第39讲 化学反应速率和平衡图像-2027年高考化学一轮复习课件

该高中化学高考复习课件聚焦“化学反应速率和平衡图像”专题，依据高考评价体系明确图像基本要素辨识、多因素综合分析、真实情境应用三大考查要求，通过三年命题分析归纳出基础性（占比约30%）、综合性（占比约45%）、情境化（占比约25%）的考点权重，梳理出v-t图像、浓度-时间图像等常考题型。 课件亮点在于“真题集训+素养导向”的备考设计，如结合2024黑吉辽卷异山梨醇制备情境题，运用“先拐先平”规律和图像特征分析法突破平衡移动判断，培养学生科学思维与科学探究素养。特设“易错陷阱警示”和“平衡常数计算模板”，助力学生掌握动态平衡思想，教师可依托此课件实现考点精准突破与高效复习。

第39讲　化学反应速率和平衡图像 课标 指引 1.掌握常见化学反应速率和平衡图像的分析方法。 2.深化外界条件对化学反应速率及化学平衡影响的理解与应用。 三年 高考 命题 分析 1.命题特点 基础性:命题注重图像基本要素(如坐标含义、曲线趋势)的辨识,直接考查速率与平衡的核心概念。 综合性:常结合多重影响因素(如温度、压强、催化剂等)设计多曲线对比,要求分析动态平衡与速率变化的关系。 情境化:以工业生产或环境保护(如脱硝反应)为背景,通过真实数据图像考查迁移应用能力。 2.命题趋势:结合真实情境(如工业流程或实验数据),通过多变量曲线分析考查动态平衡思想及定量计算能力。 考点一　化学反应速率图像 必备知识•梳理 1.“渐变”类v-t图像及分析 图像 分析 结论   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,增大反应物的浓度   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,减小反应物的浓度 图像 分析 结论   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,增大生成物的浓度   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 t1时其他条件不变,减小生成物的浓度 2.“断点”类v-t图像及分析 图像         t1时刻 所改变 的条件 温 度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热反应 正反应为吸热反应 压 强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物质的量增大的反应 正反应为气体物质的量减小的反应 3.“平台”类v-t图像及分析 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 其他条件不变,t1时使用催化剂 其他条件不变,t1时增大反应体系的压强且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 其他条件不变,t1时减小反应体系的压强且反应前后气体体积无变化(也可能是其他条件不变,t1时使用能减小反应速率的催化剂) 关键能力•提升 命题角度1　速率—时间图像及分析 1.(2025·河南商丘模拟)对下列图像的分析错误的是(　　) A.对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),图甲可表示t1时增大容器容积(其他条件不变)的速率变化 B.根据图乙可判断反应aA(g)+bB(g) cC(g)为吸热反应 C.根据图丙可求出反应3A(s)+2B(g) xC(g)中x=2 D.图丁中b曲线变为a曲线可能是反应使用了催化剂 B 解析:t1 min时改变的条件使反应速率减小,但平衡未移动,对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),可能是增大了容器容积,A正确;图乙中T1先出现拐点,说明T1>T2,T1平衡时的n(C)小于T2平衡时的n(C),说明升高温度平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应,B错误;由图丙可知,2 min内消耗0.2 mol B的同时生成0.2 mol C,两者反应速率相等,则x=2,C正确;图丁中a曲线与b曲线相比,a的反应速率更快,但平衡没有移动,则a可能是使用了催化剂,D正确。 命题角度2　物质的量(或浓度)—时间图像及分析 2.(2024·黑吉辽卷)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是(　　) A.3 h时,反应②正、逆反应速率相等 B.