速率与化学平衡图像 化学平衡图像 化学反应速率图像 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 化学平衡曲线外的非平衡点分析 投料比与转化率或产率相关图像 转化率(或百分含量)一时间一温度(或压强)图像 “先拐先平，数值大” 恒温线或恒压线图像 化学平衡图像分析 “定一议二” 考点一 速率时间图像 【回顾】 浓度 - 时间图： A B C t c 0.4 0.3 0.2 0.1 1)写出化学反应方程式： 2)求反应物的转化率： 5A 3B+2C A的转化率=62.5% 1.何为反应物、生成物 2.反应物、生成物计量数关系 3.是否为可逆反应 浓度—时间图像的关键: 1.“渐变”类图像 时其他条件不变，改变反应物的浓度 t O t1 增大反应物浓度 t O 减小反应物浓度 增大反应物浓度 t O 增大生成物浓度 t O 减小生成物浓度 “渐变”类图像： 单一改变浓度，v-t 图像一点连续，一点突跃。 2.“突变”类图像 t O t1 对于反应A(g)＋B(g) C(g)＋2D(g) <0 升温 降温 t O t1 t O t1 加压 减压 t O t1 【结论】改变温度，v正、v逆 同方向改变，吸热方向受到的的影响程度更大。 【吸热大变，放热小变。】 改变压强，v正、v逆同方向改变，体积减小方向受到的的影响程度更大。 图像 _____________ ______________ ______________ 时刻所改变的条件 温 度 升高 降低 升高 降低 适合正反应为______的反应 适合正反应为______的反应 压 强 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体物质的量______的反应 适合正反应为气体物质的量______的反应 【总结】“断点”类图像 放热 吸热 增大 减小 t O t O t O t O 3.“平台”类图像 图像 分析 结论 时均______增大且 ___，平衡不移动 时其他条件不变使用催化剂 时其他条件不变增大反应体系的压强且反应前后气体体积无变化) 时均______减小且 ___，平衡不移动 时其他条件不变，减小反应体系的压强且反应前后气体体积无变化) 突然 突然 t O O t 4.全程速率时间图像 原因：(1)AB段增大)，___________________。 反应放热，溶液温度 逐渐升高，v增大 (2)BC段减小)，___________________________。 溶液中逐渐减小，v减小 ①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。 ②重复教材实验时,将稀硫酸酸化的高锰酸钾溶液与草酸(即乙二酸--H2C2O4)混合反应的数据处理后,绘制图像如下图所示。 其反应的离子方程式为_________ ,在t1~t2时间段内反应的速率逐渐增大,其可能的原因________________(请尝试从两方面作答);而t2~t3时间段内反应的速率逐渐减慢,其可能的原因是____ _________。 反应放热;反应产生的锰离子对反应有催化作用 反应物渐减小，v减小 归纳整理： ⅴ-t图像的判断方法： ①无断点，肯定是改变 。 ②有断点，可能是改变 ， 也可能是改变 。 t v v正 v逆 t1 t2 v逆 t1 t2 t v v正 v′逆 t1 t v v′正 = v′逆 v′正 = ③若 可能是使用 ; 气体体积不变的反应,改变 。 浓度 压强 温度 催化剂 压强 【例1】一密闭体系中发生反应：N2+3H2 2NH3 (△H＜0)。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)。 A.t0～t1　　　B.t1～t2 C.t2～t3 D.t3～t4 E.t4～t5 F.t5～t6 ACDF (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___。 C E B T升高 催化剂 减压 (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. B. C. D. A (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。 【例2】（2024·辽宁抚顺·模拟）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是(　　) D A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度：a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 【例2】（2024·辽宁抚顺·模拟）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是(　　) D A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度：a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 v正=v逆，平衡时v需保持不变 v正仍在变化 a到b时v正增加，反应物浓度随时间不断减小 反应物浓度：a点＞b点 等体反应，改变压强，平衡不移动(同理得浓度不会影响平衡移动) 升温v正、v逆都增加，故a到c温度上升v正增加，后面随着温度越高v正反而减少，说明是放热反应，温度上升反应逆向移动 ΔH=E生成物-E反应物 v正：a～b段＞b～c段，消耗的二氧化硫：a～b段＞b～c段 【例3】可逆反应mA(g)⇌nB(g)+pC(s)；△H=Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合如图中的两个图象，以下叙述正确的是(　　) A．m＞n，Q＜0 B．m＞n+p，Q＞0 C．m＞n，Q＞0 D．m＜n+p，Q＜0 T↑，v逆＞v正，平衡逆向移动，Q＜0 p↑，v正＞v逆，平衡正向移动，p反应物＞p生成物 m＞n A 已达平衡后，外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。 类型二 化学平衡图像 1. 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 t / min αA O T1 T2 t / min αA O p1 p2 t / min αA O a b 识图：一般当转化率达到一个定值，即转化率或百分含量保持不变，该反应达到化学平衡，我们可以借助图像中曲线的数值大小，进一步结合影响平衡的一些外界因素，分析整合，得出相关结论。规律：“先拐先平，数值大”原则 t T1 T2 A% C% t P1 P2 由图推断正反应为 反应 T1 T2 由图推断m+n p+q的相对大小 P1 P2 > 放热 > = 高 低 某物质的转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图： 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 观察下列各图，可以得出什么结论？ 判断方法：“先拐先平数值大” 2 恒温线或恒压线图像 即，平衡浓度(或转化率)--压强 --温度图像 C% T 107 Pa 105 Pa “定一议二”原则 ∴m+n p +q (> = < ) > 该反应△H<0 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) A的转化率 P 400℃ 500℃ 正反应是 反应(放热、吸热) m+n p+q ( > = <) 放热 < 3 反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 T A% O M T C% O M 对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在相同时间段内，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆，未达平衡； M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，ΔH<0。 平衡前速率问题，平衡后平衡问题。 2.化学平衡曲线外的非平衡点分析 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。 左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点；则右下方点。 ＞ ＜ p或T A% O L E F 3.投料比与转化率或产率相关图像 在工业生产中，为了提高转化率或产率，从原料的利用率研究 分析，我们可以得到投料比与转化率或产率相关图像，通过图 像分析我们可以得到最佳投料比。如在保持体系总压为 的条件下进行反应： ，原料气中和的 ＞ ＞ 物质的量之比]不同时，的平衡转化率与温度 的关系如图所示： 分析图像我们可以得到如下信息，在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气 中和的物质的量之比m变大，m越大，平衡转化率越小，即图中 的大小顺序为________。 $$