2024届高考化学复习讲义第七章化学反应速率和化学平衡第五讲化学反应速率与化学平衡的图像含答案

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考点 化学反应速率与化学平衡的图像
1.v－t图（速率－时间图）
改变反应条件，正、逆反应速率随时间的变化情况与平衡移动方向的关系如表所示[以2SO2（g）＋O2（g）⇌2SO3（g） ΔH＜0为例]。
2.物质参数－时间图[以aA（g）＋bB（g）⇌cC（g） ΔH为例]
3.物质参数－温度（压强）图
研透高考 明确方向
命题点1 v－t图（速率－时间图）
1.[2023海南改编]工业上苯乙烯的生产主要采用乙苯脱氢工艺：C6H5CH2CH3（g）⇌C6H5CHCH2（g）＋H2（g）。某条件下无催化剂存在时，该反应的正、逆反应速率v随时间t的变化关系如图所示。下列说法错误的是（ A ）
A.曲线①表示的是逆反应的v－t关系
B.t2时刻体系处于平衡状态
C.反应进行到t1时，Q＜K（Q为浓度商）
D.催化剂存在时，v1、v2都增大
解析 反应开始时反应物浓度最大，正反应速率最大，生成物浓度为0，逆反应速率为0，因此曲线①表示的是正反应的v－t关系，曲线②表示的是逆反应的v－t关系，A项错误；由图像可知，t2时，正、逆反应速率相等，体系处于平衡状态，B项正确；反应进行到t1时，正反应速率大于逆反应速率，说明此时反应正向进行，因此Q＜K，C项正确；催化剂能同等程度地降低正、逆反应的活化能，加快化学反应速率，使v1、v2都增大，D项正确。
2.[全国Ⅰ高考改编]Bdensteins研究了下列反应：2HI（g）⇌H2（g）＋I2（g） ΔH＞0
在716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x（HI）与反应时间t的关系如下表：
由上述实验数据计算得到v正～x（HI）和v逆～x（H2）的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为 A、E （填字母）。
解析 升高温度前达到平衡时x（HI）＝0.784，由“三段式”法知x（H2）＝0.108。升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡正向移动，HI的物质的量分数减小，H2的物质的量分数增大，分析题图，反应重新达到平衡时，相应的点分别是A、E。
思维导引
命题点2 物质参数－时间图
3.含氮化合物是化工、能源、环保等领域的研究热点。合成尿素[CO（NH2）2]的反应为2NH3（g）＋CO2（g）⇌H2O（l）＋CO（NH2）2（s） ΔH＝－134 kJ/ml。向恒容密闭容器中按物质的量之比4∶1充入NH3和CO2，保持温度不变，测得CO2的转化率随时间的变化情况如图所示。
（1）A点的逆反应速率 ＜ B点的正反应速率（填“＞”“＜”或“＝”）。
（2）下列叙述中不能说明该反应达到平衡状态的是 C （填字母，下同）。
A.体系压强不再变化
B.混合气体平均摩尔质量不再变化
C.NH3的消耗速率和CO2的消耗速率之比为2∶1
D.固体质量不再发生变化
（3）工业上合成尿素时，既能加快反应速率，又能提高平衡转化率的措施有 D 。
A.升高温度
B.加入催化剂
C.将尿素及时分离出去
D.增大反应体系的压强（缩小容器体积）
解析 （1）由题图可知，A点时反应未达平衡，在形成平衡的过程中，逆反应速率增大，平衡时正、逆反应速率相等，则A点的逆反应速率小于B点的正反应速率。（2）该反应为气体分子数减小的反应，恒温恒容条件下，体系压强不再变化说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故A不符合题意；该反应的反应物均是气体，生成物均不是气体，且反应物不是按方程式比例投放，所以平衡前混合气体平均摩尔质量是变量，当混合气体平均摩尔质量不再变化说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B不符合题意；NH3的消耗速率和CO2的消耗速率之比始终为2∶1，无法判断反应是否达到平衡状态，故C符合题意；固体质量不再发生变化说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D不符合题意。（3）该反应的正反应为放热反应，升高温度，反应速率加快，平衡向逆反应方向移动，平衡转化率减小，故A错误；加入催化剂，反应速率加快，化学平衡不移动，平衡转化率不变，故B错误；尿素是固体，将尿素及时分离出去，反应速率不变，化学平衡不移动，平衡转化率不变，故C错误；该反应为气体分子数减小的反应，增大反应体系的压强（缩小容器体积），反应速率加快，平衡向正反应方向移动，平衡转化率增大，故D正确。
4.[c－t图][2021广东]反应X2Z经历两步：①XY；②Y2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是（ D ）
A.a为c（X）随t的变化曲线
B.t1时，c（X）＝c（Y）＝c（Z）
C.t2时，Y的消耗速率大于生成速率
D.t3后，c（Z）＝2c0－c（Y）
解析 反应X2Z分①XY和②Y2Z两步进行，随着反应不断进行，X的浓度逐渐减小，Y的浓度先增加后减小，Z的浓度逐渐增大，据此可判断：