该温度下的平衡常数:①>② C.0~3 h平均速率v(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1 D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率 A 解析:由图可知,3 h后异山梨醇浓度继续增大,在15 h时异山梨醇浓度基本不变,所以3 h时,反应②未达到平衡状态,即正、逆反应速率不相等,A错误;图像显示该温度下,15 h后所有物质浓度都不再变化,且此时山梨醇转化完全,即反应充分,而1,4-失水山梨醇仍有剩余,即反应②正向进行程度小于反应①,反应限度小于反应①,所以该温度下的平衡常数:①>②,B正确;由图可知,在0~3 h异山梨醇的浓度变化量为0.042 mol·kg-1,所以平均速率v(异山梨醇)==0.014 mol·kg-1·h-1,C正确;催化剂只能改变化学反应速率,不能改变物质的平衡转化率,所以反应②加入催化剂不改变其平衡转化率,D正确。 3.稀土被称为新材料的宝库。稀土中的镧系离子可用离子交换法分离,其反应可表示为Ln3+(aq)+3RSO3H(s) (RSO3)3Ln(s)+3H+(aq)。某温度时,c(H+)随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.t1时的正反应速率大于t2时的逆反应速率 B.t1~t2时间段的平均反应速率为v(Ln3+)= mol·L-1·s-1 C.t3时增大c(H+),该平衡左移,平衡常数减小 D.t3时离子交换反应停止 A 解析:随着反应的进行,反应物浓度逐渐下降,生成物浓度逐渐上升,直到达到平衡,即正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大,直到正、逆反应速率相等,反应达到平衡之前正反应速率始终大于逆反应速率,A正确;化学反应速率之比等于化学计量数之比,即v(Ln3+)= mol·L-1·s-1,B错误;温度不变,平衡常数不变,C错误;t3时反应达到平衡,此时的平衡是一种动态平衡,反应并未停止,D错误。 考点二　化学平衡图像 必备知识•梳理 1.浓度(物质的量、转化率、百分含量)—时间图像及分析 此类图像一般纵坐标表示浓度、物质的量、转化率、百分含量,横坐标表示反应时间。解题的关键是找拐点。 (1)拐点之前,用外因对速率的影响分析问题,用“先拐先平,数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 (2)拐点之后是平衡状态或平衡移动,解题时要抓住量的变化,找出平衡移动的方向,利用化学平衡移动原理推理分析。 (3)图示:(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数) (a用催化剂,b不用催化剂) (p1>p2,正反应为气体体积减小的反应) (T2>T1,正反应为吸热反应) (p1>p2,正反应为气体体积增大的反应) 2.恒压(或恒温)线 反应:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)　ΔH 图像     结论 a+b>c+d,ΔH>0 a+b>c+d,ΔH>0 3.两类特殊图像 (1)对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应物开始,v(正)>v(逆);M点为刚达到平衡点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升高温度,A%增加或C%减少,平衡逆向移动,则有ΔH<0。 (2)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。L线的上方(E点),A%大于此压强时平衡体系中的A%,则E点v(正)>v(逆);同理L线的下方(F点)v(正)<v(逆)。 关键能力•提升 命题角度1　浓度(物质的量、转化率、百分含量)—时间图像及分析 1.(2025·湖南长郡中学模拟)一定条件下,HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应如下: Ⅰ.HCOOH CO+H2O　K1 Ⅱ.HCOOH CO2+H2　K2 已知:H+仅对反应Ⅰ有催化作用。一定温度下,在密封石英管内完全充满1.0 mol·L-1 HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分解产物均完全溶于水(忽略水的电离,其浓度视为常数)。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。 下列说法正确的是(　　) A.反应的活化能:反应Ⅰ>反应Ⅱ B.反应达平衡后:c(CO)+c(CO2)=1.0 mol·L-1 C.反应的平衡常数:K1<K2 D.若起始时向体系中加入盐酸,则CO新的浓度峰值点可能是b点 C 解析:由图可知,CO的浓度先增大后减小,CO2的浓度开始时小于CO,而后一直增大逐渐大于CO。由此可知,反应Ⅰ速率更快,故开始后的一段时间内CO更多,故反应Ⅰ的活化能更小,A错误。根据碳原子守恒,达到平衡后,c(HCOOH)+c(CO)+c(CO2)=1.0 mol·L-1,B错误。K1=,K2=,由图可知,达到平衡后CO2的浓度远大于CO的浓度,故K1<K2,C正确。