人教版高中化学选择性必修1第二章化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡第5课时化学反应速率与平衡图像课件(共74张PPT)

(共74张PPT)
第二章　化学反应速率与化学平衡
第二节　化学平衡
第5课时　化学反应速率与平衡图像
一、物质浓度、反应速率图像
高中同步导学案　化学(RJ) 选择性必修1
1. 反应过程中物质的量或浓度—时间图像
图像示例 方法指导
在2 L密闭容器中，某一反应有关物质A （g）、B（g）、C（g）的物质的量变化如 图所示。
看坐标，定意义；零起点，定投料； 线变化，定方向；量变化，定计量。
注：n、c、v等变化量之比等于化学 计量数之比
时间　
物质的
量　
相等　
0.15
mol·L－1·min－1　
2. 物质的量或浓度—时间图像（条件变化）
条件改变 图像示例 方法指导
减压（容器体积 扩大到原来的2 倍）
条件改变 图像示例 方法指导
升高温度 当反应体系中温度发生改变时，v－t中速率曲线出现“断点”，而恒容条件下c －t中所有线全部是连续的
降低温度
3. 速率—时间图像（条件变化）
图像示例 方法指导
看坐标，定意义；零起点，定投料；线变化，定条 件；v高低，定移动。
注：改变浓度条件，图像一点保持连续；改变温度 或压强，两点突变
3. 速率—时间图像（条件变化）
填写改变的条件及平衡移动的方向
①t1时， ，平衡 移动；
②t2时， ，平衡 移动；
③t3时， ，平衡 移动；
④t4时， ，平衡 移动
增大反应物浓度　
正向　
降低温度　
正向　
增大压强　
正向　
使用催化剂　
不　
4. 速率—压强（或温度）图像
甲
乙
①根据正、逆反应速率与温度的变化曲线，可判断反应的 ，则Q 0。
②根据正、逆反应速率与压强的变化曲线，可判断反应前后 ，则 m n。
ΔH　
＜　
气体体积的变化　
＞　
吸
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C
C. 平衡时A的体积分数φ：φ（Ⅱ）＜φ（Ⅰ）
D. 平衡常数K：K（Ⅱ）＜K（Ⅰ）
B
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，若向容器中加入C，逆反应速率突然增 大并逐渐减小，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3 mol C，相当于加入1 mol A和2 mol B，则状态Ⅱ 相当于起始投料为2 mol A和5 mol B，若是投料为2 mol A和6 mol B与状态Ⅰ等效，即 状态Ⅱ相当于减少了B的投料，平衡逆向移动，A的体积分数变大，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。
C
A. 反应物的浓度：a点小于b点
B. 反应体系中加入催化剂，反应速率增大，ΔH也增大
C. a＜0
D. 反应在c点达到平衡
解析：开始时反应物浓度最大，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，但是正反应 速率增大，则该反应放热，温度升高，温度对反应速率的影响大于浓度对反应速率的 影响，故反应速率加快，c点后浓度减小，浓度对速率的影响大于温度对速率的影 响，反应速率减慢。反应物的浓度：a点大于b点，故A错误；反应体系中加入催化 剂，降低反应物活化能，反应速率增大，但是反应热ΔH不变，故B错误；开始时正 反应速率增大，说明反应放热，使温度升高，反应速率加快，即ΔH＜0，所以a＜ 0，故C正确；c点反应速率最大，但没有达到平衡状态，反应继续向正反应方向进 行，故D错误。
B. 100 ℃时，达平衡的体系中充入少量C（g），达新平衡前v（逆）＞v（正）
C. 100 ℃时，前5 min平均化学反应速率v（A）＝0.04 mol·L－1·min－1
图1
图2
B
A. 曲线Ⅰ代表物质X，曲线Ⅲ代表物质Z
B. 图中t1时刻的正反应速率大于t2时刻
C. 若升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢
D. 0～40 min，用物质Y表示的平均反应速率为0.3 mmol·L－1·min－1
B
二、化学平衡图像
1. 单一条件——转化率（α）或者百分含量等在不同温度或压强下随时间变化的图像
图像示例 方法指导
看拐点：
先拐→先平衡、速率快、条件高，即 “先拐先平数值大”。
想原理：
温度高低→ΔH；
压强大小→气体化学计量数
（1）图Ⅰ表示T2 T1，正反应是 反应，温度升高，平衡逆向动；
（2）图Ⅱ表示p2 p1，压强增大，A的转化率减小，平衡逆向移动，说明正反 应是气体总体积 的反应；
