第03讲 化学反应速率与平衡图像分析（重难点讲义）化学苏教版2019选择性必修1

第03讲 化学反应速率与平衡图像分析 1、 掌握化学反速率的概念及表示方法，熟悉化学反应速率的测定思路和测定方法 2、 掌握有关化学反应速率的计算方法 一、物质的量(或浓度)—时间图像 分清反应物和生成物，浓度减小的为反应物，浓度增大的为生成物，分清消耗浓度和增加浓度，反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比，等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。举例分析如下： 甲：如图表示一定温度下，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，试回答： ①该反应的化学方程式为2AB＋3C__。 ②反应物的转化率是40%。 ③10 s内v(C)＝0.12_mol·L－1·s－1。 乙：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由图像得出如下信息 A．反应物是_X、Y_，生成物是__Z__； B．__t3__时反应达到平衡，X、Y没有全部反应。 ②根据图像可进行如下计算 A.某物质的平均反应速率、转化率，如： v(X)＝_ mol·(L·s)－1__， Y的转化率＝__×100%__。 B.确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数 之比为__(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2__。 【方法技巧】解答速率图像题的基本思路 （1）看面：搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理相联系。 （2）看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平所表示的含义。 （3）看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如起点、终点、交点、折点、最高点、最低点。例如在浓度—时间图上，一定要看清反应至终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。 （4）看变化趋势：在速率—时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。 二、速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 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，减小反应物的浓度 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，增大生成物的浓度 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，减小生成物的浓度 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 2.“断点”类v－t图像 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体物质的量增大的反应 适合正反应为气体物质的量减小的反应 3.“平台”类v­t图像 图像 分析 结论 t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变使用催化剂 t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) 4.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。 三、转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 该类图像中常常与化学平衡知识相联系，重在考查化学平衡相关知识点。这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。 1.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。已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的系数的关系。 2.规律：“先拐先平，数值大”原则 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。如图甲中T2>T1。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中p1>p2。 ③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。 3.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法 [以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明] ①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。 ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。 四、恒温线或恒压线图像 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。 1.识图：(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度) 图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH＜0；图②，若T1>T2，则正反应为放热反应。解答此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线——恒压线或恒温线，然后进行定一议二，从而可解决问题。 2.规律： （1）“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。 （2）通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。 五、几种特殊图像 1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 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。 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v正>v逆；则右下方(F点)v正<v逆。 【方法技巧】化学平衡图像的解题思路 （1）分析图像 ①看面：即看清楚纵坐标和横坐标所对应的物理量； ②看线：即看清楚线的走向(增、减性和斜率的大小)和变化趋势(渐变和突变)； ③看点：即看清楚一些特殊点(起点、拐点、交点、接点、最高点、最低点的意义)； ④看是否要做辅助线(等温线、等压线、平衡线)。 （2）联想规律 联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 （3）做出判断 根据分析图像的结果与规律做对比，做出符合题目要求的判断。 题型01 物质的量(或浓度)—时间图像 【典例】一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是    A．反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1 B．反应开始到10 s时，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L-1 C．反应到达10 s时，c(Y)=0.105 mol·L-1·s-1 D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g) 2Z(g) 【变式】常温下，某同学用相同质量和形状的锌粉先后与盐酸及相同体积未知浓度的盐酸反应，两个反应过程中放出气体的体积随反应时间的变化如图所示。假设氢气的密度为。下列说法正确的是 A．x一定小于1 B．剩余锌粉的质量： C．M点时， D．R点时，溶液中所含的微粒为 题型02 速率—时间图像 【典例】向某容积一定的密闭绝热容器中充入2molNO和1mol，一定条件下发生反应：，其反应速率与反应时间关系如下图所示，下列选项不能表明该反应达到平衡状态的是： A．物质的量浓度不变 B．M、N、P、Q四点中，Q点时反应已达平衡状态 C．混合气体的密度不再变化 D．单位时间内生成和的物质的量之比为2∶1 【变式】在密闭容器中，反应X2(g)+Y2(g)2XY(g)ΔH<0，达到甲平衡状态，在仅改变某一条件后达到乙平衡，对改变的条件下列分析正确的是 A．图I是增大反应物的浓度 B．图Ⅱ 一定是加入催化剂的变化情况 C．图Ⅲ 是增大压强，且乙>甲 D．