第一单元 化学反应速率第一课时评课稿

化学反应速率与化学平衡图像解题方法

[突破方法]

1．化学平衡图像题的思维流程

2．解题步骤

3．解题技巧

(1)“定一议二”原则

在化学平衡图像中，了解纵轴、横轴和曲线所表示的三个物理量的意义。在确定横轴所表示的物理量后，讨论纵轴与曲线的关系，或在确定纵轴所表示的物理量后，讨论横轴与曲线的关系。

如反应2A(g)＋B(g)反应温度(T)]。

2C(g)达到化学平衡时，A的平衡转化率与压强和温度的关系如图1所示[纵轴为A的平衡转化率(α)，横轴为

定压看温度变化，升高温度曲线走势降低，说明A的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应。

定温看压强变化，因为此反应是反应后气体体积减小的反应，压强增大，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，故p2>p1。

(2)“先拐先平数值大”原则

对于同一化学反应在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡状态，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图2所示，α表示反应物的转化率)或压强较大[如图3所示，φ(A)表示反应物A的体积分数]。

图2：T2>T1，正反应放热。

图3：p1

(3)三看分析法

一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。

例1

[2017·河南郑州质检]一定条件下向某密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体，图甲表示各物质浓度随时间的变化，图乙表示反应速率随时间的变化，t2、t3、t4、t5时刻后各

改变一种条件，且改变条件均不同。若t4时刻改变条件是压强，则下列说法错误的是(

)

A．若t1＝15 s，则前15 s的平均反应速率v(C)＝0.004 mol·L－1·s－1

B．该反应的化学方程式为3A(g)B(g)＋2C(g) C．t2、t3、t5时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度

D．B的起始物质的量为0.04 mol 答案

C 解析

由题图甲可知，15 s内c(C)由0.05 mol·L－1升高到0.11 0.11－0.05 mol·L－1mol·L，则有v(C)＝＝0.004 mol·L－1·s－1，A正15 s－1确。由题图甲可知，t1时刻达到平衡状态时，Δc(A)、Δc(C)分别为0.09 mol·L－1、0.06 mol·L－1，则A、C的化学计量数之比为3∶2；由题图乙可知，t4时刻改变压强，正、逆反应速率同等程度变化，说明反应前后气体总分子数相等，从而推知该反应为3A(g)B(g)＋2C(g)，B正确。t2时刻正、逆反应速率均增大，可能是升高温度；t3时刻正、逆反应速率均同等程度增大，可能是加入了催化剂；t5时刻正、逆反应速率均增大，不可能是仅增大反应物浓度引起的，C错误。起始时0.1 mol加入0.1 mol C，此时c(C)＝0.05 mol·L，则容器容积为0.05 mol·L－1－1＝2 L；由题图甲可知，反应中消耗0.09 mol·L－1 A，则生成0.03 mol·L－1 B，故B的起始物质的量为0.05 mol·L－1×2 L－0.03 mol·L－1×2 L

＝0.04 mol，D正确。

例2

[2017·山东济宁期末]氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。

(1)在压强为0.1 MPa条件下，将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为甲醇的反应为CO(g)＋2H2(g)号)。

a．混合气体的密度不再变化

b．CO和H2的物质的量之比不再变化

c．v正(H2)＝v逆(CH3OH) d．CO在混合气体中的质量分数保持不变

②T1

℃时，在一个容积为5 L的恒压容器中充入1 mol CO、2 mol H2，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.75，则T1

℃时，CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K＝________。

③T1

℃时，在容积为5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO，nH2反应达到平衡时CH3OH的体积分数与的关系如图甲所示。温nCO度不变，当nH2＝2.5时，达到平衡状态，CH3OH的体积分数可能nCOCH3OH(g)

ΔH<0。

①下列有关叙述能说明该反应达到平衡状态的是________(填序是图像中的________点。

(2)用催化转化装置净化汽车尾气，装置中涉及的反应之一为2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。

①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系，得到如图乙所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是________。

②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图丙所示。则前10 s内，CO和NO百分含量无明显变化的原因是__________________________________。

