届高考化学一轮复习专题五化学反应速率与化学平衡专题提升学案.docx

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届高考化学一轮复习专题五化学反应速率与化学平衡专题提升学案

专题五化学反应速率与化学平衡

专题提升

有关化学平衡图像问题的分析

化学反应速率和化学平衡图像类试题是化学试题中的一种特殊题型，其特点是：

图像是题目的主要组成部分，把所要考查的化学知识寓于图中曲线上，具有简明、直观、形象的特点。

该类试题以选择题为主要题型，偶尔也会在非选择题中出现。

因为图像是用二维坐标表示的，所以该类试题包含的信息量比较大，随着高考的不断改革以及对学科能力要求的不断提高，这种数形结合的试题将频频出现。

【思维展示】

臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2（g）＋O3（g）

N2O5（g）＋O2（g），若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是（　　）

选项

图像

判断

思维过程

结论

A

升高温度，平衡常数减小

图像特点：

放热反应

性质特点：

温度升高，平衡左移，K值减小

√

B

0～3s内，反应速率为v（NO2）＝0.2mol·L－1·s－1

图像特点：

①时间：

3s

②平衡浓度：

0.4mol·L－1

计算公式：

v＝

×

C

t1时仅加入催化剂，平衡不移动

图像特点：

平衡不移动

结论：

加入催化剂，正逆反应速率增大倍数相等但平衡不移动

×

D

达平衡时，仅改变x，则x为c（O2）

图像特点：

横坐标增大，NO2转化率升高

结论：

增大O2浓度平衡左移，NO2转化率降低

×

【技巧点拨】

解答化学反应速率和化学平衡图像题的常用方法和技巧

（1）紧扣特征。

弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热，反应前后气体体积增大、减小还是不变，有无纯液体或固体物质参与反应等。

（2）“先拐先平”。

在含量（转化率）—时间图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。

（3）“定一议二”。

当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，必要时可作辅助线。

（4）三步分析法。

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。

以下均以反应mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）　ΔH<0且m＋n>p＋q为例。

　速率—时间（或速率—压强）图像

该类图像一般有两种表现形式，如图甲和图乙：

图乙交点是平衡状态，平衡后升温，平衡逆向移动；平衡后加压，平衡正向移动。

[例1]　向某密闭容器中加入0.6molA、0.2molC和一定量的B三种气体。

一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图甲所示[其中t0～t1阶段c（B）未画出]。

t2时刻后改变条件反应体系中反应速率随时间变化的情况如图乙所示，且四个阶段都只改变一种条件并且改变的条件均不相同。

下列说法正确的是（　　）

A．反应的方程式为3A（g）＋B（g）

2C（g）

B．t3～t4，t4～t5，t5～t6各阶段改变的条件依次为：

加催化剂，降低反应温度，增大压强

C．B的起始物质的量为0.08mol

D．t0～t1阶段A的转化率为40%

解析　反应中A的浓度变化为0.15mol/L－0.06mol/L＝0.09mol/L，C的浓度变化为0.11mol/L－0.05mol/L＝0.06mol/L，反应中A与C的计量数之比为0.09∶0.06＝3∶2，t3～t4阶段与t4～t5阶段正逆反应速率都相等，而t3～t4阶段为使用催化剂，则t4～t5阶段应为减小压强，则该反应中气体的化学计量数之和前后相等，则有：

3A（g）

B（g）＋2C（g），A项错误；如t4～t5阶段改变的条件为降低反应温度，平衡发生移动，则正逆反应速率不相等，应为降低压强，B项错误；根据方程式可知消耗0.09mol/L的A，则生成0.03mol/L的B，由于A的起始物质的量为0.6mol而其浓度为0.15mol/L，所以容器的体积为4L，生成B的物质的量为0.12mol，平衡时B的物质的量为0.2mol，所以起始时B的物质的量为0.2mol－0.12mol＝0.08mol，C项正确；t0～t1阶段A的转化率为