图Ⅲ 是升高温度 题型03 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 【典例】向恒压密闭容器中加入一定量X和Y发生反应：  。不同温度下X和Y的投入比例与平衡时Z的体积分数(w)变化关系如下图。下列说法错误的是 A． B．温度下，时，Z的体积分数可能位于N点 C．M点时X与Y的转化率相等 D．M点时Z的体积分数一定小于 【变式】等质量的铁与过量的盐酸在不同的条件下进行反应，测定反应过程中产生氢气体积的数据绘制得下图，则曲线、、、所对应的实验组别，有关说法错误的是 实验组别 温度 形状() 2.0 30 块状 2.5 30 块状 2.5 50 粉末状 2.5 50 块状 A．对比实验、说明浓度对化学反应速率的影响 B．对比实验、说明温度对化学反应速率的影响 C．曲线对应的实验组别为 D．曲线对应的实验组别为 题型04 恒温线或恒压线图像 【典例】已知反应⇌向恒容密闭容器中通入和发生上述反应，测得的平衡转化率与投料比以及温度的关系如图。下列说法正确的是 A．该反应在任意温度下可自发进行 B．平衡常数： C．当时，反应达到平衡 D．其他条件不变，增大压强，可使A点移向B点 【变式】利用臭氧可除去室内的HCHO(甲醛)。一定条件下，将2molHCHO(g)和2.5mol(g)充入一密闭容器中发生反应。实验测得HCHO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，已知为用平衡分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数。下列说法错误的是 A．该反应的△H<0 B． C．M点的压强平衡常数 D．及时移出(g)可增大HCHO的平衡转化率 题型05 几种特殊图像 【典例】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。下列说法错误的是 A．其他条件相同的情况下增大压强不能提高NO的转化率 B．若该反应在T1、T2℃时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K2 C．在T2℃时，若反应体系处于状态D，则此时有v正>v逆 D．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 【变式】用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图： （1）c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)______v正(d)(填“＞”“＝”或“＜”，下同)。 （2）b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为________。 （3）T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是________________ _______________________________________________________________________________。 【巩固训练】 1．利用催化加氢可制得乙烯，反应方程式为  ，在两个容积均为1L恒容密闭容器中，分别加入和，分别选用两种催化剂，反应进行相同时间，测得转化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法不正确的是 A．温度下充入稀有气体，转化率不变 B．温度高于，转化率降低的原因是温度导致的平衡逆移 C．从图中无法比较催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ谁更高效 D．b、d两状态下，化学反应速率 2．下面是某小组探究外界条件对化学反应速率和平衡影响的图象，其中图象和结论表达均正确的是 mA(g)+nB(g)pC(g) 2X(g) Y(g)   A．图中a曲线一定使用了催化剂 B．在不同温度下，c(X)随时间t的变化如图所示，根据图像可推知正反应的ΔH>0 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) C．图是在恒温恒容的密闭容器中，按不同投料比充入CO(g)和H2(g)进行反应，若平衡时CO(g)和H2(g)的转化率相等，则a=2 D．图中曲线表示一定压强下NO平衡转化率随温度的变化，A、B、C三点表示不同温度、不同压强下NO的平衡转化率，化学平衡常数最小的是A点 A．A B．B C．C D．D 3．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，其原理为  。在不同温度、压强和相同催化剂条件下，将和充入恒容密闭容器中反应，平衡后混合物中氨气的体积分数如图所示。下列说法错误的是 A．反应焓变： B．压强： C．M、N两点对应的平衡常数相等 D．M、N两点的平衡转化率均约为80% 4．在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)　ΔH<0。当温度分别为T1、T2，平衡时H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．由图可知：T2<T1 B．a、b两点的反应速率：a>b C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法 D．a点比b点体系的颜色深 5．下列叙述与图像不相对应的是 A．图1表示反应速率时间图像，时改变的条件可能是减小压强 B．图2是温度和压强对反应影响的示意图，则X、Y、Z均为气态 C．图3表示与足量盐酸的反应速率时间图像，其中段速率增大的原因是反应放热，溶液温度逐渐升高 D．图4可知，反应，a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物的转化率最高的是c点 6．一定温度下，在2L恒容密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是 A．反应进行到5min时，该反应还未达到平衡 B．反应的化学方程式为 C．0～5min内，C的平均反应速率为0.02 D．在该条件下，5min时充入少量氦气使压强增大，正、逆反应速率均变快 7．分别向恒温恒压密闭容器Ⅰ(T1、p1)、容器Ⅱ(T2、p2)中充入1molC3H8(g)发生反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)  >0，反应过程中c(C3H8)随时间t的变化曲线如图所示。已知：v=kc(C3H8)，T1、T2时反应速率常数分别为k1、k2，v(x)=v(y)，t1时容器Ⅱ达到化学平衡状态。下列说法正确的是 A．反应速率常数k1：k2=18：13 B．x点的活化分子数目多于z点 C．减小容器Ⅰ的压强，可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同 D．若容器Ⅱ初始充入1mol丙烷和5molAr，则平衡后，丙烷的转化率为75% 8．温度下，向真空密闭容器中加入固体，发生反应(未配平)，反应过程中和物质的量随时间变化如图，下列说法正确的是 A．可能为 B．第时逆反应速率大于第时正反应速率 C．用表示反应速率为 D．第时保持温度和容器体积不变，向容器中再加入，正反应速率加快 9．三元催化转换器可除去汽车尾气中90%以上的污染物，在一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反，按不同投料比时，的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A． B．a、b、c对应平衡常数 C．反应温度为时，向平衡体系充入适量，可实现由c到b的转化 D．使用三元催化转换器可提高该反应的平衡转化率 10．为减少的排放，可将转化成有机物从而实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1mol 和3mol ，一定条件下发生反应：，此反应为放热反应。测得和的浓度随时间变化如图所示。 (1)3~9min内， 。 (2)若该反应至3分钟时， (填“>”、“<”或“=”)。 (3)实验测得不同时刻容器内的数值如下表所示： 时间/min 1 3 6 9 12 /mol 0.10 0.50 0.70 0.75 0.75 反应最快的时间段为___________(填字母序号)。 A．0~1min B．1~3min C．3~6min D．6~9min (4)下列选项中能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母序号)。 A．容器中与的物质的量浓度之比为1：1 B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．单位时间内消耗3mol ，同时生成1mol D．的体积分数在混合气体中保持不变 (5)上述反应在题设条件下进行9min后，下列措施中能使正反应速率增大的是___________(填字母序号)。 