专题6 微专题—化学反应速率和化学反应限度的图像分析-讲义（知识梳理+训练）【新教材】2020-2021学年高一化学（苏教版（2019）必修二）
文档属性
| 名称 | 专题6 微专题—化学反应速率和化学反应限度的图像分析-讲义（知识梳理+训练）【新教材】2020-2021学年高一化学（苏教版（2019）必修二） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 194.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-04-11 09:50:25 | ||
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文档简介
专题六 微专题——化学反应速率和化学反应限度的图像分析学案及训练
知识梳理
化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。
(1)“一看”——看图像
①看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所示的是哪些量之间的关系。
②看线：分清正反应和逆反应，分清突变和渐变、小变和大变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点，可按照先拐先平的规律，即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡，对应的温度高、压强大。
③看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。
④看辅助线：做横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。
⑤看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。
(2)“二想”——想规律
如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。
(3)“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。
强化训练
1．(2020·天津期中联考)一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是( )
A．t min时该反应达到化学平衡状态
B．反应开始到10 min，用X表示的反应速率为0.079 mol·L－1·min－1
C．反应开始到10 min时，Y的转化率为79%
D．反应的化学方程式为X(g)＋2Y(g)??3Z(g)
答案 C
解析 到10 min时该反应达到化学平衡状态，A错误；反应进行到10 min时，X、Y均减少了0.79 mol，Z增加了1.58 mol，用X表示的反应速率为＝0.039 5 mol·L－1·min－1，反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)??2Z(g)，B、D错误；反应开始到10 min时Y的转化率为×100%＝79%，C正确。
2.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，使反应SO2(g)＋NO2(g)??SO3(g)＋NO(g)在一定条件下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图可得出的正确结论是( )
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
答案 D
解析 化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，且保持不变，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达到平衡，A错误；a到b时正反应速率增加，反应物浓度不断减小，B错误；随着反应的进行，反应物浓度减小，但正反应速率增大，说明体系温度升高，正反应是放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；因为反应一直正向进行，且a～c段正反应速率一直在增大，故SO2的转化率：a～b段小于b～c段，D正确。
3．(2020·黄冈浠水实验中学期中)鱼浮灵是一种化学增氧剂，主要成分为过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)，分别在等体积双氧水中加入少量Na2CO3、NaCl和NaOH固体探究鱼浮灵增氧原理，实验结果如图所示。下列说法不正确的是( )
A．Na2CO3对H2O2的分解有促进作用
B．加入NaCl后溶液溶解氧变化不明显
C．H2O2分解随pH增大而持续加快
D．鱼浮灵使用时应根据pH控制投放量
答案 C
解析 由图可知，加入Na2CO3后水中的溶解氧增多，故说明加入Na2CO3后促进了H2O2的分解，故A正确；在双氧水中加入氯化钠后，溶液中溶解氧不变，即加入氯化钠后对双氧水的分解无催化作用，故B正确；根据双氧水加NaOH固体图可知，随着溶液pH增大，溶解氧先增大后减小，故双氧水的分解并不是随pH的增大而持续加快，故C错误；根据双氧水加NaOH固体图可知，溶液pH对鱼浮灵中双氧水的分解速率有影响，故应根据溶液的pH来决定鱼浮灵的投放量，故D正确。
4．(2020·金华一中高一月考)氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应：ClO＋3HSO===3SO＋Cl－＋3H＋。已知该反应的速率随c(H＋)的增大而加快。如图为用ClO在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v－t图。下列说法中不正确的是( )
A．图中阴影部分的面积表示t1～t2时间内ClO的物质的量的减少量
B．纵坐标为v(Cl－)的v－t曲线与图中曲线完全重合
C．反应开始时速率增大可能是c(H＋)所致
D．后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小
答案 A