答案

(1)①ad

②75

③F

(2)①400 K、1 MPa

②尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应所需的温度) 解析

(1)①恒压条件下进行反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，容器的容积不断变化，混合气体的总质量不变，则气体的密度不断变化，若混合气体的密度不再变化，则达到平衡状态，a正确；若按物质的量之比为1∶2 投入CO和H2的话，二者的物质的量之比一直不变，b错误；达到平衡时，v正(H2)＝2v逆(CH3OH)，c错误；CO在混合气体中的质量分数保持不变，则n(CO)保持不变，该反应达到平衡状态，d正确。

②T1

℃时，恒压容器中进行反应，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.75，则平衡时混合气体的总物质的量为1.5 mol；根据恒温恒压时，气体的体积之比等于其物质的量之比，此时容器的容积为5 L×1.5 mol＝2.5 L，则平衡时CO(g)、H2(g)、CH3OH(g)的浓度分3 mol别为0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1、0.3 mol·L－1，故T1

℃时，该反应的cCH3OH0.3平衡常数K＝＝＝75。

cCO·c2H20.1×0.22nH2nH2③T1

℃时，图甲中C点＝2，由2变为2.5，相当于nCOnCO增加H2的量，平衡正向移动，根据勒夏特列原理分析可知，n(CH3OH)增加量小于n总(气体)的增加量，则CH3OH的体积分数减小，故图中F点符合要求。

(2)①由图乙可知，在压强一定时，温度越低，NO的平衡转化率越高，故应选用400 K下进行反应；在400 K时，增大压强，NO的平衡转化率变化不大，故可选用较低压强下进行反应，降低对设备的要求，可选用压强为1 MPa的条件。

②汽车在冷启动时，发动机水温低，催化装置中催化剂未达到其理想的工作温度，反应2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)进行的程度较小，故CO和NO百分含量无明显变化。

2C(g)

ΔH>0，下列图像中，1．对于可逆反应A(g)＋2B(g)正确的是(

)

答案

A 解析

该反应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，A%减小，A正确；该反应的正反应为吸热反应，升高温度，v(正)、v(逆)均增大，平衡正向移动，则v(正)>v(逆)，B错误；升高温度，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，C错误；平衡后，增大压强，v(正)、v(逆)均增大，平衡正向移动，则v(正)>v(逆)，D错误。

2．下列叙述与图像相对应的是(

) A．图(1)是N2(g)＋3H2(g)B．图(2)中p2>p1，T1>T2

2NH3(g)的化学平衡图像，在t0时刻充入一定量的NH3，平衡逆向移动

C．图(3)表示的化学方程式为2A===B＋3C

D．图(4)对应反应2X(g)＋3Y(g)Y的百分含量

答案

B 2Z(g)

ΔH<0，y可以表示解析

在t0时刻充入一定量的NH3，v′(正)应与平衡点相连，A项错误；由先拐先平知p2>p1，T1>T2，B项正确；图(3)表示的是可逆反应，C项错误；温度升高，平衡逆向移动，Y的百分含量将增大，D项错误。

化学反应速率与化学平衡图像解题方法

专题训练

1.对于可逆反应2A(g)＋B(g)确的是(

) 2C(g)

ΔH<0，下列图像表示正

答案

C 解析

使用催化剂不会影响平衡，只能缩短达到平衡的时间，A项错误；温度升高，平衡逆向移动，A的转化率会降低，B项错误；温度越高，化学反应速率越快，达到平衡所用时间最短升高温度，平衡逆向移动，C的体积分数降低，C项正确；平衡常数只与温度有关，D项错误。

2.在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)列叙述正确的是(

) Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下

A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量

a－bB．T2下，在0～t1时间内，v(Y)＝

mol·L－1·min－1

t1C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆

D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小

答案

C 解析

依据题中图示，可看出T1>T2，由于T1时X的平衡浓度大，可推出该反应为放热反应。A项，M点与W点比较，X的转化量前者小于后者，故进行到M点放出的热量应小于进行到W点放出a－b的热量，A项错误；B项，2v(Y)＝v(X)＝

mol·L－1·min－1，B项t1错误；C项，T1>T2且M点的Y的浓度大于N点的，故M点v逆大于N点v逆，而M点v正＝v逆，所以M点v正大于N点v逆，C项正确；D项，恒容时充入X，压强增大，平衡正向移动，X的转化率增大，D项错误。

