第05讲 化学反应速率与化学平衡图像（课件）-2025年高考化学一轮复习讲练测（新教材新高考）

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化学反应速率与化学平衡图像
物质的量(或浓度)-时间图像
①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。
②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。
③若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。
速率-压强(或温度)图像
反应过程中组分含量或浓度与温度的关系图像
化学平衡曲线外的非平衡点分析
投料比与转化率或产率相关图像
转化率(或百分含量)一时间一温度(或压强)图像
“先拐先平，数值大”
考向1 考查速率-时间图像
考向2 考查速率—压强(或温度)图像
考向1 考查转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像的分析判断
考向2 考查恒温线或恒压线图像的分析判断
考向3 考查浓度或物质的的量-时间图像
考向3 考查组分含量、浓度或物质的量与温度的关系图像的分析判断
考向4 考查化学平衡曲线外的非平衡点分析
反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大
这类图像中曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强或温度增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。
1.识图(以c-t图为例)
某一时刻曲线的斜率k大小表示该时刻反应的速率快慢
(1)由图像得出的信息
①______是反应物，___是产物。
(2)根据图像可进行如下计算
②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_____________________。
4.易错提醒：解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。
知识点4 化学速率图像分析
1.识图(以“渐变”类v－t图像为例)
(1)看图像中正、逆反应速率的变化趋势,看二者是同等程度的变化，还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂角度考虑，若是不同程度的变化,可从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。
(2)对于反应速率变化程度不相等的反应,要注意观察改变某个条件瞬间，正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律，加以筛选、验证、排除。
【例1】（2024·辽宁抚顺·模拟）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出的正确结论是(　　)
A.反应在c点达到平衡状态B.反应物浓度：a点小于b点C.反应物的总能量低于生成物的总能量D.Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
v正=v逆，平衡时v需保持不变
a到b时v正增加，反应物浓度随时间不断减小
反应物浓度：a点＞b点
等体反应，改变压强，平衡不移动(同理得浓度不会影响平衡移动)
升温v正、v逆都增加，故a到c温度上升v正增加，后面随着温度越高v正反而减少，说明是放热反应，温度上升反应逆向移动
ΔH=E生成物-E反应物
v正：a～b段＞b～c段，消耗的二氧化硫：a～b段＞b～c段
Ⅲ.v正、v逆都突然增大，且增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体分子数不变的反应压缩体积(即增大压强)。
(1)处于平衡状态的时间段是_______(填字母，下同)。
t1时刻________；t3时刻________；t4时刻________。
(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是___。
(4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。
【例2】可逆反应mA(g)⇌nB(g)+pC(s)；△H=Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合如图中的两个图象，以下叙述正确的是(　　)
A．m＞n，Q＜0B．m＞n+p，Q＞0C．m＞n，Q＞0D．m＜n+p，Q＜0
T↑，v逆＞v正，平衡逆向移动，Q＜0
p↑，v正＞v逆，平衡正向移动，p反应物＞p生成物
曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。如图中交点A是平衡状态，压强增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。
【变式训练1】下列各图是温度(或压强)对2A(s)＋2B(g) 2C(g)＋D(g)　ΔH<0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是(　　)
【解析】A和B图中自变量为温度，温度越高，速率越快，B项错误；升温时平衡向吸热方向移动，逆反应速率大于正反应速率，A项错误；
C． D．
【解析】C、D图中自变量为压强，压强越大，速率越快，D项错误；增加压强，平衡向气体分子数减小方向移动，也就是向逆反应方向移动，逆反应速率大于正反应速率，C项正确。
【变式训练2】（23-24高三上·四川·期中）某恒容密闭容器中充入一定量SO2和O2进行反应： 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0，图甲表示反应速率(v)与温度(T) 的关系、图乙表示 T1 时，平衡体系中SO2的体积分数与压强(p)的关系。下列说法正确的是（    ）
A．图甲中，曲线1表示正反应速率与温度的关系B．图乙中，a、b两点的反应速率：v(a)>v(b)C．图甲中，d点时，混合气体的平均摩尔质量不再改变D．图乙中，c点的正、逆反应速率：v(逆) < v(正)
