专题6 专题突破（一）化学反应速率常用的计算方法与图像分析-【金版新学案】2025-2026学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书word（苏教版）

一、化学反应速率及限度常用的计算方法 1.列出一个模型——“三段式”思维模型 一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设信息列方程求解。如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后消耗A的物质的量为mx mol。 　　　　　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 变化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 注意：a、b也可指浓度或气体的体积、压强等。 2.明确三个量的关系 (1)同一反应物：起始量－变化量＝平衡量。 (2)同一生成物：起始量＋变化量＝平衡量。 (3)各变化量之比＝各物质的化学计量数之比。 3.掌握四个公式——“三段式”应用 (1)反应物的转化率： 反应物的转化率＝×100％。 (2)生成物的产率： 生成物的产率＝×100％。 (3)平衡时混合物某组分的百分含量＝×100％。 (4)平衡混合物某气体组分的体积分数＝×100％。 在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应： A(g)＋2B(g)3C(g)＋nD(g)，开始时A为4 mol，B为6 mol，5 min末达到平衡，此时测得C的物质的量为3 mol，用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 mol·L－1·min－1。 计算： (1)平衡时A的物质的量浓度为　　　　　　　。 (2)前5 min内用B表示的化学反应速率v(B)为　　　　　　　　。 (3)化学方程式中n值为　　　　。 (4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为 ①v(A)＝5 mol·L－1·min－1 学生用书⬇第10页 ②v(B)＝6 mol·L－1·min－1 ③v(C)＝4.5 mol·L－1·min－1 ④v(D)＝8 mol·L－1·min－1 其中反应速率最快的是　　　　(填编号)。 (5)达到平衡时A的转化率为　　　　。 答案：(1)1.5 mol·L－1　(2)0.2 mol·L－1·min－1　(3)2　(4)①　(5)25％ 思维提示：(1)①勾画关键词：a.容积为2 L；b.A为4 mol，B为6 mol；C的物质的量为3 mol；c.用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 mol·L－1·min－1。 ②迁移知识点：根据C的平衡的量计算A、B的转化量，计算平衡时各物质的物质的量。 ③运用解题模板： 　　　　　　　A(g)＋2B(g)3C(g)＋nD(g) 起始/mol 4 6 0 转化/mol 1 2 3 5 min末/mol 3 4 3 c(A)＝＝mol·L－1＝1.5 mol·L－1。 (2)v(B)＝＝＝0.2 mol·L－1·min－1。 (3)根据同一反应中、同一时间段内、各物质的反应速率之比等于化学计量数之比； 则v(B)∶v(D)＝0.2 mol·L－1·min－1∶0.2 mol·L－1·min－1＝2∶n，所以n＝2。 (4)把所有速率都换算成A的反应速率： ①v(A)＝5 mol·L－1·min－1 ②由v(B)＝6 mol·L－1·min－1知，v(A)＝3 mol·L－1·min－1 ③由v(C)＝4.5 mol·L－1·min－1知，v(A)＝1.5 mol·L－1·min－1 ④由v(D)＝8 mol·L－1·min－1知，v(A)＝4 mol·L－1·min－1 故反应速率最快的是①。 (5)平衡时A的转化率＝×100％＝25％。 针对练1.(2025·黔东南苗族侗族自治州期中)反应C2H4(g)＋3O2(g)2CO2(g)＋2H2O(g)，在2 L密闭容器中充入1 mol C2H4和4 mol O2，5 min后反应达到平衡状态，此时CO2的物质的量增加了1.2 mol。下列说法错误的是(　　) A.0～5 min内，v(H2O)＝0.12 mol·L－1·min－1 B.2.5 min时，c(CO2)＝0.6 mol·L－1 C.该条件下，O2的平衡浓度为1.1 mol·L－1 D.0～5 min内的平均速率：3v(C2H4)＝v(O2) 答案：B 解析：v(H2O)＝v(CO2)＝＝＝0.12 mol/(L·min)，A正确；5 min时，二氧化碳的物质的量浓度为0.6 mol/L，B错误；Δn(O2)＝Δn(CO2)＝×1.2 mol＝1.8 mol，O2＝1.1 mol·L－1，C正确；0～5 min内，反应速率之比等于方程式化学计量数之比，D正确。 