A．恒温恒容再充入1mol B．恒温恒容充入He C．恒温恒压充入He D．恒温恒容再充入1mol 和3mol (6)若反应前后温度不变，9min时密闭容器中气体总压强与反应前密闭容器中气体总压强之比为 ；该条件下所占的体积分数为 。 【强化训练】 11．在恒容密闭容器中，热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知：温度时，完全分解；体系中气相产物在、温度时的分压分别为、。下列说法错误的是 A．a线所示物种为固相产物 B．温度时，向容器中通入，气相产物分压仍为 C．小于温度时热解反应的平衡常数 D．温度时、向容器中加入b线所示物种，重新达平衡时逆反应速率增大 12．乙醇—水蒸气制H2的过程中的主要反应(忽略其他副反应)如下： ①C2H5OH(g)＋3H2O(g)=2CO2(g)＋6H2(g)；ΔH1=＋173.3kJ·mol-1 ②CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)；ΔH2 101kPa时，H2的平衡产率与温度、起始时水醇比[]的关系如图所示，图中同一条曲线上H2的平衡产率相同。下列说法不正确的是 A．H2的平衡产率：曲线a<曲线b B．反应②的焓变ΔH2>0 C．Q点处与P点处反应①的平衡常数K相等 D．H2的平衡产率由M点转变为曲线a上任意一点时，要提高水醇比 13．还原的反应为。其他条件相同，该反应分别在不同催化剂（a、b）下进行，相同时间内测得的转化率与温度的关系如图所示。 下列说法正确的是 A．甲点达到平衡状态 B．在相同温度下反应达到平衡状态，使用催化剂a时平衡转化率高 C．温度高于400℃后，的转化率降低可能是温度升高使催化剂的活性降低 D．催化剂a能降低反应的焓变，加快反应速率，相同时间内NO转化率高 14．已知反应在某条件下的速率方程为，是速率常数，与温度、催化剂有关，与浓度无关)。该反应的相对能量变化如图1所示，速率常数的对数(lgk)与温度的倒数的关系如图2所示。下列叙述错误的是 A．   B．其他条件不变，增大 逆反应的瞬时速率立即增大 C．若平衡常数，，则该条件下 D．图2中直线①代表与的关系 15．已知反应，下列叙述与图对应的是 A．图①表示，对达到平衡状态的反应，在时刻充入一定量的C，平衡逆向移动 B．由图②可知， C．图③表示化学平衡常数与压强的变化关系 D．若图③中y轴表示C的体积分数，则 16．和制备的相关反应如下，时，反应在密闭体系中达平衡时各含硫组分摩尔分数随的变化关系如图所示： I．  ； II．  。 下列说法不正确的是 A．曲线表示摩尔分数随的变化 B．降温达新平衡后，曲线和新交点可能出现在处 C．，缩小容器体积达新平衡后，的值变小 D．，反应II的平衡常数 17．已知反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ∆H可用于去除汽车尾气中的有害气体，该反应为自发反应。在密闭容器中充入8molNO和10molCO发生反应，平衡时NO的体积分数与温度T、压强p的关系如图所示： 下列说法正确的是 A．该反应△H＞0 B．图中A点NO的转化率为25% C．T1＜T2 D．若反应在D点达到平衡，此时对反应容器降温的同时压缩体积，重新达到的平衡状态可能是图中的G点 18．在550K~650K，反应  温度升高反应速率显著加快。在(573K，150kPa)、(573K，300kPa)、(553K，150kPa)三种初始状态下，向相同恒容密闭容器中分别按投料，保持温度不变，随时间变化如图。曲线a的M平衡转化率，曲线b对应初始状态为(573K，300kPa)。下列说法正确的是 A．曲线c对应初始状态为(573K，150kPa) B．在573K下，该反应的平衡常数 C．最大的是曲线a D．对应曲线a初始状态下，保持恒温恒压，则 19．利用循环再生可将燃煤尾气中的转化生产单质硫，涉及的主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 恒容条件下，按和投料反应。平衡体系中，各气态物种的随温度的变化关系如图所示，n为气态物种物质的量的值。 已知：图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数基本不变。 回答下列问题： (1)反应的焓变 (用含的代数式表示)。 (2)乙线所示物种为 (填化学式)。反应Ⅲ的焓变 0(填“>”“<”或“=”)。 (3)温度下，体系达平衡时，乙线、丙线所示物种的物质的量相等，若丁线所示物种为，则为 (用含a的代数式表示)；此时，与物质的量的差值 (用含a的最简代数式表示)。 (4)温度下，体系达平衡后，压缩容器体积产率增大。与压缩前相比，重新达平衡时，与物质的量之比 (填“增大”“减小”或“不变”)，物质的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 20．乙醇胺(，简称MEA)是一种重要的有机化工原料，工业上主要采用环氧乙烷氨解法制备。环氧乙烷(，简称EO)是最简单的环醚，其浓度过高时易发生爆炸。近年来，EO常用以含氮气的乙烯氧化法制备。涉及主要反应为： 主反应： 副反应： (1)已知：EO(g) + O2(g) ⇌2CO2(g) + 2H2O(g)  -1134，则 。 (2)在一定温度、压强的环境下，为提高乙烯的平衡转化率，需 体系中氮气分压(填“增大”或“减小”)，但在实际生产中并非如此，其可能原因为 。 (3)以为催化剂合成反应机理如下： 反应Ⅰ： 慢 反应Ⅱ： 快 反应Ⅲ： 快 ①结合反应机理，一定能够提高主反应速率的措施有 。 A．恒容条件下，通入惰性气体   B．升高温度    C．增大浓度   D．增大浓度 ②加入1，2—二氯乙烷会发生反应。一定条件下，反应经过一定时间后，EO产率及选择性与1，2-二氯乙烷浓度关系如图。 1，2—二氯乙烷浓度增大使EO产率先增加后降低的原因为 。 (4)MEA溶液吸收的反应可表示为。在T℃的刚性恒容密闭容器中，用的MEA溶液吸收起始总压为pθ的合成氨原料气(含体积分数分别为20%的、60%的、20%的)，充分吸收达到平衡状态时，MEA的浓度降低为，二氧化碳的吸收率为60%。若其他条件不变，只增大MEA溶液的浓度，则 (填“增大”、“减小”或“不变”)；忽略反应过程中溶液的体积变化，则反应的标准平衡常数 。(标准平衡常数可以表示平衡时各物质的相对浓度和相对分压关系：如反应的，其中为标准大气压，、分别为气体的分压。) / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第03讲 化学反应速率与平衡图像分析 1、 掌握化学反速率的概念及表示方法，熟悉化学反应速率的测定思路和测定方法 2、 掌握有关化学反应速率的计算方法 一、物质的量(或浓度)—时间图像 分清反应物和生成物，浓度减小的为反应物，浓度增大的为生成物，分清消耗浓度和增加浓度，反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比，等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。举例分析如下： 甲：如图表示一定温度下，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，试回答： ①该反应的化学方程式为2AB＋3C__。 ②反应物的转化率是40%。 ③10 s内v(C)＝0.12_mol·L－1·s－1。 乙：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由图像得出如下信息 A．反应物是_X、Y_，生成物是__Z__； B．__t3__时反应达到平衡，X、Y没有全部反应。 ②根据图像可进行如下计算 A.某物质的平均反应速率、转化率，如： v(X)＝_ mol·(L·s)－1__， Y的转化率＝__×100%__。 B.确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数 之比为__(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2__。 【方法技巧】解答速率图像题的基本思路 （1）看面：搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理相联系。 （2）看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平所表示的含义。 （3）看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如起点、终点、交点、折点、最高点、最低点。例如在浓度—时间图上，一定要看清反应至终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。 （4）看变化趋势：在速率—时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。 