结合上述分析可知a表示c（X）随t的变化曲线，A项正确；t1时图像中X、Y、Z的物质的量浓度变化曲线相交一点，即物质的量浓度相等，B项正确；t2时Y的物质的量浓度在减小，说明Y的消耗速率大于生成速率，C项正确；从图中可以看出t3后，X的浓度为0，若X全部生成Z，则c（Z）＝2c0，但体系中存在一定量Y，由反应②可知，体系中c（Z）＝2c0－2c（Y），D项错误。
命题点3 物质参数－温度（压强）图
5.[α－T（p）图][北京高考]反应：2H2SO4（l）2SO2（g）＋O2（g）＋2H2O（g） ΔH＝＋550 kJ·ml－1。
它由两步反应组成：
i.H2SO4（l）SO3（g）＋H2O（g） ΔH＝＋177 kJ·ml－1；
ii.SO3（g）分解。
L（L1、L2）、X可分别代表压强或温度。如图表示L一定时，ii中SO3（g）的平衡转化率随X的变化关系。
（1）X代表的物理量是 压强 。
（2）判断L1、L2的大小关系，并简述理由： L1＜L2，SO3（g）分解的热化学方程式为2SO3（g）⇌2SO2（g）＋O2（g） ΔH＝＋196 kJ·ml－1，当压强一定时，温度升高，SO3的平衡转化率增大 。
解析 （1）根据盖斯定律得出2SO3（g）⇌2SO2（g）＋O2（g） ΔH＝＋196 kJ·ml－1，该反应是吸热反应，若X为温度，当压强不变，升高温度时，SO3的平衡转化率增大，不符合题图中曲线的变化趋势；该反应为气体分子数增大的反应，若X为压强，当温度不变增大压强时，平衡向逆反应方向移动，SO3的平衡转化率减小，符合题图中曲线的变化趋势，所以X为压强，L为温度。（2）该反应为吸热反应，若压强不变升高温度，则SO3的平衡转化率增大，所以L2＞L1。
6.[2023湖北]C•40H19（g）⇌C40H18（g）＋H·（g）及C•40H11（g）⇌C40H10（g）＋H·（g）反应的ln K（K为平衡常数）随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，ln K＝－ΔHRT＋c（R为理想气体常数，c为截距）。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是 反应前后化学键的变化相同，反应热ΔH近似相等 。
解析 图中两条线几乎平行，说明两条线的斜率近似相等，即两反应的ΔH基本相等。课标要求
核心考点
五年考情
核心素养对接
1.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义。了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。通过实验探究，了解浓度、压强、温度对化学平衡状态的影响。
2.知道化学反应速率的表示方法，了解测定化学反应速率的简单方法。通过实验探究，了解温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响。知道化学反应是有历程的，认识基元反应活化能对化学反应速率的影响。
3.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义
化学反应速率与化学平衡的图像
2023海南，T13；2023湖北，T19；2022全国甲，T28； 2022全国乙，T28；2021湖南，T11；2021北京，T14；2021重庆，T17；2021天津，T16；2021福建，T13；2021江苏，T18；2020全国Ⅰ，T28；2019北京，T27
变化观念与平衡思想：能从反应图像中提取信息，建立物质、外界条件与化学反应方向、限度和速率的关系；能联系v－t图像中反应速率的变化与平衡移动关系分析平衡移动问题；能联系物质参数－时间/温度（压强）图像中多个量从多角度分析解决多个平衡移动问题
命题分析预测
1.高考中常以图像、表格等为载体，主要考查反应速率的影响因素及相关计算、平衡常数的计算和应用等，考查考生提取信息、分析问题、解决问题的能力。
2.来自于实际科学研究的反应历程或反应机理图像是2025年高考的命题热点，主要考查催化剂、活化能、反应热等。多平衡体系的图像题是近年高考的命题趋势，考生应予以重视
改变条件
c（SO2）增大
c（O2）减小
c（SO3）增大
c（SO3）减小
增大压强
v－t图
平衡移动方向
[1] 正反应方向
[2] 逆反应方向
[3] 逆反应方向
[4] 正反应方向
[5] 正反应方向
改变条件
减小压强
升高温度
降低温度
使用催化剂
v－t图
平衡移动方向
[6] 逆反应方向
[7] 逆反应方向
[8] 正反应方向
[9] 不移动
浓度－时间图
（t1时刻反应达到平衡）
含量－时间图
（m用催化剂，n不用催化剂）
（T2＞T1，正反应为吸热反应）
（T2＞T1，正反应为放热反应）
（p1＞p2，正反应为气体分子数减小的反应）
（p1＞p2，正反应为气体分子数增大的反应）
常规
类型
特殊
类型
平衡点（拐点）前看反应速率——浓度、压强、温度、催化剂影响反应速率
平衡点（拐点）后看平衡移动——浓度、压强、温度影响平衡移动
曲线甲表示正反应为[10] 放热 反应
曲线乙表示正反应为[11] 吸热 反应
t/min
0
20
40
60
80
120
x（HI）
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
x（HI）
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784