第27讲化学反应速率、平衡图像（讲义）（原卷版）_05高考化学_2024年新高考资料_1.2024一轮复习_2024年高考化学一轮复习讲练测（新教材新高考）_第27讲化学反应速率、平衡图像（讲义）

第 27 讲 化学反应速率、平衡图像 目录 考情分析 的关系图像 网络构建 【提升·必考题型归纳】 考向1 考查转化率(或百分含量)—时间—温 考点一 速率图像 度(或压强)图像的分析判断 【夯基·必备基础知识梳理】 考向2 考查恒温线或恒压线图像的分析判断 知识点1 速率—时间图像 考向3 考查组分含量或浓度与温度的关系图 知识点2 速率—压强(或温度)图像 像的分析判断 知识点3 物质的量(或浓度)—时间图像 考向4 考查化学平衡曲线外的非平衡点分析 【提升·必考题型归纳】 考向1 考查速率-时间图像 考点三 图像类分析方法 考向2 考查速率—压强(或温度)图像 【夯基·必备基础知识梳理】 考向3 考查浓度或物质的的量-时间图像 知识点1 速率图像分析 考点二 平衡图象 知识点2 平衡图像分析 【夯基·必备基础知识梳理】 【提升·必考题型归纳】 知识点1 转化率(或百分含量)—时间—温度 考向1 考查化学反应速率图像分析 (或压强)图像 考向2 考查化学平衡综合图像分析 知识点2 恒温线或恒压线图像 真题感悟 知识点3 反应过程中组分含量或浓度与温度 考点要求 考题统计 考情分析 分析近三年的高考试题，高考命题在本讲有以下规律： 2023山东卷14题，4分 速率图像 化学反应速率和化学平衡图像分析类试题经常涉及的图像类型有 2022河北卷13题，3分 含量—时间—温度(压强)图像、恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活， 难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分 2021辽宁卷12题，3分 析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决 问题。图像作为一种思维方法在解题过程中也有着重要作用，可 以将一些较为抽象的知识，转化为图像，然后进行解决。注意掌 2023湖南卷13题，4分 握从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关 平衡图像 2022广东卷13题，4分 的问题，如反应速率、反应转化率、产率，提高转化率的措施 2021江苏卷14题，3分 等；从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等。考点一 速率图像 知识点1 速率—时间图像 1.“渐变”类v－t图像 图像 分析 结论 t 时v′ 突然增大，v′ 逐渐增大；v′ ＞v′ t 时其他条件不变，增大反 1 正 逆 正 1 ，平衡向正反应方向移动 应物的浓度 逆 t 时v′ 突然减小，v′ 逐渐减小；v′ ＞v′ t 时其他条件不变，减小反 1 正 逆 逆 1 ，平衡向逆反应方向移动 应物的浓度 正 t 时v′ 突然增大，v′ 逐渐增大；v′ ＞v′ t 时其他条件不变，增大生 1 逆 正 逆 1 ，平衡向逆反应方向移动 成物的浓度 正t 时v′ 突然减小，v′ 逐渐减小；v′ ＞v′ t 时其他条件不变，减小生 1 逆 正 正 1 ，平衡向正反应方向移动 成物的浓度 逆 2.“断点”类v－t图像 图像 升高 降低 升高 降低 温度 适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应 t 时刻所 1 改变的条 增大 减小 增大 减小 件 压强 适合正反应为气体物质的量增大的 适合正反应为气体物质的量减小的反 反应 应 3.“平台”类vt图像 图像 分析 结论 t 时其他条件不变使用催化剂 1 t 时v′ 、v′ 均突然增大且v′ t 时其他条件不变增大反应体 1 正 逆 正 1 ＝v′ ，平衡不移动 系的压强且m＋n＝p＋q(反应前后 逆 气体体积无变化) t 时其他条件不变，减小反应 1 t 时v′ 、v′ 均突然减小且v′ 1 正 逆 正 体系的压强且m＋n＝p＋q(反应前 ＝v′ ，平衡不移动 逆 后气体体积无变化) 4.全程速率—时间图像 例如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：(1)AB段(v增大)， 反应放热，溶液温度逐渐升高， v 增大 。 (2)BC段(v减小)， 溶液中 c (H ＋ ) 逐渐减小， v 减小 。知识点2 速率—压强(或温度)图像 1.对于速率～温度曲线，温度改变后，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。即吸热大变，放热小 变。以mA＋nB pC＋qD；△Ｈ＝Ｑ为例 2.对于速率～压强曲线，压强改变后，气体体积之和大的一侧反应速率变化大，气体体积之和小的一侧反 应速率变化小。以mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例 【名师点拨】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。 知识点3 物质的量(或浓度)—时间图像 这类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。 1、识图：在c-t图中，一般横坐标表示时间，纵坐标表示浓度或物质的量等变化，分析图时要抓住随着时 间的变化曲线的基本走势问题，其重点及易错点应抓住曲线的斜率，某一时刻曲线的斜率大小就表示该时 刻反应的速率快慢，曲线越陡表示反应的速率越大，曲线越平缓表示反应的速率越小。 2、规律：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。 3、实例：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 (1)由图像得出的信息 ①_________是反应物，_________是产物。 ②t s时反应达到_________状态，X、Y并没有全部反应，该反应是_________反应。 3③0～t s时间段：Δn(X)＝_________mol，Δn(Y)＝_________mol，Δn(Z)＝_________mol。 3 (2)根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如 v(X)＝ mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 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。 考向1 考查速率-时间图像 例1.在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2A（g）＋B（g） 3C（g）；ΔH<0，某研究小组研究了 其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是溶液进行下列实验，结合实验，下 列说法正确的是 A．图Ⅰ表示的是 t 时刻增大反应物的浓度对反应速率的影响 1 B．图Ⅱ表示的一定是 t 时刻加入催化剂后对反应速率的影响 1 C．图Ⅲ表示的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高 D．图Ⅲ表示的是不同催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高 【变式训练】如图表示反应2SO (g)＋O 2SO (g)+Q的正反应速率随时间的变化情况，试根据 2 2 3 图中曲线判断下列说法可能正确的是 A．t 时只减小了压强； 1 B．t 时只降低了温度； 1 C．t 时增加了SO 和O 的浓度，平衡向正反应方向移动； 1 2 2 D．t 时减小SO 浓度的同时，增加了SO 的浓度； 1 2 3考向2 考查速率—压强(或温度)图像 例2.