×100%＝60%，D项错误。

答案　C

变式1　对达到平衡状态的可逆反应：

A＋B

C＋D，若t1时增大压强，正、逆反应速率变化如图所示（v代表反应速率，t代表时间），下列有关A、B、C、D的状态叙述中正确的是（　　）

A．A、B、C是气体，D不是气体

B．A、B是气体，C、D有一种是气体

C．C、D是气体，A、B有一种是气体

D．C、D有一种是气体，A、B都不是气体

解析　由图可知t1时增大压强，正、逆反应速率都增大，而且逆反应速率增大程度更大，说明该反应反应物和生成物都存在气体，而且气体化学计量数之和增大。

气体物质化学计量数之和减小，A项错误；气体物质化学计量数之和减小，B项错误；气体化学计量数之和增大，C项正确；反应物中存在气体，D项错误。

答案　C

　转化率（或百分含量）—时间—温度（压强）图像

图像

图像条件信息

“先拐先平”T2>T1

“先拐先平”p1>p2

a使用催化剂

根据图像推断反应特点

T2>T1，升高温度，α（A）降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应

p1>p2，增大压强，α（A）升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应

反应速率加快，但平衡不移动

[例2]　可逆反应：

aA（g）＋bB（s）

cC（g）＋dD（g），其他条件不变，C的物质的量分数和温度（T）或压强（P）关系如图，其中正确的是（　　）

A．根据图像无法确定改变温度后平衡移动方向

B．使用催化剂，C的物质的量分数增加

C．化学方程式系数a＞c＋d

D．升高温度，平衡向逆反应方向移动

解析　可逆反应，当其他条件一定时，温度越高，反应速率越大，达到平衡所用的时间越短。

由图像

（1）可知T2＞T1，温度越高，平衡时C的物质的量分数n（C）%越小，故此反应的正反应为放热反应；当其他条件一定时，压强越高，反应速率越大，达到平衡所用的时间越短。

由图

（2）可知p2＞p1，压强越大，平衡时C的物质的量分数n（C）%越小，可知正反应为气体物质的量增大的反应，即a＜c＋d。

据上述分析，得到T1＜T2，温度越高，n（C）%越小，则平衡向逆反应方向移动，A项错误；催化剂只改变化学反应速率，对平衡移动没有影响，C的质量分数不变，B项错误；压强越大，平衡时C的物质的量分数n（C）%越小，可知正反应为气体物质的量增大的反应，即a＜c＋d，C项错误；T2＞T1，温度越高，平衡时C的物质的量分数n（C）%越小，故此反应的正反应为放热反应，升温平衡逆向移动，D项正确。

答案　D

变式2　某可逆反应mA（g）＋nB（g）

qC（g），ΔH在密闭容器中进行。

如图表示在不同时刻t、温度T和压强p下B物质在混合气体中的体积分数φ（B）的变化情况。

下列推断正确的是（　　）

A．p1＞p2，T1＜T2，m＋n＞q，ΔH＜0

B．p1＜p2，T1＞T2，m＋n＞q，ΔH＞0

C．p1＞p2，T1＜T2，m＋n＜q，ΔH＜0

D．p1＜p2，T1＞T2，m＋n＜q，ΔH＞0

解析　由时间—体积分数φ（B）图中拐点说明在不同条件下达到平衡时温度、压强的大小，T1大于T2，p2大于p1；同温度时，p2大于p1，体积分数φ（B）增大，说明平衡逆向移动，m＋n＜q，又同一压强时，T1大于T2，体积分数φ（B）降低，说明平衡正向移动，ΔH＞0；D项正确。

答案　D

　恒温线（或恒压线）

①恒温或恒压曲线上的任意点均表示平衡状态。

②分析方法：

a.分析任一条曲线走势，如图丙中，温度为T1时（即恒温），α（A）随压强（p）的增大而增大，故正反应是气体分子数减小的反应；b.任取一点向横坐标作垂线为辅助线进行分析，如图丁中，过p3任作一条垂直于x轴（即恒温）的辅助线，若p1

[例3]　有一化学平衡：

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）（如右图）表示的是转化率与压强、温度的关系。

分析图中曲线可以得出的结论是（　　）

A．正反应吸热：

m＋n>p＋q

B．正反应吸热：

m＋n

C．正反应放热：

m＋n>p＋q

D．正反应放热：

m＋n

解析　由图可知，压强相同时，温度越高A的转化率越大，说明升高温度平衡向正反应移动，故正反应为吸热反应，作垂直横轴的辅助线，由图可知，温度相同，压强越大A的转化率越大，说明增大压强平衡向正反应移动，故正反应为气体物质的量减小的反应，即m＋n＞p＋q，A项正确。

答案　A

变式3　反应N2O4（g）

2NO2（g）　ΔH＝＋57kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．A、C两点的反应速率：

A>C

B．A、C两点气体的颜色：

A深，C浅

C．A、B两点气体的平均相对分子质量：

A>B

D．B、C两点化学平衡常数：

B

解析　A、C两点温度相同，C点压强大于A点，所以C点反应速率大于A点反应速率，A项错误；C点压强大于A点压强，所以C点容器体积小于A点容器体积，所以C点NO2的浓度大于A点NO2的浓度，C点颜色深，A点浅，B项错误；A、B两点压强相同，B点到A点NO2体积分数增大，平衡正向移动，气体的总物质的量增大，又由于气体的总质量不变，所以混合气体的平均相对分子质量减小，即A、B两点气体的平均相对分子质量：

B>A，C项错误；A、B两点压强相同，B点到A点NO2体积分数增大，平衡正向移动，所以B点的平衡常数小于A点的平衡常数，A、C两点温度相同，A、C两点平衡常数相同，所以B点的平衡常数小于C点的平衡常数，D项正确。

答案　D

　其他几种特殊图像

①如图戊，该类图像隐含随着温度升高的同时，反应时间也在变化。

曲线表示化学反应从反应物开始，M点为刚达到的平衡点。

M点前表示反应向正反应方向进行，M点后是因温度改变而使平衡移动，即升温，A%增大，平衡左移。

②如图己，曲线表示平衡时A的百分含量（纵坐标也可换成平衡转化率αA）。

该类图像隐含的几个信息：

a．曲线上所有的点都处于平衡状态。

b．曲线上方的点，表示反应还没有达到平衡状态，即必须朝正反应方向进行才能达到平衡状态，v（正）>v（逆）。

c．曲线下方的点，表示反应向逆反应方向进行才能达到平衡状态，v（正）

[例4]　在催化剂作用下，用乙醇制乙烯，乙醇转化率和乙烯选择性（生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值）随温度、乙烯进料量（单位：

mL·min－1）的关系如图所示（保持其他条件相同）。

（　　）

在410～440℃温度范围内，下列说法不正确的是（　　）

A．当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性升高

B．当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大

C．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小

D．当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大

解析　根据图像，当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性逐渐升高，但温度高于430℃后，乙烯选择性逐渐降低，A项错误；根据图像，当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性逐渐升高，但温度高于430℃后，乙烯选择性逐渐降低，因此，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大，B项正确；根据左图，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小，C项正确，根据右图，当温度一定，随乙醇进料量增大，乙烯选择性增大，D项正确。

答案　A

变式4　有一反应：

2A（g）＋B（g）

2C（g），下图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，则下列描述正确的是（　　）

A．该反应是放热反应

B．b点时混合气体的平均摩尔质量不再变化

C．T1时若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法

D．c点v正

解析　2A（g）＋B（g）

2C（g），该反应是一个气体分子数增大的反应。

由图像可知，点a和点c都不是平衡状态，点b是所在的曲线上的点都是平衡状态。

B的平衡转化率随温度升高而增大，说明该反应是一个吸热反应。

该反应是吸热反应，A项错误；b点是平衡状态，所以混合气体的平均摩尔质量不再变化，B项正确；a点B的转化率高于平衡转化率，T1时若由a点达到平衡，可以采取减小压强使平衡向逆反应方向移动，C项错误；c点B的转化率小于平衡转化率，所以此时反应正在向正反应反应进行，v正>v逆，D项错误。

答案　B

专题测试（五）

一、单项选择题

1．下列说法不正确的是（　　）

A．能量较高、有可能发生有效碰撞的分子称为活化分子

B．活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差称为活化能

C．催化剂能参与反应，可降低原反应所需活化能

D．非活化分子也有可能发生有效碰撞

解析　活化分子发生有效碰撞，要求能量高、碰撞方向正确，发生有效碰撞的分子是活化分子，A项正确；活化能是活化分子的平均能量与所有分子的平均能量之差，B项正确；催化剂参加反应，能够降低活化分子的活化能，C项正确；有效碰撞是活化分子发生反应时的碰撞，要求具有一定能量和取向，D项错误。

答案　D

2．汽车净化的主要原理为2NO（g）＋2CO（g）

2CO2（g）＋N2（g）　ΔH<0。

若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是（　　）

解析　由于是绝热，恒容密闭体系，随着反应的进行，体系的温度升高，K不断减小，当K不变时，即温度保持不变，该反应达到平衡状态。

答案　B

3．一定量的Fe与过量的稀硫酸反应制取氢气，一定温度下为加快反应速率而又不影响氢气的量，可向其中加入（　　）

A．KCl固体B．Zn粉

C．SO3固体D．CuSO4晶体

解析　加入KCl固体不能改变H＋的浓度，反应速率不变，A项错误；Zn的金属性强于铁，加入锌粉反应速率加快，但影响H2的总量，B项错误；加入SO3固体生成硫酸，H＋浓度增大，反应速率加快，且不会影响氢气的总量，C项正确；加入CuSO4晶体，铁置换出铜，构成原电池，加快反应速率，但会减少氢气总量，D项错误。