【解析】A．反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)△H＜0，正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，逆反应速率大于正反应速率，则曲线1表示逆反应速率与温度的关系，故A错误；B．温度恒定时，a、b两点对应的压强是b的大，压强越大，反应速率越快，a、b两点对应的反应速率：va＜vb，故B错误；C．d点表示温度为T0时，正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡，则混合气体的平均摩尔质量不再改变，故C正确；D．c点时，二氧化硫的含量小于平衡时的含量，反应需要向生成二氧化硫的方向进行，即向逆反应方向进行，所以v(逆)＞v(正)，故D错误；故选C。
【例3】(2024·河南洛阳·模拟)100 ℃时，向某恒容密闭容器加入1.6 ml·L－1的Q后会发生如下反应：2Q(g)⇌M(g)。其中M的物质的量浓度随时间的变化如图所示。下列说法错误的是(　　)
Q为反应物，初始v消耗最大，v生成最小随着反应进行，v消耗减慢，v生成增大
恒容密闭，加入惰性气体，Q、M的浓度不变，与原平衡体系等效
①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量 ④升温 ⑤降温 ⑥加催化剂
A.其他条件不变，t≥t3时萃取反应已停止
B. c(H+)增大，萃取反应平衡向左移动，平衡常数减小
知识点1 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。
知识点2 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)
(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。
知识点3 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。
3.投料比与转化率或产率相关图像
知识点4 化学平衡图像分析
自变量随因变量的变化趋势
即识别图像类型，一看“面”（理清横坐标、纵坐标表示的含义）；二看“线”（分析曲线的走向和变化趋势，它与横坐标、纵坐标的关系）；三看 “点”（重点分析特殊点—起点、拐点、交点、终点的含义）；四看是否要作辅助线（如等温线、等压线等），五看定量图像中有关量的多少问题。
即分析可逆反应方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。
(1)“先拐先平”与速率快慢的误区：在反应速率与化学平衡图像中，我们容易错误认为曲线先出现拐点，则反应速率一定快，由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点，先平衡，即常说的“先拐先平”，但比较反应速率快慢时，应该依据曲线斜率的大小，斜率大，反应速率快，如下面图像，尽管曲线b先平衡，但其反应速率小于曲线a对应的速率。
【例1】（2024·湖南·模拟预测）研究NOx之间的转化对控制大气污染具有重要意义，已知：N2O4(g) 2NO2(g) ΔH＞0。如图所示，在恒容密闭容器中，反应温度为T1时，c(N2O4)和c(NO2)随t变化曲线分别为Ⅰ、Ⅱ，改变温度到T2，c(NO2)随t变化为曲线Ⅲ。下列判断正确的是( )
考向1 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像的分析判断
Ⅰ.表示T2>T1，正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动。Ⅱ.表示p2>p1，反应物A的转化率减小，说明正反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动。Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体体积不变的可逆反应，a增大了压强(即压缩体积)。
【变式训练1】（2024·湖北孝感·模拟）在其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g) cC(g)的平衡的变化图像如下(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率)，据此分析下列说法正确的是(　　)
A.在图像反应Ⅰ中，说明正反应为吸热反应B.在图像反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的ΔS>0C.在图像反应Ⅱ中，说明该正反应为吸热反应D.在图像反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能自发进行
下列说法正确的是( )
考向2 恒温线或恒压线图像的分析判断
“定一议二”。在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系。
考向3 组分含量、浓度或物质的量与温度的关系图像的分析判断
(物质组分之间的数量关系)
(改变条件前后同一物质的数量关系)
考向4 考查化学平衡曲线外的非平衡点分析
B.升高温度和增大压强均能提高反应I中HCl的平衡转化率
(1)改变投料比相当于增加一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率升高，而自身的转化率降低。(2)当按化学反应方程式的计量数之比投入反应物，各组分的平衡转化率相同，平衡时产物的体积分数最大。
C.反应状态达A点时，只有使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂才能提高CH3OCH3的选择性
根据“三段式”计算平衡常数K：
，故D正确；故答案选D。
A，从图示可以看出，平衡时升高温度，氢气的物质的量减少，则平衡正向移动，说明该反应的正反应是吸热反应，即△H>0，故A错误；B.从图示可以看出，在恒容密闭容器中，随着温度升高氢气的平衡时的物质的量减少，则平衡随着温度升高正向移动，水蒸气的物质的量增加，而a曲线表示的是物质的量不随温度变化而变化，故B错误；C.容器体积固定，向容器中充入惰性气体，没有改变各物质的浓度，平衡不移动，故C正确；D.BaSO4是固体，向平衡体系中加入BaSO4，不能改变其浓度，因此平衡不移动，氢气的转化率不变，故D错误，故选C。