文档文本内容
2-3 百分含量(体积分数)-时间图像
图像为多曲线变化图,横坐标为时间(t),纵坐标为组分的体积分数或物质的量分数;
反应体系常涉及连续反应、竞争反应、平行反应或可逆反应;
题目选项中常考查反应速率、平衡常数、催化剂、温度影响、转化率、反应机理等;
图像中常出现交点、极值点、平台段等关键点,需结合化学反应原理进行分析。
考查知识:
化学反应速率与化学平衡的基本原理;
速率方程、平衡常数的计算与理解;
催化剂、温度、浓度对反应速率和平衡的影响;
反应机理与中间产物的判断;
物质守恒与元素守恒的应用。
考查能力:
图像分析能力:从曲线趋势、交点、极值中提取信息;
逻辑推理能力:结合反应原理判断反应方向、速率大小、平衡状态;
定量计算能力:利用图像数据进行转化率、速率、平衡常数的计算;
综合判断能力:识别选项中与图像或原理不符的表述。
第一步 看反应,明类型
判断是连续反应、竞争反应还是平行反应;
写出可能发生的化学反应方程式。
第二步 看图线,找关键
识别每条曲线代表的物质;
找出曲线的起点、终点、交点、极值点、拐点;
判断反应阶段:快速平衡、慢反应、达到平衡等。
第三步 结合原理,分析选项
利用勒夏特列原理判断温度、压强、浓度对平衡的影响;
利用速率方程判断速率常数、反应级数;
利用平衡常数判断反应方向与限度;
利用元素守恒验证物质变化是否合理。
第四步 逐一验证,排除错误
对每个选项进行逻辑与定量验证;
特别注意“下列说法错误的是”类题目,避免惯性思维。
类别
内容
反应速率
v = Δc/Δt,速率方程 v = k·c^m,k 与 T、催化剂有关
化学平衡
Kc、Kp、Kx(物质的量分数平衡常数),Qc 与 K 判断方向
平衡移动
勒夏特列原理:温度、压强、浓度对平衡的影响
催化剂
降低活化能,加快反应速率,不改变平衡位置
热力学
ΔG = ΔH - TΔS < 0 自发,放热反应 ΔH < 0
连续反应
中间产物先增后减,最大点时 v(生成) = v(消耗)
物料守恒
元素含量守恒,用于计算转化率、产物量
错误类型
说明
纠正方法
误判曲线对应物质
将中间产物误认为最终产物
结合反应机理判断曲线身份
混淆速率与平衡
认为催化剂改变平衡常数
明确催化剂只影响速率
忽略热力学符号
ΔH、ΔS 正负判断错误
结合反应自发性和温度判断
极值点理解错误
认为极值点就是平衡点
极值点只是该物质最大点,不一定平衡
计算不守恒
忽略元素守恒或物料守恒
列出元素或物料守恒式再计算
【典例】
【审题】
1.(2025·安徽·高考真题)恒温恒压密闭容器中,
时加入
,各组分物质的量分数x 随反应时间t 变化的曲线如图(反应速
率
,k 为反应速率常数)。
下列说法错误的是
A.该条件下
B.
时间段,生成M 和N 的平均反应速率相等
C.若加入催化剂,
增大,
不变,则
和
均变大
D.若
和
均为放热反应,升高温度则
变大
识别反应类
型
题目提示有
两个反应路径生成M 和N,属于竞
争反应;
反应速率与
物质的量分数成正比,说明为一
级反应。
分析图像特
征
M 和N 的曲
线从0 开始上升,A 的曲线下降;
M 和N 在某
一时刻后趋于稳定,说明反应达
到平衡;
M 的最终分
数高于N,说明更利于生成M。
结合原理判
断选项
A 选项:通过反应①和②相减得到总
反应,计算K,正确;
B 选项:在t₁→t₂ 段,M 和N 的物质的
量增加相同,平均速率相等,正确;
C 选项:催化剂不改变平衡,故x(M)
平衡值不变,错误;
D 选项:两个反应均为放热,升温平
衡左移,A 的分数增大,正确。
结论
错误选项为C,因其违背了催化剂不
改变平衡的基本原理。
1.(2024·广西·高考真题)573K、高压条件下,一定量的苯甲腈在密闭容器中发生连续水解:
(苯甲腈)
(苯甲酰胺)
(苯甲酸)。如图为水解过程中上述三者(分别用
表示)的物质的量分数
随时间的变化曲线,其中
。下列说
法错误的是
A.水解产物除了
还有
B.
点时
C.
在15min 前基本不变,15min 后明显增大,可能是水解产物对生成
的反应有催化作用
D.任意25min 时间段内存在
2.(23-24 高三下·安徽黄山·阶段练习)已知:
。实验测得速率方程
为v 正=k 正c(NO)·c(O3),v 逆=k 逆c(NO2)·c(O2)(k 正、k 逆为速率常数,只与温度、催化剂有关,与浓度无
关)。向2L 恒容密闭容器中充入0.4molNO(g)和0.6molO3(g)发生上述反应,测得NO 的体积分数x(NO)
与温度和时间的关系如图所示。下列说法正确的是
A.正、逆反应活化能的大小关系为Ea(正)>Ea(逆)
B.b 点NO 的转化率为80%
C.T1温度下的
<T2温度下的
D.化学反应速率:vc (正)>va (逆)>vb (逆)
3.(2025·湖南长沙·三模)南京理工大学朱卫华等人提出了一种基于单簇催化剂还原
的反应,主要反
应如下:
i.
ii.
iii.
在T℃、100
反应条件下,向密闭容器中充入
和
,发生上述反应,测得含氮元素占比
[如
的含氮元素占比
]与时间的关系如图,95min 时体系达到
平衡。已知:反应ii 为快速平衡,可认为不受慢反应i、iii 的影响;
为用物质的量分数表示的平衡
常数。下列说法错误的是
A.反应i 的
B.曲线b 表示
的含氮元素占比
C.0~45min 内,
的平均反应速率约为
D.若选择对反应i 更高效的催化剂,则G 点将移向E 点
4.(2025·湖南长沙·二模)煤化工等行业废气普遍含有硫化氢,需回收处理并加以利用。在
,向体积
恒定的密闭容器中充入
和
,发生反应
①
②
③
含硫元素占比[如
的含硫元素占比
与时间的关系如图所示。
已知:反应①快速平衡。下列说法不正确的是
A.图中曲线c 表示
的含硫元素占比与时间的变化关系
B.若反应开始时增大反应物的浓度,则M 点将移向N 点
C.若
时达到平衡,则平衡时生成
的物质的量为
D.反应①的平衡常数