3．[2017·安徽合肥教学质量检测]在密闭容器中进行反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)

ΔH>0。下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(

)

答案

C 解析

正反应吸热，升高温度平衡向正反应方向移动，正反应速率大于逆反应速率，A错误；正反应吸热，升高温度平衡向正反应方向移动，Z的含量升高，B错误；升高温度或增大压强，平衡均向正反应方向进行，X的转化率升高，C正确；平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数为定值，D错误。

4．[2017·惠州调研]在2 L密闭容器中进行反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)

ΔH>0，测得c(H2O)随反应时间(t)的变化如图所示。下列判断正确的是(

)

A．0～5 min内，v(H2)＝0.05 mol·L－1·min－1

B．5 min时该反应的K值一定小于12 min时的K值

C．10 min时，改变的外界条件可能是减小压强

D．5 min时该反应的v(正)大于11 min时的v(逆)

答案

B 解析

由题图可知，0～5 min内Δc(H2O)＝0.50 mol·L－1，则有0.50 mol·L－1v(H2O)＝＝0.10 mol·L－1·min－1，v(H2)＝v(H2O)＝0.10 5 minmol·L－1·min－1，A错误；10 min时改变反应条件，c(H2O)逐渐减小至0.25 mol·L－1，说明反应正向移动，且反应速率加快，应由升高温度引起，则有K(5 min)

5．温度为T0时，在容积固定的密闭容器中发生反应：X(g)＋Y(g)Z(g)(未配平)，4 min时达到平衡，各物质浓度随时间变化的关系如图甲所示。其他条件相同，温度分别为T1、T2时发生反应，Z的浓度随时间变化的关系如图乙所示。下列叙述正确的是(

)

A．发生反应时，各物质的反应速率大小关系为v(X)＝v(Y)＝2v(Z) B．图甲中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5% C．T0时，该反应的平衡常数为33.3 D．该反应正反应的反应热ΔH<0 答案

C 解析

由图甲可知，平衡时，X、Y、Z的物质的量浓度变化量分别为0.25 mol/L、0.25 mol/L、0.5 mol/L，化学计量数之比等于反

应物、生成物的物质的量变化量之比，故反应为X(g)＋Y(g)2Z(g)；由图乙可知，温度为T1时先达到平衡，所以T1>T2，温度越高，平衡时Z的物质的量浓度越大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，升高温度平衡向吸热方向移动，故正反应为吸热反应。A项，由上述分析可知，反应为X(g)＋Y(g)2Z(g)，速率之比等于各物质的化学计量数之比，所以反应时各物质的反应速率大小关系为2v(X)＝2v(Y)＝v(Z)，错误；B项，由图甲可知，Y的起始浓度为0.4 mol/L，平衡时Y的物质的量浓度为0.15 mol/L，Y的浓度变化了0.25 mol/L，0.25 mol/L故平衡时Y的转化率为×100%＝62.5%，错误；C项，由0.4 mol/L图甲可知，平衡时，X、Y、Z的物质的量浓度分别为0.05 mol/L、c2Z0.520.15 mol/L、0.5 mol/L，K＝＝＝33.3，正确；DcX·cY0.05×0.15项，由上述分析可知，该反应正反应为吸热反应，故ΔH>0，错误。

6．[2017·天津河北区质检]I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)(

) －I－3(aq)，某I2、KI混合溶液中，c(I3)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)，下列说法不正确的是