由于H+仅对反应Ⅰ有催化作用,故加入盐酸后反应Ⅰ速率加快,缩短CO达到峰值所需要的时间,同时由于时间缩短,反应Ⅱ消耗的HCOOH减少,故CO的峰值会变大,D错误。 命题角度2　恒压(或恒温)线 2.(2025·湖南九校联盟第二次联考)一定条件下,分别向容积为1 L的密闭容器中充入气体,发生反应Z(g) X(g)+Y(g)　K=0.5(T ℃),测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。 实验 充入气体量 反应过程条件 反应物转化率 ① 1 mol X+ 1 mol Y 恒温(T ℃) α1 ② 1 mol Z 恒温(T ℃) α2 ③ 1 mol Z 绝热 α3 下列说法不正确的是(　　) A.实验①、②中X的浓度相等时,反应处于平衡状态 B.t1~t2时间内,实验②、③中Z的平均反应速率:前者>后者 C.图中c、d两点的气体的总物质的量:nc>nd D.实验①、②、③平衡时反应物的转化率:α1=α2>α3 B 解析:恒温恒容条件下,气体的压强之比等于气体物质的量之比,故起始时实验①的压强是实验②的2倍,故曲线Ⅰ对应实验①。实验①与实验②的温度相等,根据等效平衡可知,实验①与实验②最终会达到相同的平衡状态,故曲线Ⅱ对应实验②,则曲线Ⅲ对应实验③。根据上述分析可知A正确。,t1~t2时间内实验②、③的Δt相同,但实验③的Δc更大,故实验②、③中Z的平均反应速率:前者<后者,B错误。实验②与实验③中发生的反应是Z(g) X(g)+Y(g),故反应进行过程中气体的物质的量增大,但③中压强却先减小,说明反应Z(g) X(g)+Y(g)为吸热反应。c、d两点的压强相同,体积相同,但由于反应吸热,c点的温度比d点低,则c点的气体物质的量更多,故气体的总物质的量:nc>nd,C正确。由于反应吸热,故实验③相当于在实验②的基础上降温,降温后平衡逆移,转化率减小,故α2>α3。由于实验①、②是“一边倒”的等效平衡关系,故达到平衡时α1+α2=1,又因为K=0.5,故 　　 　Z(g) X(g)+Y(g) 起始/mol 1 0 0 转化/mol x x x 平衡/mol 1-x x x K==0.5,解得x=0.5,故α1=α2=0.5,D正确。 3.(2026·安徽阜阳开学考)向2 L的恒容密闭容器中充入7.6 mol NO2,发生反应①2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)和②2NO2(g) N2O4(g): 测得NO和N2O4的物质的量变化如图所示,0~10 min内维持容器温度为T1 ℃,10 min后升高温度并维持容器温度为T2 ℃。下列说法正确的是(　　) A.0~5 min内的平均反应速率v(NO2)=0.3 mol·L-1·min-1 B.5 min时反应达到平衡,反应停止 C.反应②2NO2(g) N2O4(g)在低温下能自发进行 D.T2 ℃时,反应②的化学平衡常数K= C 解析:0~5 min内,NO2的消耗需考虑反应①和②,由图像可知,5 min时NO为1.0 mol、N2O4为1.8 mol,反应①消耗的NO2的物质的量为1 mol,反应②消耗的NO2的物质的量为3.6 mol,则NO2总消耗的物质的量为4.6 mol, Δc(NO2)==2.3 mol·L-1,v(NO2)==0.46 mol·L-1·min-1,A错误;5 min时反应达到平衡状态,但平衡是动态平衡,正、逆反应仍在进行,并未停止,B错误;反应②为2NO2(g) N2O4(g),正向气体分子数减少,ΔS<0,升温后N2O4物质的量减少,说明升温平衡逆向移动,逆反应吸热,故正反应放热(ΔH<0),根据ΔG=ΔH-TΔS<0时反应能自发进行,可知该反应在低温下能自发进行,C正确;T2 ℃时,平衡时NO为1.2 mol,N2O4为1.6 mol,由N守恒可得:n(NO2)=7.6 mol-1.2 mol-2×1.6 mol=3.2 mol,c(NO2)==1.6 mol·L-1, c(N2O4)==0.8 mol·L-1,反应②的化学平衡常数K=,D错误。 能力提升 题组1　前沿模拟演练 1.(2026·河南濮阳期中)向密闭容器中充入2 mol O3(g),在催化剂作用下发生反应:2O3(g) 3O2(g)　ΔH。保持O3的平衡转化率(α)恒定为0.3、0.5、0.7,探究O3的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.曲线L3代表α=0.3 B.ΔH<0 C.平衡常数:K(Q)>K(M)=K(N) D.Q点体系中,混合气体平均摩尔质量为38.4 g·mol-1 C 解析:同一温度下,压强越大,α越小(平衡逆向移动),曲线L3在相同温度下压强最大,对应α最小(α=0.3),A正确;同一压强下,温度升高,α减小(平衡逆向移动),说明正反应放热(ΔH<0),B正确;平衡常数K仅与温度有关,M、N的温度不相同,故K(M)≠K(N),C错误;Q点对应α=0.5,则平衡时O3的物质的量为1.0 mol,O2的物质的量为1.5 mol,则混合气体平均摩尔质量为 g·mol-1=38.4 g·mol-1,D正确。 