针对练2.2 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：2A(g)＋3B(g)2C(g)＋zD(g)，若2 s后，A的物质的量为1 mol，测得v(D)＝0.25 mol·L－1·s－1。下列推断正确的是(　　) A.v(C)＝0.2 mol·L－1·s－1 B.z＝3 C.B的体积分数约为14.3％ D.反应前后压强之比为7∶8 答案：C 解析：若2 s后，A的浓度变化量为0.5 mol·L－1，v(A)＝＝＝0.25 mol·L－1·s－1，根据反应速率与化学计量数成正比，则v(C)＝0.25 mol·L－1·s－1，A错误；根据反应速率与化学计量数成正比，＝，则z＝2，B错误；2 s后，A、B、C、D剩余物质的量是1 mol、0.5 mol、1 mol、1 mol，则B×100％≈14.3％，同温同体积下，体系压强与气体总物质的量成正比，＝＝＝＝，则C正确、D错误。 二、“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 学生用书⬇第11页 3.巧判断——联系规律，结合图像，作出判断 180 ℃时将0.5 mol H2和1 mol CO2通入1 L的恒容密闭容器中，反应生成甲醇蒸气(CH3OH)和某无机副产物，测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示，下列说法中错误的是(　　) A.该反应的化学方程式： CO2＋3H2CH3OH＋H2O B.在0～3 min内H2的平均化学反应速率为0.1 mol·L－1·min－1 C.当容器内混合气体密度不再变化时，表明反应已经达到平衡状态 D.在3～10 min内，反应达到平衡状态 答案：C 思维提示：(1)勾画关键词：①0.5 mol H2和1 mol CO2通入1 L的恒容密闭容器；②各物质的物质的量 (2)迁移知识点：①注意体积为1 L尽管对数据计算无影响，但单位有影响，不可忽视；②根据纵坐标CH3OH的量不变可知10 min时已经为平衡状态 (3)运用解题模板： 由题图知，消耗n(CO2)＝(1.0－0.9) mol＝0.1 mol，n(H2)＝(0.5－0.2) mol＝0.3 mol、n(CH3OH)＝0.1 mol，同一反应中参加反应的各物质的物质的量之比等于化学计量数之比，则n(CO2)∶n(H2)∶n(CH3OH)＝0.1 mol∶0.3 mol∶0.1 mol＝1∶3∶1，根据原子守恒知，还生成H2O，所以反应的化学方程式为CO2＋3H2CH3OH＋H2O，故A正确；v(H2)＝＝＝0.1 mol·L－1·min－1，故B正确；反应前后气体总质量不变、容器体积不变，则反应前后气体密度始终不变，所以气体密度不能作为平衡状态判断依据，故C错误；在3～10 min内各物质物质的量不变，反应达到平衡状态，故D正确。 类型一　速率图像 针对练3.为了降低大气中NO的排放量，可在NH3的作用下，通过催化剂将NO转化为无毒无害的N2：2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)2N2(g)＋3H2O(g)。向2 L的恒容密闭容器中加入一定量的NH3、NO、NO2，测得NH3、N2、H2O的浓度随时间的变化情况如图所示。下列说法正确的是(　　) A.曲线①表示N2的浓度随时间的变化情况 B.40 s时，c(H2O)＝1.8 mol·L－1 C.a点时，c(NH3)＝0.9 mol·L－1 D.0～30 s内，用NO表示的平均反应速率为0.06 mol·L－1·s－1 答案：B 解析：根据化学方程式的化学计量数之比判断出曲线①表示H2O的浓度随时间的变化情况，A错误；40 s内，生成的N2与H2O的物质的量之比为2∶3，c(H2O)＝×1.2 mol·L－1＝1.8 mol·L－1，B正确；a点时，设转化的c(NH3)＝2x mol·L－1，则a点时c(NH3)＝(2－2x) mol·L－1，c(N2)＝2x mol·L－1，则2－2x＝2x，解得x＝0.5，因此a点时，c(NH3)＝1 mol·L－1，C错误；0～30 s内，Δc(NO)＝×Δc(N2)＝0.6 mol·L－1，v(NO)＝＝0.02 mol·L－1·s－1，D错误。 针对练4.研究反应2X(g)Y(g)＋Z(g)的速率影响因素，在不同条件下(容器容积不变)进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol·L－1)随反应时间(min)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，化学反应速率加快 B.比较实验①②得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快 C.若实验②③只有一个条件不同，则实验③使用了催化剂 D.在0～10 min之间，实验②的平均速率v(Y)＝0.04 mol·L－1·min－1 答案：D 解析：实验②④起始浓度相同，但温度不同，实验④反应速率较大，则可得出：升高温度，化学反应速率加快，故A正确；实验①②温度相同，但起始浓度不同，实验①浓度较大，则可得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快，故B正确；实验②③温度、浓度相同，实验③反应速率较大，应为加入了催化剂，故C正确；在0～10 min之间，实验②中X的浓度变化为0.20 mol·L－1，则v(Y)＝v(X)＝×＝0.01 mol·L－1·min－1，故D错误。 