新教材2024高考化学二轮专题复习专题8化学反应速率和化学平衡考点3化学反应速率与化学平衡图像教师用书

考点3化学反应速率与化学平衡图像核心梳理1.三类基本图像反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0。(1)速率—时间图——注意断点[图像分析]t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；t2时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快；t3时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小；t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间同倍数增大。(2)转化率(或含量)—时间图——先拐先平[图像分析]甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。(3)恒压(温)线——定一议二[图像分析]分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。2．解答化学平衡图像题四步骤典题精研考向1常规图像的分析与应用例5已知：A(g)＋2B(g)⇌3C(g)ΔH<0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1molA和3molB发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()A．容器内压强不变，表明反应达到平衡B．t2时改变的条件：向容器中加入CC．平衡时A的体积分数φ：φ(Ⅱ)<φ(Ⅰ)D．平衡常数K：K(Ⅱ)<K(Ⅰ)练5工业上生产CO是由焦炭和CO2在高温反应而得。现将焦炭和CO2放入体积为2L的刚性密闭容器中，高温下进行下列反应：C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)ΔH＝QkJ·mol－1。图为CO2、CO的物质的量n随时间t的变化关系图。下列说法正确的是()A．0～1min，v(CO)＝1mol·L－1·min－1；1～3min时，v正(CO)＝v逆(CO2)B．当容器内的气体密度(D)不变时，反应一定达到平衡状态，且<1C．5min时再充入一定量的CO，a、d曲线分别表示n(CO)、n(CO2)的变化D．3min时温度由T1升高到T2，则Q>0，再达平衡时≈4.7考向2陌生图像的分析与应用例6一定条件下，反应6H2(g)＋2CO2(g)⇌C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如图所示。下列说法正确的是()A．该反应的ΔH>0B．达平衡时，v正(H2)＝v逆(CO2)C．b点对应的平衡常数K值大于c点D．a点对应的H2的平衡转化率为90%练6工业上利用S8与CH4为原料制备CS2，发生反应S8(s)⇌4S2(g)、2S2(g)＋CH4(g)⇌CS2(g)＋2H2S(g)，在密闭容器中，原料为1∶1时，部分物质变化曲线如图所示，下列说法正确的是()A．生成CS2的反应为吸热反应B．一定温度下，气体总压不变时反应达平衡状态C．应在低温下进行反应以提高产出效率D．当温度为450℃时，S8转化率为69.5%[例5]解析：该反应是反应前后气体分子数不变的反应，随着反应的进行，气体的总物质的量始终不变，总压强始终不变，A错误；t2时，设向容器中加入3molC，正反应速率逐渐增大，达到新的平衡后保持不变，变化情况与图像相符，B正确；t2时，设向容器中加入3molC，相当于加入1molA和2molB，A的比例增大，体积分数增大，即φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)，C错误；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，即K(Ⅱ)＝K(Ⅰ)，D错误。答案：B[练5]解析：由图可知，0～1min，一氧化碳物质的量增加2mol，则反应速率v(CO)＝＝1mol·L－1·min－1；1～3min时，平衡不移动，反应速率之比等于化学计量数之比，则v正(CO)＝2v逆(CO2)，A错误；该反应反应前后质量发生变化，体积不变，则其密度为变量，当容器内气体的密度不变时，说明反应达到平衡状态；根据ρ＝知，体积不变，反应达到平衡时，气体的质量增大，则平衡时气体的密度大于起始时气体的密度，则>1，B错误；5min时再充入一定量的CO，CO的物质的量瞬间增大，平衡逆向移动，CO的物质的量又逐渐减小，5min时CO2浓度不变，平衡逆向移动，CO2的物质的量逐渐增大，则b表示n(CO2)的变化，c表示n(CO)的变化，C错误；由图可知，3min时升高温度，一氧化碳增多，说明反应是吸热反应，T1温度平衡，一氧化碳物质的量为2mol，二氧化碳物质的量为7mol；平衡常数K(T1)＝＝＝，T2温度平衡，一氧化碳物质的量为4mol，二氧化碳物质的量为6mol，平衡常数K(T2)＝＝＝，则≈4.7，D正确。答案：D[例6]解析：升高温度，CO2的转化率减小，平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH<0，A项错误；达平衡时，v正(H2)＝3v逆(CO2)，B项错误；升温，平衡左移，b点温度高，其平衡常数小，C项错误。答案：D[练6]解析：由图可知，随温度升高，甲烷的转化率降低，故生成CS2的正反应为放热反应，故A错误；反应S8(s)⇌4S2(g)有固体反应物参与，前后气体分子数改变，在密闭容器中总压不变，能判断反应达到平衡状态，B正确；温度较高时反应速率快，且由图可知较高温度下S2体积分数较大说明产率较高，甲烷的转化率较小即可减少S2的反应损耗，因此应在较高温度下进行反应以提高产出效率，C错误；当温度为450℃时，甲烷的转化率为98%，S2的体积分数为20%，原料投入为1∶1，设加入S8与CH4均为1mol，则转化的甲烷为1×98%＝0.98，设S8转化率为x，列三段式S8(s)⇌4S2(g)起始量/mol10变化量/molx4x平衡量/mol1－x4x2S2