高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度学案设计

微专题5　化学反应速率与平衡的图像分析

化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。

(1)“一看”——看图像

①看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所表示的是哪些量之间的关系。

②看线：分清正反应和逆反应，分清突变和渐变、小变和大变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点，可按照“先拐先平”的规律，即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡，对应的温度高、压强大。

③看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。

④看辅助线：作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。

⑤看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。

(2)“二想”——想规律

如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。

(3)“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。

【典例】　对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反应是放热反应)，在673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。

请回答下列问题：

(1)a点时正反应速率________(填“＞”“＜”或“＝”下同)逆反应速率；c点时正反应速率________逆反应速率。

(2)d点处n(N2)________(填“＞”“＜”或“＝”)e点处n(N2)，原因是

________________________________________________________________

________________________________________________________________。

(3)起始时加入氢气的物质的量为________mol。

(4)若温度、压强不变，反应在加入催化剂条件下进行，在上图的基础上画出n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系图。(已知催化剂不影响反应限度)。

[解析]　a、b、c三点反应都没有达到平衡状态，故正反应速率大于逆反应速率，但d、e点反应都处于平衡状态，正、逆反应速率相等，各组分的含量保持不变。平衡时生成了0.6 mol氨气，则消耗0.9 mol氢气，故起始时加入氢气的物质的量为0.4 mol＋0.9 mol＝1.3 mol。若加入催化剂，反应达到平衡的时间缩短，但平衡时各物质的物质的量不变。

[答案]　(1)＞　＞　(2)＝　当反应处于平衡状态时，混合物中各组分的含量保持不变　(3)1.3　(4)如图虚线所示(只要体现出达到平衡的时间缩短，且平衡时NH3和H2的物质的量与原平衡一样即可)

H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　乙

丙　　　　　　　丁

A.图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快

B．图乙表明，其他条件相同时，NaOH的浓度越小，H2O2分解速率越快

C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快

D．图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大

D　[由图甲可知，起始时H2O2的浓度越小，曲线下降越平缓，说明反应速率越慢，A项错误；由图乙可知0.1 mol·L－1NaOH对应的曲线下降最快，即H2O2分解速率最快，B项错误；由图丙可知，相同时间内，0.1 mol·L－1NaOH条件下H2O2分解速率最快，0 mol·L－1NaOH条件下H2O2分解速率最慢，而1.0 mol·L－1NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间，C项错误；由图丁可知，Mn2＋浓度越大，H2O2的分解速率越快，说明Mn2＋对H2O2分解速率影响较大，D项正确。]