学生用书⬇第12页 类型二　速率与平衡综合图像 针对练5.某温度下，在容积为2 L的恒容密闭容器中，M、N、R三种气态物质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.该反应的化学方程式为6R(g)5M(g)＋3N(g) B.平衡时，R的转化率为75％ C.5 min时，M的物质的量分数为50％ D.0～5 min内，v(M)＝0.4 mol ·L－1·min－1 答案：B 解析：由题图中信息可知，R为反应物，M、N为生成物，化学计量数之比等于物质的量的变化量之比，故该反应的化学方程式为2R(g)M(g)＋N(g)，A错误；平衡时，R×100％＝75％，B正确；5 min时，M、R、N的物质的量分别为4 mol、4 mol、2 mol，M×100％＝40％，C错误；0～5 min内，M的物质的量的变化量为2 mol，v(M)＝＝＝0.2 mol·L－1·min－1，D错误。 针对练6.一定条件下，等物质的量的N2和O2在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：N2(g)＋O2(g)2NO(g)。如图表示该反应过程中N2的物质的量n(N2)随反应时间(t)的变化。下列叙述错误的是(　　) A.升高温度能加快该反应的速率 B.10 s内反应的平均速率为v(O2)＝0.05 mol·L－1·s－1 C.10 s末O2的物质的量浓度为2 mol·L－1 D.a点对应的转化率为50％ 答案：D 解析：升高温度能加快该反应的速率，A正确；由题图可知，10 s内反应的平均速率为v(N2)＝＝＝＝0.05 mol·L－1·s－1，由反应速率之比等于化学计量数之比，v(O2)＝v(N2)＝0.05 mol·L－1·s－1，B正确；0～10 s内Δn(N2)＝(5－4) mol＝1 mol，则消耗1 mol氧气，起始加入等物质的量的N2和O2，则开始时氧气的物质的量为5 mol，10 s末O2＝2 mol·L－1，C正确；a点氮气的物质的量不再发生变化，反应达到平衡状态，×100％＝60％，D错误。 1.在密闭容器中W与X反应生成Y和Z，其反应速率分别为v(W)、v(X)、v(Y)、v(Z)，已知存在如下关系：v(W)＝2v(X)，v(Y)＝2v(X)，v(Z)＝2v(W)，则此反应可表示为(　　) A.W＋2XY＋4Z B.W＋2XY＋2Z C.2W＋X2Y＋4Z D.2W＋X2Y＋2Z 答案：C 解析：在密闭容器中W与X反应生成Y和Z，则W、X为反应物，Y、Z是生成物，已知存在如下关系：＝2，＝2，＝2，则得到v(Z)∶v(W)∶v(Y)∶v(X)＝4∶2∶2∶1，则此反应可表示为2W＋X2Y＋4Z，故C正确。 2.在一定条件下，将3 mol A和1 mol B两种气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末，测得生成0.8 mol C、0.4 mol D。下列判断正确的是(　　) A.x＝2 B.2 min末，A的浓度为1.2 mol·L－1 C.2 min内A的反应速率为0.3 mol·L－1·min－1 D.2 min内B的浓度的改变量为0.4 mol·L－1 答案：B 解析：物质的量变化量之比等于化学计量数之比，故0.8 mol∶0.4 mol＝x∶2，解得x＝4，A项错误；列三段式： 　　　　　　　3A(g)＋B(g)4C(g)＋2D(g) 起始量/mol 3 1 0 0 变化量/mol 0.6 0.2 0.8 0.4 2 min末/mol 2.4 0.8 0.8 0.4 2 min末，A的浓度为c＝＝＝1.2 mol·L－1，B项正确；2 min内A的反应速率为v＝＝＝＝0.15 mol·L－1·min－1，C项错误；2 min内B的浓度的改变量为Δc＝＝＝0.1 mol·L－1，D项错误。 3.如图是足量铝片(表面有氧化膜)和一定量稀硫酸反应，产生氢气的速率与反应时间的图像，下列有关描述错误的是(　　) A.O →a段v(H2)为零，说明反应未进行 B.b→c段产生氢气的速率加快，可能是该反应为放热反应 C.a→b段产生氢气的速率加快，可能是铝片表面的Al2O3薄膜逐渐溶解，加快了反应速率 D.c点之后，产生氢气的速率下降，可能是c(H＋)下降导致反应速率下降 答案：A 解析：表面有氧化膜的铝片和稀H2SO4反应，Al2O3和H2SO4首先反应生成Al2(SO4)3和H2O，无氢气生成，故O →a段并不是反应未进行，而是Al2O3和H2SO4反应，无氢气生成，A项错误；随着反应进行，Al和H2SO4接触面积增大，而且Al和H2SO4反应为放热反应，故生成氢气的速率逐渐加快，B、C项正确；c点之后，H＋浓度的减小成了影响产生氢气速率的主要因素，故随着H＋浓度减小反应速率逐渐减慢，D项正确。 学科网（北京）股份有限公司 $