A．温度为T1时，向该平衡体系中加入KI固体，平衡正向移动

B．反应I2(aq)＋I－(aq)I－3(aq)的ΔH<0 C．若T1时，反应进行到状态d时，一定有v正>v逆

D．状态a与状态b相比，状态b时I2的转化率更高

答案

D 解析

温度为T1时，加入KI固体，碘离子浓度增大，平衡向正

反应方向移动，故A正确；由图像中曲线的变化趋势可知，当温度升高时，I－3的物质的量浓度减小，说明升温平衡向逆反应方向移动，该反应的正反应为放热反应，反应I2(aq)＋I－(aq)I－3(aq)的ΔH<0，故B正确；反应进行到状态d时，反应未达到平衡状态，反应趋向于平衡，则反应向生成I－3的方向移动，则v正>v逆，故C正确；状态b相当于在状态a的基础上升高温度，该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，状态b时I2的转化率更低，故D错误。

7．工业上用下列反应合成甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在固定容积为2 L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变的情况下，研究温度对反应的影响，实验结果如图所示(注：T1、T2均大于300 ℃)。下列说法正确的是(

)

A．温度为T1时，从反应开始到平衡，生成甲醇的平均速率为n1v(CH3OH)＝

mol·L－1·min－1

t1B．该反应在温度为T1时的平衡常数比温度为T2时的小

C．该反应的正反应为放热反应

nH2D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时减nCH3OH小

答案

C 解析

由图像可知在温度为T2时反应先达到平衡，因此温度T2>T1，温度高反应达平衡时甲醇的物质的量反而低，说明正反应是放热反应，升高温度平衡常数减小，故B项错误，C项正确；温度

为T1时，从反应开始到达到平衡，生成甲醇的物质的量为n1

mol，n1此时甲醇的浓度为

mol·L－1，所以生成甲醇的平均速率为2v(CH3OH)＝n1

mol·L－1·min－1，A项错误；因为温度T2>T1，所以A2t1点的反应体系从T1变到T2时，平衡会向逆反应方向移动，即生成物nH2浓度减小而反应物浓度增大，增大，所以D项错误。

nCH3OH8．对于密闭容器中的可逆反应A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)，探究单一条件改变情况下，可能引起平衡状态的改变，得到如图所示的曲线(图中T表示温度，n表示物质的量)。下列判断正确的是(

)

A．加入催化剂可以使状态d变为状态b

B．若T1>T2，则逆反应一定是放热反应

C．达到平衡时，A2的转化率大小为b>a>c

D．在T2和n(A2)不变时达到平衡，AB3的物质的量的大小为c>b>a

答案

D 解析

加入催化剂只改变反应速率，不能使平衡发生移动，故加入催化剂不能使状态d变为状态b，A错误。若T1>T2，由题图可知，温度升高，n(B2)不变时，平衡时AB3的体积分数减小，说明升高温度，平衡逆向移动，则逆反应是吸热反应，B错误。图中横坐标为n起始(B2)，增大一种反应物的量会提高另一种反应物的转化率，则n起始(B2)越大，平衡时A2的转化率越大，即达到平衡时A2的转化率大小

为c>b>a，C错误。其他条件相同时，n起始(B2)越大，平衡时A2的转化率越大，则平衡时AB3的物质的量越大，故平衡时AB3的物质的量的大小为c>b>a，D正确。

9．(1)CO2和H2充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。测得CH3OH的物质的量随时间的变化如下图。

①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为KⅠ________KⅡ(填“>”“＝”或“<”)。

②一定温度下，在容积相同且固定的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时间后达到平衡。

若甲平衡后气体的压强为开始的0.8倍，要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则c的取值范围为________。

(2)利用光能和光催化剂，可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4产量随光照时间的变化如下图。在0～15小时内，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为________(填序号)。

答案

(1)①>

②0.4Ⅲ>Ⅰ

解析

(1)①分析图像知KⅠ>KⅡ。

② CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 初始量/mol

1

3

0

0 转化量/mol

x

3x

x

x

平衡量/mol

1－x

3－3x

x

x

4－2x＝4×0.8，得x＝0.4 根据题意可得，甲乙为等效平衡，且起始时维持反应逆向进行。所以若全部由生成物投料时，c＝1 mol，同时c要大于平衡时的量，故有0.4

(2)由图可知，相同时间内CH4的产率越高，其平均生成速率越大，0～15小时内，CH4的平均生成速率Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ从大到小的顺序为Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ。