2.3.3化学反应速率与化学平衡图像的常见类型 学案（含答案）新苏教版选择性必修一

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1、第三课时 化学反应速率与化学平衡图像的常见类型明课程标准扣核心素养1.认识化学反应速率、化学平衡图像的常见类型。2.能通过分析图像，推测或解释有关化学问题，得出合理的结论。证据推理与模型认知：理解、描述或表示有关常见类型的化学反应速率、化学平衡图像，并能运用模型分析、解释或推测有关化学问题。 已知工业合成氨反应为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.2 kJmol1。一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，一定量的N2和H2反应达到平衡后，改变某一外界条件，反应速率与时间的关系如图所示，其中t2、t4、t7时刻所对应的改变的实验条件分别是t2：_、t4：_、t7：_。提示：t2：增大N2或H

2、2的浓度t4：加入催化剂t7：降温问题探讨1t5时刻改变的实验条件是什么？提示：t5：减小NH3的浓度。2t9时刻如果增大压强，v(正)、v(逆)如何变化，请用图像表示。提示：增大压强，v(正)、v(逆)均增大，平衡正向移动。3t7时刻温度是如何影响v(正)、v(逆)的？速率时间温度图像的特点是什么？提示：升高温度，v(正)、v(逆)均增大，吸热反应速率增大的多；降低温度，v(正)、v(逆)均减小，吸热反应速率减小的多，图像有断点。4一定条件下的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，其图像如下图，在t2时刻改变的实验条件可能是什么？提示：加入催化剂或mnpq时增大压强。1“渐变”

3、类vt图浓度对化学反应速率的影响图像中，v(正)突变，而v(逆)渐变，t1时刻图像中有一条线是连续的，且v(正)v(逆)，说明t1时刻改变的条件是增大了反应物的浓度，使v(正)突变，平衡正向移动。图像中，v(正)渐变，v(逆)突变，t1时刻图像中有一条线是连续的，且v(正)v(逆)，说明t1时刻改变的条件是减小了生成物的浓度，使v(逆)突变，平衡正向移动。2“断点”类vt图温度(或压强)对化学反应速率的影响图像中，v(正)、v(逆)都是突然增大的，t1时刻，图像中出现了“断点”，且v(正)v(逆)，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是吸热反应(或气体总体积减小的反应)，改变的外界条件是升高温

4、度(或增大压强)。图像中，v(正)、v(逆)都是突然变小的，t1时刻，图像中出现了“断点”，且v(正)v(逆)，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应(或气体总体积增大的反应)，改变的条件是降低温度(或减小压强)。3“平台”类vt图催化剂(或压强)对化学反应速率的影响图像中v(正)、v(逆)都是突然增大，且增大的程度相同，t1时刻，图像中出现了“平台”，化学平衡不发生移动，改变的条件可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大了压强。1某密闭容器中发生如下反应：X(g)Y(g)2Z(g)H0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻

5、外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是()At2时一定加入了催化剂 Bt3时减小了压强Ct5时可能升高了温度 Dt4t5转化率最低解析：选CA项，由图可知，t2时刻改变条件，正、逆反应速率均增大且相等，平衡不移动，若增大压强平衡也不发生移动，则t2时不一定加入了催化剂，A错误；B项，t3时刻改变条件，正、逆反应速率均减小，且正反应速率小于逆反应速率，若减小压强，平衡不发生移动，与图像不符，错误；C项，t5时刻改变条件，正、逆反应速率均增大，且逆反应速率大于正反应速率，若升高温度，平衡逆向移动，与图像符合，正确；D项，催化剂对平衡移动无影响，t3t4平衡逆向移动，转

6、化率减小，t5t6平衡逆向移动，转化率继续减小，显然t5t6转化率比t4t5转化率低，错误。2对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，在一定条件下，向容积为1 L的密闭容器中充入1 mol CH4(g) 和1 mol H2O(g)，测得H2O(g)和H2(g)的浓度随时间的变化曲线如图所示，下列说法正确的是()A达到平衡时，CH4(g)的转化率为75%B010 min内，v(CO)0.075 molL1min1C该反应的化学平衡常数K0.187 5D当CH4(g)的消耗速率与H2(g)的消耗速率相等时，反应到达平衡解析：选C由图可知，10 min时反应到达平衡，平衡时水蒸气和氢气的

7、浓度均为0.75 molL1，则： CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)开始/(molL1)110 0转化/(molL1)0.250.25 0.250.75平衡/(molL1)0.750.75 0.250.75平衡时甲烷的转化率100%25%，A项错误；010 min内，v(CO)0.025 molL1min1，B项错误；平衡常数K0.187 5，C项正确；同一物质的消耗速率与其生成速率相等时，反应达到平衡，由热化学方程式可知当CH4(g)的消耗速率与H2(g)的消耗速率之比为13时，反应到达平衡，D项错误。2化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。一定温度下，向容积为2 L的恒容密闭

8、容器中充入6 mol CO2和8 mol H2，发生反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H48.97 kJmol1，测得n(H2)随时间的变化如曲线所示。下列说法正确的是()A该反应在08 min内CO2的平均反应速率是0.375 molL1min1B保持温度不变，若起始时向上述容器中充入4 mol CO2、2 mol H2、2 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)，则此时反应向正反应方向进行C保持温度不变，若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2，则平衡时H2的体积分数等于20%D改变条件得到曲线、，则曲线、改变的条件分别是升高温度、充

9、入氦气解析：选B由图中曲线可知，该反应在08 min内H2的变化量为6 mol，则CO2的变化量为2 mol，该反应在08 min内CO2的平均反应速率是0.125 molL1min1，A项错误；由图中曲线可知，该反应在8 min时达到平衡，平衡混合物中有4 mol CO2、2 mol H2、2 mol CH3OH(g)和2 mol H2O(g)，保持温度不变，若起始时向容器中充入4 mol CO2、2 mol H2、2 mol CH3OH(g)和1 mol H2O(g)，相当于在原平衡状态的基础上减少1 mol H2O(g)，则此时反应向正反应方向进行，B项正确；原平衡混合物中H2的体积分数

10、等于20%，保持温度不变，若起始时向上述容器中充入3 mol CO2和4 mol H2，相当于对原平衡减压，平衡逆向移动，则平衡时H2的体积分数大于20%，C项错误；该反应为放热反应，由图像可知，改变条件后，化学反应速率都加快，但是的平衡向左移动、的平衡向右移动，所以曲线改变的条件是升高温度，曲线改变的条件是增大压强，D项错误。 以甲醇为原料在一定条件下合成乙烯，2CH3OH(g)C2H4(g)2H2O(g)。某研究小组将甲醇蒸气以一定的流速持续通过相同量的同种催化剂，不同温度下得到如下图像。问题探讨1合成乙烯比较适宜的温度是多少？提示：450 。2一段时间后甲醇反应率下降，原因是什么？提示：

11、因控制甲醇流速一定，故可能是催化剂活性下降导致甲醇反应率下降。3由图2可知最先达到平衡的反应条件是什么？如何解释？提示：450 。温度高，反应快，最先达到平衡。百分含量(或转化率)时间温度(或压强)图像(1)图像展示(2)解题原则“先拐先平数值大”在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图中T2T1)、压强较大(如图中p2p1)或使用了催化剂(如图中a使用了催化剂)。.表示T2T1，生成物的百分含量降低，说明正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动。.表示p2p1，A的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应，压强增大，平衡逆向移动。.生成物C的百分

12、含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率：ab，故a使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强(压缩体积)。1一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是()ACO2(g)2NH3(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H0CCH3CH2OH(g)CH2=CH2(g)H2O(g)H0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CH=CH2(g)2H2O(g)HT1，升温，水蒸气含量减小，平衡左移，所以正反应为放热反应即Hp2，增压，水蒸气含量增加，即正反应为气体体积减小的反应，A对，D错。2.反应：2X(g)Y(g)2Z(g)H0，在不

13、同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，产物Z的物质的量n与反应时间t的关系如图所示。下列判断正确的是()AT1T2，p1p2 BT1p2CT1T2，p1p2 DT1T2，p1T2；压强越大，反应速率越快，反应先达到平衡，因此同为T2时，p1p2。 将合成气以2通入1 L的反应器中，一定条件下发生反应：4H2(g)2CO(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H，其中CO的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。问题探讨1该反应的H_0(填“”或“”)。提示：压强不变时，温度升高，CO的平衡转化率减小，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，Hp2p3。3若将纵坐标由CO的平衡转化率改为CO的平

14、衡浓度，则1、2问的推断结果发生哪些变化？提示：H0p1p2pqB正反应是吸热反应，mnpqC正反应是放热反应，mnpq解析：选D图像中有三个量，应固定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。固定压强，T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应。固定温度，压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是气体体积减小的反应，即mnpq。2对于反应：2A(g)B(g)2C(g)H0，下列图像正确的是()A BC D解析：选D该反应正方向是气体分子数目减小的放热反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，B的含量减小，C的物质的

15、量分数增大；升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，B的物质的量分数增大，C的物质的量分数减小，达到平衡的时间短，故、正确。 在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。(1)反应2NO(g)O2(g)=2NO2(g)的H大于零还是小于零？提示：随着温度的升高，NO的平衡转化率减小，平衡逆向移动，则该反应正反应为放热反应，H0。(2)图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO的转化率吗？提示：X点对应NO的转化率低于该温度下NO的平衡转化率，所以反应没有达到平衡状

