第六章 微专题四　解答化学反应速率图像题的思路 学案（含答案）—2024春高中化学人教版必修二

微专题四　解答化学反应速率图像题的思路
化学反应速率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、时间等。解题时，重点是理解图像的意义和特点。
1．关注图像中的“点、线、面”
(1)关注“面”——明确研究对象
理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所表示的是哪些量之间的关系。弄清楚是物质的量，还是物质的量浓度随时间的变化。
(2)关注“线”
①弄清曲线的走向，是增大还是减小，确定反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。
②分清突变和渐变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义。
(3)关注“点”
解题时要特别关注特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。深刻理解这些特殊点的意义。
2．联系规律
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速率的影响规律等。
3．正确判断
根据题干和题目要求，结合图像信息，正确利用相关规律做出正确的判断。
1．(2023·杭州高一检测)在2.0 L恒温恒容密闭容器中充入1.0 mol HCl和0.3 mol O2，加入催化剂发生反应：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，HCl、O2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．t2时，v正＝v逆
B．t3时已处于平衡状态，升高温度平衡状态不会发生改变
C．t1时，容器内气体的总压强比t2时的大
D．t3时，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.4 mol·L－1
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
3．一定温度下，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)
4．(2022·河北邯郸高一期中)某学生用纯净的Cu与50 mL过量浓HNO3反应制取NO2 (不考虑NO气体的影响)，实验结果如图所示(气体体积均为标准状况下测定，且忽略溶液体积变化)。
回答下列问题：
(1)由图像可知0～A、A～B、B～C段的反应速率最大的是__________。1 min后A～B段反应速率逐渐加快，除产物可能有催化作用外，其主要原因还有：____________。2 min后B～C段反应速率又逐渐变慢的原因是_______________________________。
(2)计算在1～3 min内的反应速率： v(H＋ )＝____________ mol·L－1·min－1。
(3)若开始向反应溶液中加入固体KNO3，则1 min时测得V(NO2)________(填“大于”“小于”“等于”或“不确定”)84 mL。
(4)下列措施不能加快v(NO2)的是______(填字母)。
A．使用Cu粉代替Cu块
B．使用含有石墨的粗铜代替纯铜
C．使用稀硝酸代替浓硝酸
D．在硝酸中加入少量浓硫酸
5．(2023·山东烟台高一期中)恒温下在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质的物质的量随时间变化曲线如图。
(1)该反应的化学方程式为__________________________________。
(2)从开始至5 min，Y的平均反应速率为____________；X的转化率为_____________。
(3)反应达平衡时体系的压强是开始时的__________倍。
(4)下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是____________(填序号)。
①容器内温度不变
②混合气体的密度不变
③混合气体的压强不变
④混合气体的平均相对分子质量不变
⑤Z(g)的物质的量浓度不变
⑥容器内X、Y、Z三种气体的浓度之比为3∶1∶2
⑦某时刻v(X)＝3v(Y)且不等于零
⑧单位时间内生成2n mol Z，同时生成3n mol X
(5)在某一时刻采取下列措施能加快反应速率的是________(填字母)。
A．加催化剂
B．降低温度
C．体积不变，充入X
D．体积不变，从容器中分离出Y
微专题四　解答化学反应速率图像题的思路
跟踪训练
1．C　[t2时反应还没有达到平衡，v正≠v逆，A项错误；t3时HCl和O2的物质的量不再发生变化，反应已经达到平衡，但升高温度改变了原有条件，旧平衡会被破坏，一段时间后达到新的平衡，故升温平衡状态会发生改变，B项错误；该反应反应物气体分子数大于生成物，t1时，反应物较多，气体总分子数较大，t2时，反应物较少，气体总分子数较小，故在恒温恒容密闭容器内，t1时气体的总压强比t2时的大，C项正确；t3时，列三段式：
　　　　4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)
起始/mol 1 0.3 0 0
转化/mol 0.8 0.2 0.4 0.4
平衡/mol 0.2 0.1 0.4 0.4
容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝＝0.2 mol·L－1，D项错误。]
2．D　[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，故一定未达平衡，A错误；a点到b点正反应速率增加，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．C
4．(1)A～B　该反应是放热反应，1 min后溶液温度明显升高，反应速率加快　2 min后反应物硝酸浓度的减小成为影响反应速率的主要原因，反应物浓度逐渐减小，反应速率逐渐变慢　(2)0.225　(3)大于　(4)C
5．(1)3X(g)＋Y(g)2Z(g)　(2)0.02 mol·L－1·min－1　60%　(3)　(4)③④⑤⑧　(5)AC
解析　(1)根据图像可知，5 min内X的物质的量减少0.6 mol、Y的物质的量减少0.2 mol 、Z的物质的量增加0.4 mol，X、Y是反应物、Z是生成物，物质的量的变化量之比等于化学计量数之比，5 min后物质的量不再改变，说明该反应可逆，反应的化学方程式为3X(g)＋Y(g)2Z(g)。(2)从反应开始至5 min，Y的物质的量减少0.2 mol，Y的平均反应速率为＝0.02 mol·L－1·min－1；5 min内X的物质的量减少0.6 mol ，X的转化率为×100%＝60%。(3)同温、同体积下，压强之比等于物质的量之比，反应达平衡时体系的压强是开始时的＝倍。(4)恒温容器，温度是恒量，容器内温度不变，反应不一定达到平衡状态，故不选①；反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，混合气体的密度不变，反应不一定达到平衡状态，故不选②；反应前后气体分子数之和不同，容器体积不变，压强是变量，混合气体的压强不变，反应一定达到平衡状态，故选③；反应前后气体总质量不变，反应前后气体分子数之和不同，混合气体的平均相对分子质量是变量，混合气体的平均相对分子质量不变，反应一定达到平衡状态，故选④；反应达到平衡状态，各物质浓度不再改变，Z(g)的物质的量浓度不变，反应一定达到平衡状态，故选⑤；容器内X、Y、Z三种气体的浓度之比为3∶1∶2，不能判断浓度是否改变，反应不一定达到平衡状态，故不选⑥；某时刻v(X)＝3v(Y)，不能判断正、逆反应速率是否相等，反应不一定达到平衡状态，故不选⑦；单位时间内生成2n mol Z，同时生成3n mol X，正、逆反应速率相等，反应一定达到平衡状态，故选⑧。(5)催化剂能加快反应速率，故选A；降低温度，反应速率减慢，故不选B；体积不变，充入X，反应物浓度增大，反应速率加快，故选C；体积不变，从容器中分离出Y，反应物浓度降低，反应速率减慢，故不选D。