解析 图像为ClO在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v－t图，则阴影部分的面积表示t1～t2时间内ClO的物质的量浓度的减少量，故A错误；化学方程式为ClO＋3HSO===3SO＋Cl－＋3H＋，v(ClO)∶v(Cl－)＝1∶1，纵坐标为v(Cl－)的v－t曲线与图中曲线重合，故B正确；由化学方程式：ClO＋3HSO===3SO＋Cl－＋3H＋可知，反应开始时随着反应的进行，c(H＋)不断增大，反应的速率加快由题目信息可知反应的速率随c(H＋)的增大而加快，故C正确；随着反应的进行，反应物的浓度减少，反应速率减小，所以后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小，故D正确。
5．(2019·哈尔滨高一期中)一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)??FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。
(1)t1 min时，正、逆反应速率的大小关系为v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)4 min内，CO2的转化率为________；CO的平均反应速率v(CO)＝______________。
(3)下列条件的改变能减慢其反应速率的是__________(填序号，下同)。
①降低温度
②减少铁粉的质量
③保持压强不变，充入He使容器的体积增大
④保持容积不变，充入He使体系压强增大
(4)下列描述能说明上述反应已达平衡状态的是______。
①v(CO2)＝v(CO)
②单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO
③容器中气体的压强不随时间变化而变化
④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化
答案 (1)＞ (2)71.4% 0.125 mol·L－1·min－1 (3)①③ (4)②④
解析 (1)因为t1 min时化学反应没有达到平衡，反应仍然向正反应方向进行，所以正反应速率大于逆反应速率，即v正＞v逆。(2)根据图像分析4 min内CO2的变化量为0.7 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.5 mol·L－1，转化率为×100%≈71.4%；CO在4 min内的变化量为0.5 mol·L－1，则4 min内的平均反应速率为v(CO)＝＝0.125 mol·L－1·min－1。(3)降低温度，化学反应速率降低，故①正确；因为铁粉是固体，减少铁粉的质量不影响化学反应速率，故②错误；保持压强不变，充入He使容器的体积增大，相当于减小反应物和生成物的浓度，化学反应速率减慢，故③正确；保持容积不变，充入He使体系压强增大，但不影响反应物和生成物的浓度，所以化学反应速率不变，故④错误。(4)当v正(CO2)＝v逆(CO)时，说明化学反应达到平衡状态，而v(CO2)＝v(CO)不代表正、逆反应速率的关系，不能由此确定化学反应是否达到平衡，故①错误；单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO，说明化学反应的正、逆反应速率相等，故②正确；由反应Fe(s)＋CO2(g)??FeO(s)＋CO(g)知，该反应是反应前后气体体积相等的反应，压强始终不变，故③错误；因为气体的平均相对分子质量与气体的质量和气体的物质的量有关，该反应气体的物质的量不变，质量变化，当容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化时，说明化学反应达到平衡状态，故④正确。
知识梳理
化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。
(1)“一看”——看图像
①看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所示的是哪些量之间的关系。
②看线：分清正反应和逆反应，分清突变和渐变、小变和大变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点，可按照先拐先平的规律，即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡，对应的温度高、压强大。
③看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。
④看辅助线：做横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。
⑤看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。
(2)“二想”——想规律
如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。
(3)“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。
强化训练
1．(2020·天津期中联考)一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是( )
A．t min时该反应达到化学平衡状态
B．反应开始到10 min，用X表示的反应速率为0.079 mol·L－1·min－1
C．反应开始到10 min时，Y的转化率为79%
D．反应的化学方程式为X(g)＋2Y(g)??3Z(g)
答案 C
解析 到10 min时该反应达到化学平衡状态，A错误；反应进行到10 min时，X、Y均减少了0.79 mol，Z增加了1.58 mol，用X表示的反应速率为＝0.039 5 mol·L－1·min－1，反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)??2Z(g)，B、D错误；反应开始到10 min时Y的转化率为×100%＝79%，C正确。
2.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，使反应SO2(g)＋NO2(g)??SO3(g)＋NO(g)在一定条件下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图可得出的正确结论是( )
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