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( ) A． B． C． D． 【变式训练】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＜0 B．m＞n+p，Q＞0 C．m＞n，Q＞0 D．m＜n+p，Q＜0 考向3 考查浓度或物质的的量-时间图像 例3．（2023·天津南开·南开中学校考模拟预测）向 刚性容器中投入 与 (足量)发生反应： (相对分子质量：M大于N)。测得不同温度下 体积分数 随时间t的 变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A． 内， B．温度升高，容器内气体的密度减小 C． ℃，再投入 ，平衡时 D． 【变式训练】（2023·河北邢台·统考一模）室温下，某溶液初始时仅溶有M，同时发生以下两个反应：① ；② 。反应①的速率可表示为 ，反应②的速率可表示为 ( 、 为速率常数)。体系中生成物浓度(c)随时间(t)变化的曲线如图所示。下列说法错误的是A．0~10s内，M的平均反应速率 B．温度不变，反应过程中 的值不变 C．反应①的活化能比反应②的活化能大 D．温度升高，体系中 的值减小 考点二 平衡图像 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。 1.识图：一般当转化率达到一个定值，即转化率或百分含量保持不变，该反应达到化学平衡，我们可以借 助图像中曲线的数值大小，进一步结合影响平衡的一些外界因素，分析整合，得出相关结论。已知不同温 度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的 大小及气体物质间的系数的关系。 2.规律：“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如图甲中T>T。 2 1 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如图乙中p>p。 1 2 ③若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。 3.实例：正确掌握图像中反应规律的判断方法 [以mA(g)＋nB(g) pC(g)中反应物A的转化率α 为例说明] A ①图甲中，T>T，升高温度，α 降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 2 1 A ②图乙中，p>p，增大压强，α 升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。 1 2 A③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。 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) 图①，若p>p>p ，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH＜0；图②，若T>T ，则正反应为放热反应。解 1 2 3 1 2 答此类图像问题，往往可作分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线——恒压线或恒温线，然后进行定一 议二，从而可解决问题。 2.规律：(1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物 A的转化率大小来判断平衡移动 的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的系数的大小关系。如乙中任取两条压强曲线研 究，压强增大，α 增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。 A (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及非平衡点图像 1.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 >v ，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 正 逆 (C%减小)，平衡逆向移动，ΔH<0。 2.化学平衡曲线外的非平衡点分析 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。 左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方 向移动才能达到平衡状态，所以，E点v >v ；则右下方(F点)v v(逆),若平衡逆移, v(正)0 B．550℃时，充入惰性气体将使v正>v逆 C．650℃时，反应达平衡后CO 的转化率为25.0% 2 D．925℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数K=24.0pa p 【变式训练】（2023·上海·模拟预测）体积均为2.0L的恒容密闭容器甲、乙、丙中，发生反应：CO(g) 2 +C(s) 2CO(g)，起始投料量如表，在不同温度下CO平衡浓度随温度变化如下图。下列说法正确的是 容器 n(CO)/mol n(C)/mol n(CO)/mol 2 甲 0.2 0.6 0 乙 0.4 0.8 0 丙 X<0.6 1 0 A．曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ对应的容器分别是乙、甲、丙 B．a、b、c三点所处状态的压强大小关系：p>p>p c b a C．1100K时，平衡时容器中混合气体的平均分子量大小关系：甲>乙>丙 D．1000K时，若起始向容器乙中加入CO、CO、C各1mol，则v >v 2 (正) (逆) 1．（2023·浙江·统考高考真题）一定条件下， 苯基丙炔( )可与 发生催化加成，反应如 下： 反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的 是A．反应焓变：反应I>反应Ⅱ B．反应活化能：反应I<反应Ⅱ C．增加 浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物I的比例 D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ 2．（2022·浙江·统考高考真题）在恒温恒容条件下，发生反应A(s)+2B(g) 3X(g)，c(B)随时间的变化 如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是 A．从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率 B．从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率 C．在不同时刻都存在关系：2v(B)=3v(X) D．维持温度、容积、反应物起始的量不变，向反应体系中加入催化剂，c(B)随时间变化关系如图中曲线 乙所示 3．（2022·江苏·高考真题）乙醇-水催化重整可获得 。其主要反应为 ， ，在 、 时，若仅考 虑上述反应，平衡时 和CO的选择性及 的产率随温度的变化如图所示。 CO的选择性 ，下列说法正确的是 A．图中曲线①表示平衡时 产率随温度的变化 B．升高温度，平衡时CO的选择性增大C．一定温度下，增大 可提高乙醇平衡转化率 D．一定温度下，加入 或选用高效催化剂，均能提高平衡时 产率 4．（2022·广东·高考真题）恒容密闭容器中， 在不同温度下达 平衡时，各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的 B．a为 随温度的变化曲线 C．向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动 D．向平衡体系中加入 ，H 的平衡转化率增大 2