答案　C

4．相同温度下，有相同容积的甲、乙两容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2。

下列叙述中不正确的是（　　）

A．化学反应速率：

乙＞甲

B．平衡后N2的浓度：

乙＞甲

C．H2的转化率：

乙＞甲

D．平衡混合气中H2的体积分数：

乙＞甲

解析　容器中发生的反应为N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）。

相同容积的容器中充入不同量的反应物，乙容器中压强大，化学反应速率：

乙＞甲，A正确；根据勒夏特列原理可知，平衡时乙容器中N2的浓度应大于甲容器，但会小于甲容器中N2浓度的2倍，B正确；乙容器中压强较大，平衡向正反应方向移动，所以H2的转化率：

乙＞甲，C正确；平衡混合气中H2的体积分数：

乙＜甲，D错误。

答案　D

5．下列对化学反应预测正确的是（　　）

选项

化学反应方程式

已知条件

预测

A

M（s）===X（g）＋Y（s）

ΔH>0

它是非自发反应

B

W（g）＋xG（g）===2Q（g）

ΔH<0，自发反应

x可能等于1、2、3

C

4X（g）＋5Y（g）===4W（g）＋6G（g）

能自发反应

ΔH一定小于0

D

4M（s）＋N（g）＋2W（l）===4Q（s）

常温下，自发进行

ΔH>0

解析　M（s）===X（g）＋Y（s），反应气体系数增大，为熵增大的反应，ΔS＞0，ΔH＞0，在高温条件下能自发进行，A项错误；W（g）＋xG（g）

2Q（g）　ΔH＜0，x为1，2，3时，若熵增，任何温度都能自发进行，若熵减，在低温下能自发进行，B项正确；4X（g）＋5Y（g）

4W（g）＋6G（g）反应为气体系数增大的反应，ΔS＞0，所以当ΔH＜0，一定满足ΔH－TΔS＜0，反应一定能够自发进行，当ΔH＞0时，当高温时，ΔH－TΔS＜0，成立，可以自发进行，C项错误；4M（s）＋N（g）＋2W（l）===4Q（s）为气体系数减小的反应，ΔS＜0，当ΔH＞0时，ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行，D项错误。

答案　B

6．已知HI在催化剂作用下分解速率会加快，其能量随反应进程的变化如图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．加入催化剂，减小了反应的活化能

B．加入催化剂，可提高HI的平衡转化率

C．降低温度，HI的分解速率加快

D．反应物的总能量大于生成物的总能量

解析　催化剂通过改变活化能来改变反应速率，A项正确；催化剂只改变反应速率不改变化学平衡，反应体系中加入催化剂不改变HI的平衡转化率，B项错误；降低温度，反应速率减慢，HI的分解速率减慢，C项错误；图像分析反应是吸热反应，所以反应物的总能量低于生成物的总能量，D项错误。

答案　A

7．在50mL过氧化氢溶液中加入1gMnO2粉末，标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示，下列说法不正确的是（　　）

A．标准状况下，实验放出一半气体所需的时间为1min

B．A、B、C、D各点反应速率中A点最慢，D点快

C．0～2min内产生O2的平均反应速率为22.5mL·min－1

D．本实验中影响反应速率的因素只有催化剂和H2O2的浓度

解析　放出一半气体，即V（O2）＝30mL时，t＝1min，A项正确；因为随着反应的进行，c（H2O2）逐渐降低，所以反应逐渐变慢，即反应速率：

D>C>B>A，B项正确；0～2min内产生O2的体积是45mL，平均反应速率为45mL÷2min＝22.5mL·min－1，C项正确；影响反应速率的因素还有温度，D项错误。

答案　D

8．在2L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。

下列判断正确的是（　　）

A．0～5min内，v（H2）＝0.05mol/（L·min）

B．5min时该反应的K值一定小于12min时的K值

C．10min时，改变的外界条件可能是减小压强

D．5min时该反应的v（正）大于11min时的v（逆）

解析　根据题图可知，前5min内H2O的浓度由1.00mol/L减小为0.50mol/L，根据v＝Δc/Δt＝（1mol/L－0.5mol/L）/5min＝0.1mol/（L·min），由化学计量数之比等于反应速率之比，则v（H2）＝0.1mol/（L·min），A项错误；由图可知，10min时H2O的浓度继续减小，反应向正反应方向移动，该反应正反应是吸热反应，所以是升高温度，所以5min时该反应的K值一定小于12min时的K值，B项正确，C项错误；根据B的判断，11min时的温度高于5min时，根据温度越高反应速率越快，所以5min时该反应的v（正）小于11min时的v（逆），D项错误。