二、速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 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，减小反应物的浓度 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，增大生成物的浓度 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，减小生成物的浓度 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 2.“断点”类v－t图像 图像 t1时刻所改变的条件 温度 升高 降低 升高 降低 适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体物质的量增大的反应 适合正反应为气体物质的量减小的反应 3.“平台”类v­t图像 图像 分析 结论 t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变使用催化剂 t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正＝v′逆，平衡不移动 t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后气体体积无变化) 4.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。 三、转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 该类图像中常常与化学平衡知识相联系，重在考查化学平衡相关知识点。这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。 1.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。已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的系数的关系。 2.规律：“先拐先平，数值大”原则 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。如图甲中T2>T1。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中p1>p2。 ③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。 3.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法 [以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明] ①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。 ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。 四、恒温线或恒压线图像 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。 1.识图：(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度) 图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH＜0；图②，若T1>T2，则正反应为放热反应。解答此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线——恒压线或恒温线，然后进行定一议二，从而可解决问题。 2.规律： （1）“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。 （2）通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。 五、几种特殊图像 1.反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像 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。 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v正>v逆；则右下方(F点)v正<v逆。 【方法技巧】化学平衡图像的解题思路 （1）分析图像 ①看面：即看清楚纵坐标和横坐标所对应的物理量； ②看线：即看清楚线的走向(增、减性和斜率的大小)和变化趋势(渐变和突变)； ③看点：即看清楚一些特殊点(起点、拐点、交点、接点、最高点、最低点的意义)； ④看是否要做辅助线(等温线、等压线、平衡线)。 （2）联想规律 联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 （3）做出判断 根据分析图像的结果与规律做对比，做出符合题目要求的判断。 题型01 物质的量(或浓度)—时间图像 【典例】一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是    A．反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1 B．反应开始到10 s时，X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L-1 C．反应到达10 s时，c(Y)=0.105 mol·L-1·s-1 D．反应的化学方程式为X(g)＋Y(g) 2Z(g) 【答案】D 【分析】各物质相关物理量的变化如表所示： 反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)。 X Y Z 物质的量变化/mol 1.20-0.41=0.79 1.00-0.21=0.79 1.58-0=1.58 浓度变化/mol·L-1 =0.395 =0.395 =0.79 反应速率/mol·L-1·s-1 0.039 5 0.039 5 0.079 反应速率之比 1∶1∶2 【解析】A．由图可知，10s内Z的物质的量变化量为1.58mol，用Z表示的反应速率为v(Z)=0.079moL/(L·s)，故A错误； B．由图可知，10s内X的物质的量变化量为0.79mol，X的物质的量浓度减少了△c==0.395mol·L-1，故B错误； C．10s内，用Y表示的反应速率为v(Y)==0.0395moL/(L·s)，故C错误； D．由图像可以看出，由图表可知，随反应进行X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增大，所以X、Y是反应物，Z是生产物，l0s后X、Y、Z的物质的量为定值，不为0，反应是可逆反应，且△n(X)：△n(Y)：△n(Z)=(1.20-0.41)mol：(1.00-0.21)mol：1.58mol=1：1：2，参加反应的物质的物质的量之比等于化学计量数之比，故反应化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g)，故D正确； 故选D。 【变式】常温下，某同学用相同质量和形状的锌粉先后与盐酸及相同体积未知浓度的盐酸反应，两个反应过程中放出气体的体积随反应时间的变化如图所示。假设氢气的密度为。下列说法正确的是 A．x一定小于1 B．剩余锌粉的质量： C．M点时， D．R点时，溶液中所含的微粒为 【答案】A 【详解】A．根据图示可知，在锌粉反应完之前，1 mol/L盐酸与锌粉反应的速率大于x mol/L盐酸与锌粉反应的速率，其他条件不变，酸浓度越大，反应速率越快，可知 x<1，A 正确； B．等体积的不同浓度的盐酸与相同质量和形状的锌粉反应，反应产生的H2量相同，说明酸过量，金属不足量，由于反应相同时间产生H2的体积：M>R，则说明 M 点反应的金属多，R点反应的金属少，由于开始时锌粉质量相等，因此剩余锌粉的质量：R>M，B错误； C．M 点时反应时间是t min，H2的体积是b mL，H2的密度是，则反应产生H2的速率，C错误； D．HCl是强酸，在溶液中完全电离产生H+、Cl-，且R点金属锌过量，溶液中所含的微粒为、OH-，D错误。 题型02 速率—时间图像 【典例】向某容积一定的密闭绝热容器中充入2molNO和1mol，一定条件下发生反应：，其反应速率与反应时间关系如下图所示，下列选项不能表明该反应达到平衡状态的是： A．物质的量浓度不变 B．M、N、P、Q四点中，Q点时反应已达平衡状态 C．混合气体的密度不再变化 D．单位时间内生成和的物质的量之比为2∶1 【答案】C 【详解】A．物质的量浓度不再改变，说明反应达到平衡，A错误； B．达到平衡时，化学速率保持不变，根据图象可知，Q点后化学反应不变，即Q点达到平衡，B错误； C．组分都是气体，混合气体总质量保持不变，容器为恒容，因此混合气体的密度始终保持不变，不能说明反应达到平衡，C正确； D．