第6章 微专题3 化学反应速率与限度的图像分析（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2019 不定项版）

微专题3　化学反应速率与限度的图像分析 “三步法”突破化学反应速率与限度的图像问题 (1)看图像——侧重点、线、面 (2)想规律——联系外界条件对速率和限度的影响 (3)巧判断——联系规律，结合图像，作出判断 结合化学反应速率和限度的图像，利用有关变化规律，通过对比分析，作出合理的判断。 【例】 (2023·中央民族大学附中高一期末)某温度下，在2 L密闭容器中投入一定量的X、Y发生反应：3X(g)＋bY(g) ⥫⥬cZ(g)，12 s时生成Z的物质的量为0.8 mol(过程如图所示)。下列说法正确的是(　　　　　) A.b∶c＝1∶4 B.2 s时，用X表示的化学反应速率为0.15 mol/(L·s) C.0～2 s内的平均反应速率等于4～6 s内的平均反应速率 D.12 s时容器内气体的总物质的量为起始时的 D　解析：12 s时生成Z的物质的量为0.8 mol，Δn(Y)＝1.0 mol－0.6 mol＝0.4 mol，则有b∶c＝0.4 mol∶0.8 mol＝1∶2，A错误；由图可知，0～2 s内v(X)＝＝＝0.15 mol/(L·s)，但随着反应的进行，X的浓度逐渐减小，则2 s时，用X表示的反应速率小于0.15 mol/(L·s)，B错误；随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，故0～2 s内用反应物表示的平均反应速率大于4～6 s内的平均反应速率，C错误；12 s时Δc(X)＝0.8 mol/L－0.2 mol/L＝0.6 mol/L，Δc(Z)＝0.4 mol/L，Δc(Y)＝0.2 mol/L，则Δc(X)∶Δc(Y)∶Δc(Z)＝3∶1∶2，该反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g)⇌2Z(g)，12 s时生成Z的物质的量为0.8 mol，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝Δn(X)∶Δn(Y)∶0.8 mol＝3∶1∶2，Δn(X)＝1.2 mol，Δn(Y)＝0.4 mol，n(X)＝1.6 mol－1.2 mol＝0.4 mol，n(Y)＝1.0 mol－0.4 mol＝0.6 mol，此时总物质的量为0.8 mol＋0.6 mol＋0.4 mol＝1.8 mol，起始时X、Y的总物质的量为2.6 mol，则12 s时容器内气体的总物质的量为起始时的＝，D正确。 解答本题的思路如下： (1)分析图像特点，横坐标代表时间，纵坐标代表物质的量，曲线X、Y逐渐下降，12 s时达到平衡状态。 (2)根据前12 s内Y、Z的物质的量变化量之比确定b∶c的值；结合阿伏加德罗定律确定12 s与起始时气体的压强比。 1.一定温度下，向容积为2 L的恒容密闭容器中充入NO2(g)，发生的反应为2NO2(g，红棕色)⇌N2O4(g，无色)，容器内n(NO2)、n(N2O4)与反应时间(t)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　　　　) A.a点处，反应达到平衡状态 B.反应过程中容器内气体颜色变深 C.t1 min后，再向容器中充入1 mol He(g)，正、逆反应速率均增大 D.容器内气体的平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态 D　解析：向容积为2 L的恒容密闭容器中充入NO2(g)发生反应，二氧化氮的物质的量减小、四氧化二氮的物质的量增加，结合图示可知，a点所在曲线为二氧化氮的物质的量曲线。a点之后二氧化氮的物质的量仍减小，说明反应没有达到平衡状态，A错误；随着反应进行，红棕色的二氧化氮转化为无色的四氧化二氮，反应过程中容器内气体颜色变浅，B错误；恒容密闭容器中，充入He(g)不影响反应物、生成物的浓度，故不影响反应速率，C错误；该反应的正反应为气体分子数减小的反应，容器内气体的平均相对分子质量不变时，反应达到平衡状态，D正确。 2.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　　　　) A.点a处的正反应速率比点b处的小 B.点c处反应达到平衡 C.点d(t1时刻)处和点e(t2时刻)处n(N2)不同 D.点e处反应达到平衡状态 D　解析：由图可知，点a处反应物浓度高于点b处，则点a处正反应速率应大于点b处，A错误；横坐标为时间的反应曲线图，只有曲线变为水平延伸才表示反应达到平衡，B错误；点d与点e表达的是处于同一平衡状态的两种物质的物质的量，因为是同一平衡状态，N2的物质的量相同，C错误；根据上述分析可知，点e在物质的量曲线水平延伸的区域，则该点处化学反应达到平衡状态，D正确。 3.(2024·咸宁高一期末)某温度下，在2 L恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)＋bB(g)⇌cC(g)，12 s时生成C的物质的量为1.2 mol(过程如图所示)，下列说法正确的是(　　　　　) A.2 s时，用A表示反应的速率为0.15 mol/(L·s) B.b∶c＝1∶6 C.12 s时容器内的压强为起始压强的 D.图中m点达到了反应进行的限度 C　解析：2 s内，用A表示反应的速率为＝0.15 mol/(L·s)，但反应物的浓度在减小，故2 s时，用A表示反应的速率小于0.15 mol/(L·s)，A错误；12 s时，B的物质的量的浓度的变化量为0.2 mol/L，B的物质的量的变化量为0.4 mol, C的物质的量的变化量为1.2 mol，根据物质的量的变化量之比等于其化学计量数之比，可知b∶c＝1∶3，B错误；恒温恒容时，压强之比等于气体物质的量之比，起始时体系内总的气体的物质的量为(0.8＋0.5)×2 mol＝2.6 mol，12 s时容器内气体总的物质的量为(0.2×2＋0.3×2＋1.2) mol＝2.2 mol，故12 s时容器内的压强为起始压强的，C正确；图中m点时A和B的物质的量还在减小，故未达到限度，D错误。 4．研究反应2X(g)⇌Y(g)＋Z(g)的化学反应速率的影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度随反应时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是(　　　　　) A.比较实验②④得出：升高温度，化学反应速率增大 B.比较实验①②得出：增大反应物浓度，化学反应速率增大 C.在0～10 min内，实验②的平均化学反应速率v(Y)＝0.04 mol/(L·min) D.若实验②③只有一个条件不同，则实验③可能使用了催化剂 C　解析：实验②④的起始物质的量浓度相等，实验②的温度为800 ℃，实验④的温度为820 ℃，实验④的反应速率明显较大，说明温度升高，化学反应速率增大，A正确；实验①②的温度相同，实验①的X的物质的量浓度大，反应速率明显大，故增大反应物浓度，化学反应速率增大，B正确；在0～10 min内，实验②的平均化学反应速率v(X)＝＝0.02 mol/(L·min)，根据化学反应速率之比等于其化学计量数之比，则v(Y)＝0.01 mol/(L·min)，C错误；实验②③中X的起始物质的量浓度相等，温度相同，平衡状态也相同，但是实验③反应速率较大，达到平衡状态所需的时间短，说明实验③使用了催化剂，D正确。 [课时梯级训练(11)见P191] 学科网（北京）股份有限公司 $$