答案 D
解析 化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，且保持不变，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达到平衡，A错误；a到b时正反应速率增加，反应物浓度不断减小，B错误；随着反应的进行，反应物浓度减小，但正反应速率增大，说明体系温度升高，正反应是放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；因为反应一直正向进行，且a～c段正反应速率一直在增大，故SO2的转化率：a～b段小于b～c段，D正确。
3．(2020·黄冈浠水实验中学期中)鱼浮灵是一种化学增氧剂，主要成分为过氧碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)，分别在等体积双氧水中加入少量Na2CO3、NaCl和NaOH固体探究鱼浮灵增氧原理，实验结果如图所示。下列说法不正确的是( )
A．Na2CO3对H2O2的分解有促进作用
B．加入NaCl后溶液溶解氧变化不明显
C．H2O2分解随pH增大而持续加快
D．鱼浮灵使用时应根据pH控制投放量
答案 C
解析 由图可知，加入Na2CO3后水中的溶解氧增多，故说明加入Na2CO3后促进了H2O2的分解，故A正确；在双氧水中加入氯化钠后，溶液中溶解氧不变，即加入氯化钠后对双氧水的分解无催化作用，故B正确；根据双氧水加NaOH固体图可知，随着溶液pH增大，溶解氧先增大后减小，故双氧水的分解并不是随pH的增大而持续加快，故C错误；根据双氧水加NaOH固体图可知，溶液pH对鱼浮灵中双氧水的分解速率有影响，故应根据溶液的pH来决定鱼浮灵的投放量，故D正确。
4．(2020·金华一中高一月考)氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应：ClO＋3HSO===3SO＋Cl－＋3H＋。已知该反应的速率随c(H＋)的增大而加快。如图为用ClO在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v－t图。下列说法中不正确的是( )
A．图中阴影部分的面积表示t1～t2时间内ClO的物质的量的减少量
B．纵坐标为v(Cl－)的v－t曲线与图中曲线完全重合
C．反应开始时速率增大可能是c(H＋)所致
D．后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小
答案 A
解析 图像为ClO在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v－t图，则阴影部分的面积表示t1～t2时间内ClO的物质的量浓度的减少量，故A错误；化学方程式为ClO＋3HSO===3SO＋Cl－＋3H＋，v(ClO)∶v(Cl－)＝1∶1，纵坐标为v(Cl－)的v－t曲线与图中曲线重合，故B正确；由化学方程式：ClO＋3HSO===3SO＋Cl－＋3H＋可知，反应开始时随着反应的进行，c(H＋)不断增大，反应的速率加快由题目信息可知反应的速率随c(H＋)的增大而加快，故C正确；随着反应的进行，反应物的浓度减少，反应速率减小，所以后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小，故D正确。
5．(2019·哈尔滨高一期中)一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)??FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。
(1)t1 min时，正、逆反应速率的大小关系为v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。
(2)4 min内，CO2的转化率为________；CO的平均反应速率v(CO)＝______________。
(3)下列条件的改变能减慢其反应速率的是__________(填序号，下同)。
①降低温度
②减少铁粉的质量
③保持压强不变，充入He使容器的体积增大
④保持容积不变，充入He使体系压强增大
(4)下列描述能说明上述反应已达平衡状态的是______。
①v(CO2)＝v(CO)
②单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO
③容器中气体的压强不随时间变化而变化
④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化
答案 (1)＞ (2)71.4% 0.125 mol·L－1·min－1 (3)①③ (4)②④
解析 (1)因为t1 min时化学反应没有达到平衡，反应仍然向正反应方向进行，所以正反应速率大于逆反应速率，即v正＞v逆。(2)根据图像分析4 min内CO2的变化量为0.7 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.5 mol·L－1，转化率为×100%≈71.4%；CO在4 min内的变化量为0.5 mol·L－1，则4 min内的平均反应速率为v(CO)＝＝0.125 mol·L－1·min－1。(3)降低温度，化学反应速率降低，故①正确；因为铁粉是固体，减少铁粉的质量不影响化学反应速率，故②错误；保持压强不变，充入He使容器的体积增大，相当于减小反应物和生成物的浓度，化学反应速率减慢，故③正确；保持容积不变，充入He使体系压强增大，但不影响反应物和生成物的浓度，所以化学反应速率不变，故④错误。(4)当v正(CO2)＝v逆(CO)时，说明化学反应达到平衡状态，而v(CO2)＝v(CO)不代表正、逆反应速率的关系，不能由此确定化学反应是否达到平衡，故①错误；单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO，说明化学反应的正、逆反应速率相等，故②正确；由反应Fe(s)＋CO2(g)??FeO(s)＋CO(g)知，该反应是反应前后气体体积相等的反应，压强始终不变，故③错误；因为气体的平均相对分子质量与气体的质量和气体的物质的量有关，该反应气体的物质的量不变，质量变化，当容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化时，说明化学反应达到平衡状态，故④正确。