用不同物质表示的化学反应速率，达到平衡时，要求反应方向一正一逆，且化学反应速率比值等于化学计量数之比，因此单位时间内生成和的物质的量之比为2：1，说明反应达到平衡，D错误； 故选C。 【变式】在密闭容器中，反应X2(g)+Y2(g)2XY(g)ΔH<0，达到甲平衡状态，在仅改变某一条件后达到乙平衡，对改变的条件下列分析正确的是 A．图I是增大反应物的浓度 B．图Ⅱ 一定是加入催化剂的变化情况 C．图Ⅲ 是增大压强，且乙>甲 D．图Ⅲ 是升高温度 【答案】D 【详解】A．增大反应物的浓度使得正反应速率突然增大，逆反应速率逐渐变化，与图I信息不相符，A不合题意； B．已知该反应是一个气体体积不变的反应，压强对该平衡无影响，故图Ⅱ不一定是加入催化剂的变化情况，也可能是增大压强的变化情况，B不合题意； C．已知该反应是一个气体体积不变的反应，增大压强平衡不移动，与图Ⅲ信息不相符，C不合题意； D．已知该反应正反应是一个放热反应，则升高温度反应速率增大，达到平衡所需时间较短，即乙对应温度更高，升温平衡逆向移动，则生成物XY%的百分含量更小，与图Ⅲ信息一致，D符合题意； 故答案为：D。 题型03 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 【典例】向恒压密闭容器中加入一定量X和Y发生反应：  。不同温度下X和Y的投入比例与平衡时Z的体积分数(w)变化关系如下图。下列说法错误的是 A． B．温度下，时，Z的体积分数可能位于N点 C．M点时X与Y的转化率相等 D．M点时Z的体积分数一定小于 【答案】B 【详解】A．反应为放热反应，相同条件下，温度降低，平衡正移，的体积分数增大，则，A项正确； B．时，的体积分数最大，时，Z的体积分数不可能位于N点，B项错误； C．按系数比投料时，与的转化率相等，C项正确； D．的体积分数等于的体积分数，所以点时的体积分数一定小于50%，D项正确； 故选B。 【变式】等质量的铁与过量的盐酸在不同的条件下进行反应，测定反应过程中产生氢气体积的数据绘制得下图，则曲线、、、所对应的实验组别，有关说法错误的是 实验组别 温度 形状() 2.0 30 块状 2.5 30 块状 2.5 50 粉末状 2.5 50 块状 A．对比实验、说明浓度对化学反应速率的影响 B．对比实验、说明温度对化学反应速率的影响 C．曲线对应的实验组别为 D．曲线对应的实验组别为 【答案】D 【详解】A．实验Ⅰ、Ⅱ中只有盐酸的浓度不同，可以根据实验Ⅰ、Ⅱ说明浓度对化学反应速率的影响，A正确； B．实验Ⅱ、Ⅳ中只有温度不同，可以根据实验Ⅱ、Ⅳ说明温度对化学反应速率的影响，B正确； C．曲线对应的实验组别为，C正确； D．曲线对应的实验组别为Ⅱ，D错误； 故选D。 题型04 恒温线或恒压线图像 【典例】已知反应⇌向恒容密闭容器中通入和发生上述反应，测得的平衡转化率与投料比以及温度的关系如图。下列说法正确的是 A．该反应在任意温度下可自发进行 B．平衡常数： C．当时，反应达到平衡 D．其他条件不变，增大压强，可使A点移向B点 【答案】B 【详解】A．反应为气体分子数增加，，故该反应高温时自发，故A错误； B．由图可知，投料比一定时，升高温度，平衡正向移动，K值增大，温度为时的平衡转化率大，温度高K值大，故，故B正确； C．当时，正逆反应速率不相等，反应未达到平衡状态，当时，达平衡状态，故C错误； D．反应正方向为气体分子数增加，其他条件不变，增大压强，平衡逆向移动，的平衡转化率减小，且A、B点对应温度不同，故D错误； 故选：B。 【变式】利用臭氧可除去室内的HCHO(甲醛)。一定条件下，将2molHCHO(g)和2.5mol(g)充入一密闭容器中发生反应。实验测得HCHO的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，已知为用平衡分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数。下列说法错误的是 A．该反应的△H<0 B． C．M点的压强平衡常数 D．及时移出(g)可增大HCHO的平衡转化率 【答案】C 【详解】A．升高温度，HCHO的平衡转化率降低，说明升温平衡逆向移动，则该反应的△H<0，A正确； B．水是液体，该反应气体分子数减小，温度不变时，增大压强平衡正向移动，HCHO的平衡转化率增大，则p1>p2>p3，B正确； C．M点列出三段式：，平衡时气体总物质的量是，M点的压强平衡常数Kp=≈，C错误； D．及时移出O2(g)，减小生成物浓度，平衡正向移动，HCHO的平衡转化率增大，D正确； 故选C。 题型05 几种特殊图像 【典例】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。下列说法错误的是 A．其他条件相同的情况下增大压强不能提高NO的转化率 B．若该反应在T1、T2℃时的平衡常数分别为K1、K2，则K1<K2 C．在T2℃时，若反应体系处于状态D，则此时有v正>v逆 D．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 【答案】B 【详解】A．该反应前后气体分子数不变，气体的物质的量不变，增大压强平衡不移动，NO 转化率不变，A正确； B．根据分析，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； C．T2℃时，反应进行到状态D，c(NO)高于平衡时的浓度，故反应向正反应进行，则一定有v正>v逆，C正确； D．在容积一定的密闭容器中，发生反应，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，D正确； 故答案选B。 【变式】用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图： （1）c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)______v正(d)(填“＞”“＝”或“＜”，下同)。 （2）b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为________。 （3）T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是________________ _______________________________________________________________________________。 【答案】（1）＜　（2）Kb＞Kc＞Kd　（3）T3～T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，不利于CO2 的捕获 【解析】（1）温度越高，反应速率越快，d点温度高，则c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)＜v正(d)。 （2）根据图像，温度为T3时反应达平衡，此后温度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移动，说明正反应是放热反应，则Kb＞Kc＞Kd。 【巩固训练】 1．利用催化加氢可制得乙烯，反应方程式为  ，在两个容积均为1L恒容密闭容器中，分别加入和，分别选用两种催化剂，反应进行相同时间，测得转化率随反应温度的变化如下图所示。下列说法不正确的是 A．温度下充入稀有气体，转化率不变 B．温度高于，转化率降低的原因是温度导致的平衡逆移 C．从图中无法比较催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ谁更高效 D．b、d两状态下，化学反应速率 【答案】C 【详解】A．温度下充入稀有气体，容积不变，浓度不变，平衡不移动，所以转化率不变，A正确； B．温度高于，两种催化剂的转化率相同，说明c、d是平衡状态，达到平衡以后，温度升高，平衡逆向移动，CO2的转化率逐渐减小，因此温度高于，转化率降低的原因是温度升高，B正确； C．根据图示信息相同温度下催化剂I条件下转化率高，这说明催化剂I的效率高，活化能较小，所以使用催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ效率高，C错误； D．b、d两状态下，转化率相同，温度不同，d点温度高于b点，速率快于b点，D正确； 故选C。 2．下面是某小组探究外界条件对化学反应速率和平衡影响的图象，其中图象和结论表达均正确的是 mA(g)+nB(g)pC(g) 2X(g) Y(g)   A．图中a曲线一定使用了催化剂 B．在不同温度下，c(X)随时间t的变化如图所示，根据图像可推知正反应的ΔH>0 CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) C．图是在恒温恒容的密闭容器中，按不同投料比充入CO(g)和H2(g)进行反应，若平衡时CO(g)和H2(g)的转化率相等，则a=2 D．图中曲线表示一定压强下NO平衡转化率随温度的变化，A、B、C三点表示不同温度、不同压强下NO的平衡转化率，化学平衡常数最小的是A点 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．