2.(2025·湖南郴州三模)已知现代工业采用绿色、环保型工艺制备氯乙烯的原理是:4CH2═CH2(g)+O2(g)+2Cl2(g) 4CH2═CHCl(g)+2H2O(g)　ΔH。在刚性密闭容器中充入8 mol CH2═CH2(g)、4 mol Cl2(g)、2 mol O2(g),平衡时三种组分(Cl2、CH2═CH2和CH2═CHCl)的物质的量与温度的关系如图所示。下列叙述错误的是(　　) A.曲线甲代表n(CH2═CHCl)与T的关系 B.上述正反应在较低温度下能自发进行 C.a、b点的总物质的量之比为12∶13 D.a点对应的乙组分平衡转化率为50% C 解析:乙烯、氯气是反应物,氯乙烯是产物,升高温度,平衡移动导致乙烯、氯气的物质的量变化方向相同,与氯乙烯变化方向相反,从图像看出,乙、丙的物质的量随着温度升高而增大,甲的物质的量随着温度升高而降低,故平衡向左移动,正方向是放热反应。由于乙烯、氯乙烯的化学计量数相等且大于氯气,所以甲代表氯乙烯,乙代表乙烯,丙代表氯气,A正确。上述正反应是放热反应(焓减)、熵减反应,在较低温度下能自发进行,B正确。列三段式: 　　4CH2═CH2(g)+O2(g)+2Cl2(g) 4CH2═CHCl(g)+2H2O(g) 起始/mol 　8 2 4 转化/mol 　4x x 2x 4x 2x 平衡/mol 　8-4x 2-x 4-2x 4x 2x a点:乙烯和氯乙烯的物质的量相等,则8-4x=4x,x=1,总物质的量为(14-x) mol=13 mol;b点:氯乙烯、氯气的物质的量相等,则4-2x=4x,x=,总物质的量为(14-) mol= mol,,C错误。a点对应的乙烯转化率α=×100%=×100%=50%,D正确。 题组2　高考真题集训 3.(2025·山东卷)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)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:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。下列说法错误的是(　　) A.a线所示物种为固相产物 B.T1温度时,向容器中通入N2,气相产物分压仍为p1 C.p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp D.T1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 D 解析:根据元素守恒,1 mol Na2SiF6(s)分解生成NaF和SiF4,NaF为固体,最终生成2 mol,SiF4为气体,最终生成1 mol。a线所示物种应为固体NaF,A项正确;T1温度时,向容器中通入N2,对该反应无影响,故气体产物的分压保持不变,B项正确;T2温度时,该体系中气体只有SiF4,Na2SiF6(s)已完全分解,升高温度至T3 ℃,SiF4的分压为p3,升高温度,若Na2SiF6(s)足量,平衡正向移动,故p3小于T3时该反应的分压平衡常数Kp,C项正确;该体系中只有一种气体(b线所示物种),在T1时加入b线所示物种达到平衡时,温度不变,b线所示物种的分压不变,正、逆向速率保持不变,D项错误。 4.(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应(忽略其他副反应)为: ①CO2(g)+H2(g) ══CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41.2 kJ·mol-1 ②CO(g)+2H2(g) ══CH3OH(g)　ΔH2 225 ℃、8×106 Pa下,将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.L4处与L5处反应①的平衡常数K相等 B.反应②的焓变ΔH2>0 C.L6处的H2O的体积分数大于L5处 D.混合气从起始到通过L1处,CO的生成速率小于CH3OH的生成速率 C 解析:L4处与L5处的温度不同,故L4处与L5处反应①的平衡常数K不相等,A错误;由图像可知,L1→L3温度在升高,该装置为绝热装置,反应①为吸热反应,所以反应②为放热反应,ΔH2<0,B错误;从L5到L6,甲醇的体积分数逐渐增加,说明反应②在向右进行,反应②消耗CO,而CO的体积分数没有明显变化,说明反应①也在向右进行,反应①为气体分子数不变的反应,其向右进行时,n(H2O)增大,反应②为气体分子数减小的反应,且没有H2O的消耗与生成,故n总减小而n(H2O)增大,即H2O的体积分数会增大,故L6处的H2O的体积分数大于L5处,C正确;L1处CO的体积分数大于CH3OH,说明生成的CO的物质的量大于CH3OH,两者反应时间相同,说明CO的生成速率大于CH3OH的生成速率,D错误。 $