鲁科版 (2019)选择性必修1第2章 化学反应的方向、 限度与速率微项目 探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇——化学反应选择与反应条件优化导学案

微专题6　化学反应速率及平衡图像分析

1．求解化学反应速率图像的一般步骤

(1)看图：弄清纵、横坐标的含义。

(2)看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平。

(3)看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如与坐标轴的交点、曲线的交点、折点、最高点与最低点等。

(4)看变化：弄清是浓度变化、温度变化还是转化率的变化。

2．分析解答化学平衡图像应注意的事项

化学平衡的有关图像是中学化学中基础图像知识的一个重要方面，它能把抽象的化学平衡理论形象、直观地表述出来。学生能熟练地解答化学图像问题，也是现行教学大纲的要求。分析解答化学平衡图像问题要注意以下几点：

(1)看懂图像：一看面(横坐标与纵坐标)；二看线(线的走向、变化的趋势)；三看点(线的起点、交点及拐点)；四看要不要作辅助线(如等温线、等压线)。

(2)联想规律：联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律，要求熟练准确。

(3)方法技巧：①利用图像判断外界条件对平衡的影响时，必须找准是一种平衡状态到另一种平衡状态的变化。②平衡图像曲线上的每一个点都代表在该条件下体系的平衡状态，而曲线外的点表示该条件下体系未达到平衡。

【例题】　某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反应A(g)＋xB(g)2C(g)，达到平衡后，只改变一个反应条件，测得容器中各物质的浓度、反应速率随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．30 min时降低温度，40 min时升高温度

B．0～8 min内A的平均反应速率为0.16 mol·L－1·min－1

C．化学方程式中的x＝1，正反应为吸热反应

D．20～40 min内该反应的平衡常数值恒为4

D　[由图1可知，30 min时A、B、C的浓度均减小，即此时扩大容器体积，而平衡没有发生移动，故x＝1，A项错误；由图2可知，40 min时正、逆反应速率均高于原平衡速率，且v(逆)＞v(正)，故40 min时温度升高，且正反应为放热反应，C项错误；0～8 min内Δc(A)＝(2.0－1.36)mol·L－1＝0.64 mol·L－1，所以v(A)＝＝0.08 mol·L－1·min－1，B项错误；20～40 min内温度不变，故K＝＝4，D项正确。]

1．T ℃时，在2 L的密闭容器中，气体X、Y和Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列描述正确的是(　　)

A．容器中发生反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g)

B．0～10 s内，X表示的平均化学反应速率为0.04 mol·L－1·s－1

C．使用催化剂只能加快0～10 s内的反应速率

D．0～4 s内的平均反应速率小于0～10 s内的平均反应速率

B　[由题图可知，反应在10 s时达到化学平衡，此时X、Y分别减少了0.8 mol、0.8 mol，Z增加了1.6 mol，所以反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，A错误；0～10 s内，X表示的平均化学反应速率为＝0.04 mol·L－1·s－1，B正确；使用催化剂不仅加快平衡前的反应速率，平衡后的反应速率也加快，C错误；随着反应的进行，反应物浓度减小，反应速率减小，所以0～4 s内的平均反应速率大于0～10 s内平均反应速率，D错误。]

2．下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是(　　)

A．a是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应ΔH<0

B．b是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像，曲线Ⅰ是使用催化剂时的曲线

C．c是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像，压强p1>p2

D．d是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像

B　[根据图像a，升高温度，平衡正向移动，正反应ΔH>0，A错；b图像中，使用催化剂，反应速率加快，先达到平衡，B正确；c图像中，此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应，改变压强不影响平衡状态，即不影响A的转化率，且由于不断加入B，A的转化率增大，C错；d图像中，反应实质是

Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，K＋和Cl－不参加化学反应，KCl浓度增大不影响化学平衡，D错。]

3．用Na2FeO4溶液氧化废水中的还原性污染物M，为研究降解效果，设计如下对比实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响，实验测得M的浓度与时间的关系如图所示：

下列说法正确的是(　　)

A．实验①在15 min内M的降解速率为1.33×10－2mol·L－1·min－1

B．若其他条件相同，实验①②证明升高温度，M的降解速率增大

C．若其他条件相同，实验①③证明pH越大，越有利于M的降解

D．实验②④说明M的浓度越小，M的降解速率越慢

B　[根据化学反应速率的表达式可知，v(M)＝＝≈1.33×10－5mol·L－1·min－1，A错误；其他条件相同，①②的反应温度不同，②的反应温度高于①，而降解相同量的M时，②所用时间小于①，说明②的降解速率大，B正确；其他条件相同，①③的pH不同，③的pH大于①，在相同时间段内，①中M的浓度变化大于③，说明①的降解速率大于③，说明pH越大，越不利于M的降解，C错误；②④这两组实验的反应温度不同，初始浓度也不同，无法比较浓度对此反应的影响，D错误。]

4．在20 L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，发生：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH。测得CO的转化率随温度的变化及不同压强下CO的变化、p2和195 ℃时n(H2)随时间的变化结果如图表所示。下列说法正确的是

(　　)

p2和195 ℃时，n(H2)

A．0～3 min，平均速率v(CH3OH)＝0.8 mol·L－1·min－1

B．p1＜p2，ΔH＞0

C．在p2及195 ℃时，该反应的平衡常数为25(mol·L－1)－2

D．在B点时，v(正)＞v(逆)

C　[A项，0～3 min，Δn(H2)＝4 mol，Δc平(H2)＝＝0.2 mol·L－1，v(H2)＝，则v(CH3OH)≈0.033 mol·L－1·min－1，错误；B项，由任意一条曲线知，随温度升高，CO转化率减小，故ΔH＜0，由于增大压强时，平衡右移，故p1＜p2，错误；C项，达到平衡时，CO、H2、CH3OH的平衡浓度为0.1

mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1，K＝＝(mol·L－1)－2＝(mol·L－1)－2＝25(mol·L－1)－2，正确；D项，从B到A点，CO转化率减小，故v(正)＜v(逆)，错误。]