若m+n=p，该反应是气体体积不变的反应，增大压强，反应速率加快，但平衡不移动，B的物质的量分数不变，则图中a曲线可能使用了催化剂，故A错误； B．由图可知，T1条件下反应先达到平衡，则反应温度T1大于T2，升高温度X的浓度减小，即升温平衡正向移动，正反应ΔH<0，故B错误； C．由方程式可知，当投料比等于化学计量数之比时，所有反应物的转化率相等，所以平衡时一氧化碳和氢气的转化率相等说明投料比a=2，故C正确； D．由图可知，温度升高，一氧化氮的转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应是放热反应；温度升高，平衡逆向移动，压强变大，放热反应的平衡常数越小，图中A点反应温度最低，所以A点平衡常数最大，B点压强最大，故D错误； 故选C。 3．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，其原理为  。在不同温度、压强和相同催化剂条件下，将和充入恒容密闭容器中反应，平衡后混合物中氨气的体积分数如图所示。下列说法错误的是 A．反应焓变： B．压强： C．M、N两点对应的平衡常数相等 D．M、N两点的平衡转化率均约为80% 【答案】C 【详解】A．根据题图中信息，温度升高，氨气的体积分数减小，说明平衡逆向移动，逆向是吸热反应，正向是放热反应，即正反应的，A正确； B．合成氨的正反应是一个气体体积减小的反应，作一条等温线，从下到上，氨气体积分数逐渐增大，说明平衡正向移动，所以，B正确； C．、两点温度不相同，N点温度高，平衡逆向移动，因此N点的平衡常数小于M点的平衡常数，C错误； D．M、N两点氨气的体积分数相同，则的平衡转化率相等，设有发生反应，则有 ，解得，则的平衡转化率为，D正确； 故选C。 4．在体积为V L的恒容密闭容器中盛有一定量H2，通入Br2(g)发生反应：H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)　ΔH<0。当温度分别为T1、T2，平衡时H2的体积分数与Br2(g)的物质的量的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．由图可知：T2<T1 B．a、b两点的反应速率：a>b C．为了提高Br2(g)的转化率，可采取增加Br2(g)通入量的方法 D．a点比b点体系的颜色深 【答案】A 【详解】A．根据反应：H2(g)＋Br2(g)⇌2HBr(g)　ΔH<0，升温，平衡向逆反应方向移动，H2的体积分数增大，根据图示变化，可知T1>T2，A正确； B．a和b都是在T1条件下，b点Br2的浓度比a点Br2的浓度大，反应速率也大，B错误； C．增加Br2(g)的通入量，Br2(g)的转化率减小，C错误； D．b点对a点来说，是向a点体系中加入Br2使平衡向正反应方向移动，尽管Br2的量在新基础上会减小，但是Br2的浓度比原来大，颜色变深，即b点比a点体系的颜色深，D错误； 故选A。 5．下列叙述与图像不相对应的是 A．图1表示反应速率时间图像，时改变的条件可能是减小压强 B．图2是温度和压强对反应影响的示意图，则X、Y、Z均为气态 C．图3表示与足量盐酸的反应速率时间图像，其中段速率增大的原因是反应放热，溶液温度逐渐升高 D．图4可知，反应，a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物的转化率最高的是c点 【答案】B 【详解】A．由图可知，t4时条件改变的瞬间，正逆反应速率均减小，但逆反应速率大于正反应速率，说明平衡向逆反应方向移动，合成氨反应是气体体积减小的放热反应，减小压强，平衡向逆反应方向移动，故A不符合题意； B．由图可知，温度一定时增大压强，Z的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应是气体体积增大的反应，所以Z一定为气态，X、Y不可能均为气体，故B符合题意； C．锌与盐酸反应时，溶液中氢离子浓度减小，反应速率变慢，由图可知，AB段反应速率加快，说明锌与盐酸的反应是放热反应，反应放出的热量使反应温度升高，温度对反应速率的影响大于氢离子浓度减小对反应速率的影响，导致反应速率加快，故C不符合题意； D．温度一定时增大氢气的物质的量，平衡向正反应方向移动，氨气的百分含量增大，氮气的转化率增大，由图可知，c点氢气的物质的量最大，所以平衡时c点氮气的转化率最高，故D不符合题意； 故选B。 6．一定温度下，在2L恒容密闭容器中，A、B、C三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列说法正确的是 A．反应进行到5min时，该反应还未达到平衡 B．反应的化学方程式为 C．0～5min内，C的平均反应速率为0.02 D．在该条件下，5min时充入少量氦气使压强增大，正、逆反应速率均变快 【答案】C 【详解】A．反应进行到5min时及之后，各物质的量不再改变，则该反应达到平衡，A错误；    B．由分析，反应的化学方程式为，B错误；   C．0～5min内，C的平均反应速率为，C正确； D．温度、体积不变，5min时充入少量氦气，反应中各物质的浓度不变，正、逆反应速率都不变，D错误； 故选C。 7．分别向恒温恒压密闭容器Ⅰ(T1、p1)、容器Ⅱ(T2、p2)中充入1molC3H8(g)发生反应C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)  >0，反应过程中c(C3H8)随时间t的变化曲线如图所示。已知：v=kc(C3H8)，T1、T2时反应速率常数分别为k1、k2，v(x)=v(y)，t1时容器Ⅱ达到化学平衡状态。下列说法正确的是 A．反应速率常数k1：k2=18：13 B．x点的活化分子数目多于z点 C．减小容器Ⅰ的压强，可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同 D．若容器Ⅱ初始充入1mol丙烷和5molAr，则平衡后，丙烷的转化率为75% 【答案】B 【详解】A．由分析可知，，k1：k2=13：11，A错误； B．相同温度下，y点比z点大，，由，则，结合x点与z点相同，说明单位体积x点的活化分子数目多于z点，容器Ⅰ体积大于容器Ⅱ，则x点的活化分子数目多于z点，B正确； C．从上述分析可知，，再减小容器Ⅰ的压强，反应平衡正移，压强影响容器Ⅰ平衡比容器Ⅱ正移程度大，>0，，温度影响容器Ⅰ平衡比容器Ⅱ正移程度大，故在容器Ⅰ、容器Ⅱ分别处于温度下，减小容器Ⅰ的压强，不可使平衡时各组分的物质的量分数与容器Ⅱ中的相同，C错误； D．容器Ⅱ(T2、p2)初始1molC3H8(g)，，则容器容积为1L，t1时达到化学平衡状态，，根据三段式分析计算，     ，，解得；平衡时气体，；温度不变，不变，若丙烷的转化率为75%时，计算，，此时，，此时不是平衡状态，即平衡后，丙烷的转化率不等于75%，D错误。 8．温度下，向真空密闭容器中加入固体，发生反应(未配平)，反应过程中和物质的量随时间变化如图，下列说法正确的是 A．可能为 B．第时逆反应速率大于第时正反应速率 C．用表示反应速率为 D．第时保持温度和容器体积不变，向容器中再加入，正反应速率加快 【答案】C 【详解】A．由图可知，交叉点处，三氧化二氮减少2mol，二氧化氮增加2mol，则方程式中三氧化二氮的化学计量数和二氧化氮的化学计量数相等，由原子个数守恒可知，X为一氧化氮，A错误； B．由图可知，2min时反应未达到平衡，4min时反应达到平衡，平衡时正逆反应速率相等，平衡形成过程中逆反应速率增大，则第2min时逆反应速率小于第4min时正反应速率，B错误； C．由图可知，2min时增加2mol，则用表示反应速率为，C正确； D．三氧化二氮是浓度为定值的固体，增加固体的量，化学反应速率不变，D错误； 故选C。 9．三元催化转换器可除去汽车尾气中90%以上的污染物，在一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反，按不同投料比时，的平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A． B．a、b、c对应平衡常数 C．反应温度为时，向平衡体系充入适量，可实现由c到b的转化 D．使用三元催化转换器可提高该反应的平衡转化率 【答案】C 【详解】A．已知有两种或两种以上反应物的可逆反应中，增大其中一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率增大，自身的转化率减小，结合题干相同温度下，x1下CO的转化率更大，则，A错误； B．由题干图示信息可知，当x相同时随着温度升高，CO的平衡转化率减小，说明该反应正反应是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动，K值减小，结合温度不变平衡常数不变可知，a、b、c对应平衡常数，B错误； C．反应温度为T1时，已知有两种或两种以上反应物的可逆反应中，增大其中一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率增大，则向平衡体系充入适量NO，即增大NO的浓度，CO的转化率增大即可实现由c到b的转化，C正确； D．