答案　B

9．在一密闭容器中充入1molH2和1molI2，压强为p（Pa），并在一定温度下使其发生反应：

H2（g）＋I2（g）

2HI（g）　ΔH<0，下列说法正确的是（　　）

A．保持容器容积不变，向其中加入1molH2（g），反应速率一定加快

B．保持容器容积不变，向其中加入1molN2（N2不参加反应），反应速率一定加快

C．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molN2（N2不参加反应），反应速率一定加快

D．保持容器内气体压强不变，向其中加入1molH2（g）和1molI2（g），再次平衡时反应速率一定加快

解析　增加反应物的浓度，反应速率加快，A项正确；加入氮气，因为容器体积不变，反应体系中各气体的浓度不变，故反应速率不变，B项错误；保持压强不变，加入氮气，容器体积增大，反应体系中各气体的浓度减小，反应速率减小，C项错误；保持压强不变，再次充入1molH2（g）和1molI2（g），则容器容积增大为原来的2倍，再次平衡反应体系中各气体的浓度不变，反应速率不变，D项错误。

答案　A

10．向密闭容器中充入物质的量浓度均为0.1mol·L－1的CH4和CO2，在一定条件下发生反应CH4（g）＋CO2（g）

2CO（g）＋2H2（g），测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A．平衡时CO与H2的物质的量之比为1∶1

B．p1、p2、p3、p4由大到小的顺序为p1

C．1100℃，p4条件下，该反应10min时达到平衡点X，则v（CO2）＝0.008mol·

L－1·min－1

D．随着温度升高，该反应的平衡常数减小

解析　由于从正反应开始，整个过程中，CO与H2的物质的量之比均符合1∶1，A项正确；当温度不变时，增大压强，平衡左移，CH4的转化率减小，所以p4>p3>p2>p1，B项正确；v（CO2）＝

＝0.008mol·L－1·min－1，C项正确；升温，CH4的转化率增大，正反应为吸热反应，K应增大，D项错误。

答案　D

二、不定项选择题

11．硫化氢分解制取氢气和硫磺的反应原理为2H2S（g）

S2（g）＋2H2（g），在2.0L恒容密闭容器中充入0.1molH2S，不同温度下测得H2S的转化率与时间的关系如下图所示。

下列说法正确的是（　　）

A．正反应为放热反应

B．图中P点：

v（正）>v（逆）

C．950℃时，0～1.25s生成H2的平均反应速率为0.016mol·L－1·s－1

D．950℃时，该反应的平衡常数的值小于3.125×10－4

解析　据题图知，温度越高，硫化氢的平衡转化率也越高，说明正反应为吸热反应，A项错误；P点反应仍在正向进行，还没有达到平衡，即v（正）>v（逆），B项正确；据图得950℃时，0～1.25s生成H2的平均反应速率为

＝0.008mol·L－1·s－1，C项错误；据P点数据计算出该点的浓度熵为3.125×10－4，由于反应将继续正向进行达到平衡，则950℃时，该反应的平衡常数的值大于3.125×10－4，D项错误。

答案　B

12．（2017·江苏通扬泰淮三模）下列图示与对应的叙述符合的是（　　）

A．图甲实线、虚线分别表示某可逆反应未使用催化剂和使用催化剂的正、逆反应速率随时间的变化

B．图乙表示反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH<0的平衡常数K与温度和压强的关系

C．图丙表示向0.1mol/L的NH4Cl溶液中滴加0.1mol/L的HCl溶液时，溶液中

随HCl溶液体积变化关系

D．图丁表示常温下向20mLpH＝3的醋酸中滴加pH＝11的NaOH溶液，溶液的pH随NaOH溶液体积的变化关系

解析　A项，加入催化剂，正、逆反应的速率均会加快，且达到平衡的时间会缩短，错误；B项，平衡常数K仅与温度有关，而图乙中，相同温度、不同压强时，K不相同，错误；C项，NH

水解：

NH

＋H2O

NH3·H2O＋H＋，水解平衡常数K＝[c（NH3·H2O）·c（H＋）]/c（NH

），在NH4Cl中加入HCl，c（NH3·H2O）减小，而K不变，所以c（H＋）/c（NH

）增大，正确；D项，当加入NaOH为20mL时，醋酸是过量的，溶液显酸性，a<7，错误。

答案　C

13．反应MoS2（s）＋2Na2CO3（s）＋4H2（g）

Mo（s）＋2CO（g）＋4H2O（g）＋2Na2S（s）