16、态，延长反应时间，可以提高NO的转化率。(3)图中Y点所示条件下，增加O2的浓度能不能提高NO转化率？为什么？提示：能；Y点时反应已达到平衡状态，增加O2的浓度，平衡正向移动，NO的转化率会提高。相同时间，不同温度(或压强)下转化率或含量图像题的解题注意点：(1)转化率(或含量)最大点为平衡点。(2)平衡点前，温度低(或压强小)未达平衡；平衡点后，温度高(或压强大)已达平衡，在升温(或加压)下平衡发生移动。1取五等份NO2，分别充入五个温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)HK(c)，K(b)K(d)B正反应速率：v(a)v(c)，v(b)v(d)C达到平衡

17、所需时间：t(a)t(c)，t(b)t(d)D平均相对分子质量：r(a)r(c)，r(b)r(d)解析：选A温度相同，平衡常数相同，不同温度时，CO的转化率越大，平衡常数越大，所以K(a)K(c)，K(b)K(d)，A项正确；根据表中数据，温度越高，平衡常数越小，说明正反应为放热反应，所以T1T2T3，则反应速率v(a)v(d)，B项错误；因为v(a)v(d)，所以达到平衡所需时间：t(a)t(c)、t(d)t(b)，C项错误；平衡向右移动，气体的物质的量减小，平均相对分子质量增大，所以r(a)r(c)，D项错误。分级训练课课过关_ _1某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应：

18、A(g)xB(g)2C(g)，达到平衡后，改变反应条件，在不同的时间段内反应物与生成物的浓度随时间的变化如图甲所示，正、逆反应速率随时间的变化如图乙所示，下列说法中正确的是()A3040 min间该反应使用了催化剂B化学方程式中的x1，正反应为吸热反应C30 min时降低温度，40 min时升高温度D.8 min前A的平均反应速率为0.08 molL1min1解析：选D若使用催化剂，则化学反应速率加快，A项错误；由甲图像可知，A、B的浓度变化相同，故A、B化学式前的系数相同，都为1；由乙图像可知，30 min时改变的条件为减小压强，40 min时改变的条件为升高温度，且升高温度平衡向逆反应方向

19、移动，则正反应为放热反应，B、C错误；8 min前A的平均反应速率为0.08 molL1min1，D项正确。2合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1，在反应过程中，正反应速率的变化如图。下列说法正确的是()At1时升高了温度 Bt2时使用了催化剂Ct3时增大了压强 Dt4时降低了温度解析：选Bt1t2，v正先增大后逐渐减小，说明平衡正向移动，而根据H0可知，该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡应逆向移动，故t1时不是升高温度，可能是增大压强或者增大反应物浓度，A项错误；t2t3，正、逆反应速率同等程度地增大，可能是使用了催化剂，B项正确；t3时若增大了压强

20、，正反应速率增大，平衡正向移动，则正反应速率应先增大后减小，与图像不符，故C项错误；t4时若是降低温度，则在t3t4平衡的基础上，v正应瞬间减小，平衡正向移动，与图像不符，故D项错误。3已知某可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t下，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数B%的关系曲线，下列判断正确的是()AT1p2、mnp，放热反应BT1T2、p1p，吸热反应CT1p2、mnT2、p1p2、mnT2；由题图知温度越高，B的体积分数越小，即平衡正向移动，因升高温度，平衡向吸热方向移动，故正反应为吸热反应；当温度相同时，可以比较压强的大小，即比较

21、曲线、，根据“先拐先平数值大”的原则可知p1p2；由题图知压强越大，B的体积分数越大，即平衡逆向移动，因增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，故mnT2，该反应为吸热反应，p1p2，mn0在t1时刻达到平衡，在t2时刻因改变某个外界条件而发生变化的情况，下列说法正确的是()A甲中t2时改变的条件一定是同倍数增大CO2和H2的浓度B甲中t2时改变的条件一定是加入催化剂C乙中t2时改变的条件可能是降低温度D乙中t2时改变的条件可能是增大CO2的浓度解析：选C由题图可知，甲中t2时正、逆反应速率均增大且相等，化学平衡不移动，由热化学方程式可知，反应前后气体体积不变，增大压强，平衡不移动，则t2时可

22、能改变的条件是增大压强或加入催化剂，A、B项错误；乙中t2时CO2的浓度增大，CO的浓度减小，应是平衡逆向移动的结果，由于该反应的正反应是吸热反应，根据平衡移动原理知，降低温度，平衡向放热方向移动，使CO2的浓度增大，CO的浓度减小，C项正确；若t2时改变的条件是增大CO2的浓度，则CO2的浓度应瞬间增大，由于平衡正向移动，CO的浓度也会增大，与题图不符，D项错误。5可逆反应：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)HQ，同时符合下列两图中各曲线的规律的是()AabcdT1T2Q0BabcdT1T2Q0CabcdT1T2Q0DabcdT1T2Q0解析：选D对于左图，先拐先平衡，说明反应速率快，即T2T1，随温度的升高，生成物的浓度减小，平衡逆向移动，且平衡向吸热反应方向移动，即正反应是放热反应，即Q0；对于右图，v正和v逆相交后，随压强的增大，v正大于v逆，平衡向正反应方向移动，即正反应是气体体积减小的反应，即abcd，D选项正确。