已知催化剂只能影响化学反应速率，不能使平衡发生移动，即使用三元催化转换器不能提高该反应的平衡转化率，D错误； 故答案为：C。 10．为减少的排放，可将转化成有机物从而实现碳循环。在体积为1L的密闭容器中，充入1mol 和3mol ，一定条件下发生反应：，此反应为放热反应。测得和的浓度随时间变化如图所示。 (1)3~9min内， 。 (2)若该反应至3分钟时， (填“>”、“<”或“=”)。 (3)实验测得不同时刻容器内的数值如下表所示： 时间/min 1 3 6 9 12 /mol 0.10 0.50 0.70 0.75 0.75 反应最快的时间段为___________(填字母序号)。 A．0~1min B．1~3min C．3~6min D．6~9min (4)下列选项中能说明上述反应达到平衡状态的是___________(填字母序号)。 A．容器中与的物质的量浓度之比为1：1 B．混合气体的密度不随时间的变化而变化 C．单位时间内消耗3mol ，同时生成1mol D．的体积分数在混合气体中保持不变 (5)上述反应在题设条件下进行9min后，下列措施中能使正反应速率增大的是___________(填字母序号)。 A．恒温恒容再充入1mol B．恒温恒容充入He C．恒温恒压充入He D．恒温恒容再充入1mol 和3mol (6)若反应前后温度不变，9min时密闭容器中气体总压强与反应前密闭容器中气体总压强之比为 ；该条件下所占的体积分数为 。 【答案】(1)0.125 (2)> (3)B (4)D (5)AD (6) 5：8 30％ 【详解】（1）(1)由图可知3~9min内，； （2）选>，因至3分钟时未达平衡，依然正向进行，>； （3）由表格信息可知，各时间段内甲醇的反应速率为： A．0~1min，； B．1~3min，； C．3~6min，； D．6~9min，；可知1~3min反应最快； （4）反应中与的物质的量浓度之比为1：1，不能说明各物质的浓度保持不变，不能据此说明反应达到平衡状态，故A不符合题意；体系内其他的总质量保持不变，容器体积不变，则混合气体的密度始终恒定，不随时间的变化而变化，因此不能据此说明反应达到平衡状态，故B不符合题意；单位时间内消耗3mol，同时生成1mol，是同一方向反应，不能说明正逆反应速率相等，不能据此判断平衡状态，故C不符合题意；的体积分数在混合气体中保持不变，说明各组分的浓度保持不变，则反应达到平衡状态，故D符合题意； （5）反应，前后气体总系数不同。A．增大反应物浓度，正反应速率增大，A正确；B．反应物浓度没变，反应速率不变，B错误；C．容积增大，反应物浓度减小，正反应速率减慢，C错误；D．成比例增大反应物浓度，相当于加压，正反应速率增大，D正确； （6）9min反应已达平衡，气体总压与反应前总压强之比为二者物质的量之比，即为5：8。 【强化训练】 11．在恒容密闭容器中，热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知：温度时，完全分解；体系中气相产物在、温度时的分压分别为、。下列说法错误的是 A．a线所示物种为固相产物 B．温度时，向容器中通入，气相产物分压仍为 C．小于温度时热解反应的平衡常数 D．温度时、向容器中加入b线所示物种，重新达平衡时逆反应速率增大 【答案】D 【详解】A．a线所示物种为，固相产物，A正确； B．温度时，向容器中通入，恒容密闭容器的体积不变，各组分的浓度不变，化学平衡不发生移动，虽然总压变大，但是气相产物分压不变，仍为，B正确； C．由图可知，升温b线代表的SiF4增多，则反应为吸热反应，升温Kp增大，已知：温度时，完全分解，则该反应T2以及之后正向进行趋势很大，Qp＜Kp，体系中气相产物在温度时的分压为，，恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有，=p()，即温度时热解反应的平衡常数=p()，C正确； D．据分析可知，b线所示物种为，恒容密闭容器的平衡体系的气相产物只有，=p()，温度不变Kp不变，温度时向容器中加入，重新达平衡时p()不变，则逆反应速率不变，D错误； 综上所述，本题选D。 12．乙醇—水蒸气制H2的过程中的主要反应(忽略其他副反应)如下： ①C2H5OH(g)＋3H2O(g)=2CO2(g)＋6H2(g)；ΔH1=＋173.3kJ·mol-1 ②CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)；ΔH2 101kPa时，H2的平衡产率与温度、起始时水醇比[]的关系如图所示，图中同一条曲线上H2的平衡产率相同。下列说法不正确的是 A．H2的平衡产率：曲线a<曲线b B．反应②的焓变ΔH2>0 C．Q点处与P点处反应①的平衡常数K相等 D．H2的平衡产率由M点转变为曲线a上任意一点时，要提高水醇比 【答案】A 【详解】A．若选择图像上温度相同，投料比不同Q、P两个点可知，P点投料比高，则氢气的转化率大，所以氢气的平衡产率为：曲线a大于曲线b，A错误； B．反应①为吸热反应，在图像中选择c、d点分析，如图：，c、d点氢气的平衡产率相等原因为：c点温度高于d点，升高温度，反应①平衡正向移动，氢气的量增大，反应②在消耗氢气，说明升高温度，反应②消耗的氢气恰好可以抵消掉反应①新增的氢气，说明反应②是吸热反应，，B正确； C．Q点处与P点处温度相同，则平衡常数相等，C正确； D．根据图像可知，H2的平衡产率由M点转变为曲线a上任意一点时，横坐标往右边移动，要提高水醇比，D正确； 故选A。 13．还原的反应为。其他条件相同，该反应分别在不同催化剂（a、b）下进行，相同时间内测得的转化率与温度的关系如图所示。 下列说法正确的是 A．甲点达到平衡状态 B．在相同温度下反应达到平衡状态，使用催化剂a时平衡转化率高 C．温度高于400℃后，的转化率降低可能是温度升高使催化剂的活性降低 D．催化剂a能降低反应的焓变，加快反应速率，相同时间内NO转化率高 【答案】C 【详解】A． 400℃时，在催化剂a和b的催化下，转化率不同，所以没有达到平衡状态，故A错误； B．催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡状态，也不能改变平衡转化率，在相同温度下达到平衡时，无论使用催化剂a还是b，NO的平衡转化率是相同的，故B错误； C．温度会对催化剂的活性有影响，当温度过高时，催化剂的活性会降低，故C正确； D．催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，故D错误； 故答案为：C。 14．已知反应在某条件下的速率方程为，是速率常数，与温度、催化剂有关，与浓度无关)。该反应的相对能量变化如图1所示，速率常数的对数(lgk)与温度的倒数的关系如图2所示。下列叙述错误的是 A．   B．其他条件不变，增大 逆反应的瞬时速率立即增大 C．若平衡常数，，则该条件下 D．图2中直线①代表与的关系 【答案】D 【详解】A．由图1知，  ，A正确； B．他条件不变，增大 ，逆反应速率，增大时，瞬时增大，B正确； C．平衡时，即 ，故,代入，，得，C正确； D．由图1知，，为放热反应，降低温度，T减小，增大，平衡正向移动，增大，即增大，增大，即减小得更慢，减小得更快，由图2知，②的斜率更大，减小得更快，直线②代表与的关系，D错误； 故选D。 15．已知反应，下列叙述与图对应的是 A．图①表示，对达到平衡状态的反应，在时刻充入一定量的C，平衡逆向移动 B．由图②可知， C．图③表示化学平衡常数与压强的变化关系 D．若图③中y轴表示C的体积分数，则 【答案】C 【详解】A．对达到平衡状态的反应，在时刻充入了一定量的C，则逆反应速率瞬间增大，正反应速率此刻不变，然后随之增大，与图像不符，A错误； B．当温度为时，压强比先达到平衡状态，则，对于该反应，加压平衡正向移动，C的百分含量增大，符合图像；当压强为时，温度比先达到平衡状态，则，对于该反应，升温平衡逆向移动，C的百分含量减小，符合图像，则由图②可知，，，B错误； C．平衡常数K只受温度影响，增大压强，平衡常数K不变，则图③符合随着压强变化K值的变化图，C正确； D．若图④中y轴表示C的体积分数，对于该反应，压强增大平衡正向移动，C的体积分数增大，则大于，D错误； 故选C。 16．和制备的相关反应如下，时，反应在密闭体系中达平衡时各含硫组分摩尔分数随的变化关系如图所示： I．  ； II．  。 下列说法不正确的是 A．曲线表示摩尔分数随的变化 B．降温达新平衡后，曲线和新交点可能出现在处 C．，缩小容器体积达新平衡后，的值变小 D．，反应II的平衡常数 【答案】C 【详解】A．由分析可知，曲线L1、L2、L3分别代表、、的摩尔分数随的变化，故A正确； B．反应Ⅱ为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，的摩尔分数减小、的摩尔分数增大，则曲线L1、L2新交点可能出现在b处，故B正确； C．反应Ⅱ为气体体积不变的反应，温度一定时缩小容器体积，气体压强增大，平衡不移动，新平衡时，的值不变，故C错误； D．由图可知，=2时，和的摩尔分数都为0.1，设投放了1mol和2mol，反应II反应了amol，列三段式，，根据图中给出L1与L3交叉点信息，列式，，解得a=0.8mol，，故D正确； 故选C。 17．已知反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ∆H可用于去除汽车尾气中的有害气体，该反应为自发反应。在密闭容器中充入8molNO和10molCO发生反应，平衡时NO的体积分数与温度T、压强p的关系如图所示： 下列说法正确的是 A．该反应△H＞0 B．图中A点NO的转化率为25% C．T1＜T2 D．若反应在D点达到平衡，此时对反应容器降温的同时压缩体积，重新达到的平衡状态可能是图中的G点 【答案】D 【详解】A．由分析可知，该反应的∆S＜0，要使∆H-T∆S＜0，必须使∆H＜0，A不正确； B．由分析可知，图中A点，参加反应NO的物质的量为1mol，则NO的转化率为=12.5%，B不正确； C．该反应的∆H＜0，升高温度，平衡逆向移动，NO的体积分数增大，则由E点到A点，NO的体积分数增大，平衡逆向移动，所以T1＞T2，C不正确； D．若反应在D点达到平衡，此时对反应容器降温的同时压缩体积(加压)，平衡发生正向移动，NO的体积分数减小，则重新达到的平衡状态可能是图中的G点，D正确； 故选D。 18．在550K~650K，反应  温度升高反应速率显著加快。在(573K，150kPa)、(573K，300kPa)、(553K，150kPa)三种初始状态下，向相同恒容密闭容器中分别按投料，保持温度不变，随时间变化如图。曲线a的M平衡转化率，曲线b对应初始状态为(573K，300kPa)。下列说法正确的是 A．曲线c对应初始状态为(573K，150kPa) B．在573K下，该反应的平衡常数 C．最大的是曲线a D．对应曲线a初始状态下，保持恒温恒压，则 【答案】D 【详解】A．曲线b对应初始状态为(573K，300kPa)，(553K,150kPa)和(573K,150kPa)相比，(573K,150kPa)温度更高，(573K,150kPa)时先达到平衡，图像显示，曲线a先平衡，则曲线c对应初始状态为(553K,150kPa) ，A错误； B．设起始时n(M)=2mol，n(N) = 1mol ，曲线a的M平衡转化率，则平衡时，，，总物质的量，该反应在恒容密闭容器中进行，根据（R、T、V不变），分压之比等于物质的量之比，，，；平衡常数，B错误； C．由反应特点可知，温度不变时，压强越小，平衡正向进行程度越大，压强相同时、温度越低，平衡正向进行程度越大，即温度越低、压强越小，越大，曲线c对应(553K,150kPa)，所以最大的是曲线c，C错误； D．由a项分析可知，对应曲线a初始状态(573K,150kPa) ，该反应正方向气体物质的量减小，恒温恒压下，相当于在原平衡基础上减压，减压平衡正向移动，，D错误； 故答案选D。 19．利用循环再生可将燃煤尾气中的转化生产单质硫，涉及的主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 恒容条件下，按和投料反应。平衡体系中，各气态物种的随温度的变化关系如图所示，n为气态物种物质的量的值。 已知：图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数基本不变。 回答下列问题： (1)反应的焓变 (用含的代数式表示)。 (2)乙线所示物种为 (填化学式)。反应Ⅲ的焓变 0(填“>”“<”或“=”)。 (3)温度下，体系达平衡时，乙线、丙线所示物种的物质的量相等，若丁线所示物种为，则为 (用含a的代数式表示)；此时，与物质的量的差值 (用含a的最简代数式表示)。 (4)温度下，体系达平衡后，压缩容器体积产率增大。与压缩前相比，重新达平衡时，与物质的量之比 (填“增大”“减小”或“不变”)，物质的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1)ΔH1+ΔH2 (2) H2O ＜ (3) 0.45+0.5a 150a (4) 增大 减小 【详解】（1）已知： Ⅰ． Ⅱ． 依据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ即得到反应的焓变为ΔH1+ΔH2； （2）由于图示范围内反应Ⅱ的平衡常数始终为K=108，根据方程式结合平衡常数表达式可知始终成立，因此根据图像可知乙表示的物种是H2O，丁表示的是H2，升高温度S2减小，H2O、H2均增大，所以丙表示表示SO2，甲表示H2S，因此反应Ⅲ的正反应是放热热反应，即ΔH＜0； （3）T1平衡时H2是amol，根据可知H2O和SO2的物质的量均为100amol，根据H元素守恒可知H2S为0.1－101a，设平衡时CaS和S2的物质的量分别为xmol和ymol，根据Ca元素守恒可知CaSO4是1－x，根据O元素守恒可知2=100a+200a+4－4x，解得x=75a+0.5，根据S元素守恒可知2=0.1－101a+100a+1+2y，解得y=0.45+0.5a，所以此时CaS和CaSO4的物质的量的差值为2x－1=150a。 （4）压缩容器容积，压强增大，反应平衡正向进行，S2的产率增大，氢气的物质的量减小，由于始终不变，H2O的物质的量减小；温度不变反应的平衡常数不变，所以SO2增大，由于反应Ⅲ的平衡常数可表示为，始终不变，所以增大。 20．乙醇胺(，简称MEA)是一种重要的有机化工原料，工业上主要采用环氧乙烷氨解法制备。环氧乙烷(，简称EO)是最简单的环醚，其浓度过高时易发生爆炸。近年来，EO常用以含氮气的乙烯氧化法制备。涉及主要反应为： 主反应： 副反应： (1)已知：EO(g) + O2(g) ⇌2CO2(g) + 2H2O(g)  -1134，则 。 (2)在一定温度、压强的环境下，为提高乙烯的平衡转化率，需 体系中氮气分压(填“增大”或“减小”)，但在实际生产中并非如此，其可能原因为 。 (3)以为催化剂合成反应机理如下： 反应Ⅰ： 慢 反应Ⅱ： 快 反应Ⅲ： 快 ①结合反应机理，一定能够提高主反应速率的措施有 。 A．恒容条件下，通入惰性气体   B．升高温度    C．增大浓度   D．增大浓度 ②加入1，2—二氯乙烷会发生反应。一定条件下，反应经过一定时间后，EO产率及选择性与1，2-二氯乙烷浓度关系如图。 1，2—二氯乙烷浓度增大使EO产率先增加后降低的原因为 。 (4)MEA溶液吸收的反应可表示为。在T℃的刚性恒容密闭容器中，用的MEA溶液吸收起始总压为pθ的合成氨原料气(含体积分数分别为20%的、60%的、20%的)，充分吸收达到平衡状态时，MEA的浓度降低为，二氧化碳的吸收率为60%。若其他条件不变，只增大MEA溶液的浓度，则 (填“增大”、“减小”或“不变”)；忽略反应过程中溶液的体积变化，则反应的标准平衡常数 。(标准平衡常数可以表示平衡时各物质的相对浓度和相对分压关系：如反应的，其中为标准大气压，、分别为气体的分压。) 【答案】(1)-105 (2) 减小 EO浓度过高时易发生爆炸，需加入氮气稀释气体，防止环氧乙烷浓度高而爆炸 (3) BD 浓度低时，增大1，2—二氯乙烷的浓度抑制副反应(或反应Ⅲ)，增加主反应(或反应Ⅱ，或EO)选择性；其浓度较高时会使催化剂的量减少，降低催化效果(合理即可) (4) 不变 1 【详解】（1）主反应： 副反应： 反应①：EO(g) + O2(g) ⇌2CO2(g) + 2H2O(g)  -1134； 主反应=副反应-反应①，根据盖斯定律，∆H1=∆H2-∆H3=-1239kJ·mol-1+1134kJ·mol-1=-105 kJ·mol-1； （2）在恒压体系中，减小氮气分压，相当于给反应体系增压，主反应的正反应气体分子数减小，故增压平衡正向移动，乙烯平衡转化率增大，故应减小体系中氮气分压；在实际生产中并非如此，因为EO浓度过高时易发生爆炸，需加入氮气稀释气体，防止环氧乙烷浓度高而爆炸； （3）①A．恒容条件下，通入惰性气体，反应体系中各物质的浓度不变，不影响反应速率，故A错误； B．升高温度，活化分子百分数增加，反应速率增加，故B正确； C．反应Ⅱ、Ⅲ是快反应不是决速反应，增大C2H4的浓度，反应速率不会明显增大，故C错误； D．反应I是慢反应，决定反应速率，增大O2浓度，加快主反应速率，故D正确； 故答案为BD； ②1，2—二氯乙烷浓度增大使EO产率先增加后降低的原因为：浓度低时，增大1，2—二氯乙烷的浓度抑制副反应(或反应Ⅲ)，增加主反应(或反应Ⅱ)选择性，EO产率增加；其浓度较高时，会使Ag催化剂转化为氯化银，催化剂的量减少，催化循环受阻，降低催化效果，EO产率降低。 （4）若其他条件不变，只增大MEA溶液的浓度，只与温度有关，故不变； 在T℃时的刚性密闭容器中用20L2.4mol/L的MEA溶液吸收总压为p0kPa的合成氨原料气(含体积分数分别为25%的N2、55%的H2、20%的CO2)充分吸收后，MDEA的浓度降低为2.0mol/L，二氧化碳的吸收率为60%，则三段式分析为： ，起始时合成氨原料气体中：CO2为8mol÷60%=13.333mol，则N2为，H2为，故平衡时混合气体的压强为：p=，故平衡时CO2的分压为p(CO2)=：，故忽略反应过程中溶液的体积变化，则反应的标准平衡常数为：。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$