（3）图Ⅲ中生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a b，故a可能使用了 ；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反 应，a 了压强（压缩体积）
＞　
放热　
＞　
增大　
＞　
催化剂　
增大　
2. 多条件——转化率（α）或者百分含量等在不同温度或压强下随时间变化的图像
图像中有三个量时“定一议二”，利用控制变量法、结合“先拐先平数值大”原则分 析化学平衡图像：
T相同时比较p：p2＞p1，x＝1
p相同时比较T：T2＞T1，正反应吸热
3. 恒温（恒压）图像
在恒温（恒压）图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所 表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲 线的关系，即“定一议二”。
（1）恒温曲线
①选一等温线（如T1），随着压强的增大，C％ ，化学平衡 移动， a＋b c；
②作一等压线（如p3），温度升高，C％ ，化学平衡 移动，正反应 是 反应。
减小　
逆向　
＜　
增大　
正向　
吸热　
（2）恒压曲线
①选一等压线，随着温度的升高，C％ ，化学平衡 移动， ΔH 0；
②作一等温线（如T1），随着压强的增大，C％ ，化学平衡 移动， a＋b c。
减小　
逆向　
＜　
增大　
正向　
＞　
4. 几种特殊图像
（1）平衡曲线
序号 图像示例 方法指导
① 平衡曲线上的任意一点均为该条件下达到 平衡的点，线外点均未达到平衡。
若未达到平衡的点在该条件下达到平衡过 程如图所示：
则：L线的左上方（E点），A％大于此压强时平衡体系的A％，E点v正 v逆；L线的右下方（F点），F点v正 v逆
＞　
＜　
序号 图像示例 方法指导
② 如图所示曲线是其他条件不变 时，某反应物的平衡转化率与温 度的关系曲线如图所示：
若未达到平衡的点在该条件下达到平衡过 程如图所示：
图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点 ，表示v正＜v逆的是 点 ，而点2、4表示v正 v逆
3　
1　
＝　
（2）抛物线型
a.M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正 v逆，M点 为 ，M点后为平衡受温度或压强的影响情况。
　　　
b.方法指导
抛物线型图像顶（最低）点前未达到平衡，从顶（最低）点向后分析平衡移动情况。
＞　
平衡点　
曲线上的每个点是否都达到平衡，往往需要通过曲线的升降或斜率变化来判断，如果 未到达平衡则不能使用平衡移动原理，考虑速率变化对纵坐标量的影响，到达平衡以 后的点使用平衡移动原理分析。
【注意】
②投料平衡曲线
b.方法指导
ⅰ.投料平衡曲线上的点均为平衡点。
ⅱ.投料比等于化学计量数之比时，生成物的含量最大。
【注意】
横坐标也可能是一种反应物的起始物质的量。
A. x1＜x2
B. 反应速率：vb正＜vc正
C. 点a、b、c对应的平衡常数：Ka＜Kb＝Kc
D. 反应温度为T1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
B
解析：一定条件下，增大水的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化 率越大，则x1＜x2，故A正确；b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1 mol，b 点x值小于c点，则b点加水蒸气多，水蒸气浓度大，则反应速率：vb正＞vc正，故B错 误；由图可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反 应，温度升高平衡正向移动，K增大；温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡 常数：Ka＜Kb＝Kc，故C正确；该反应为气体分子数增大的反应，所以温度一定时， 当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确。
A　　　　　　　　B
D
C　　　　　　　　D
解析：随着温度升高，正反应速率和逆反应速率均增大，而该反应的ΔH＞0，升高 温度，平衡正向移动，故达到平衡后，即v正＝v逆后，v正增速比v逆快，A项正确；因 ΔH＞0，温度越高，反应速率越大，越先达到平衡状态，AB3的转化率越大，混合气 体中AB3的体积分数越小，B项正确；该反应为气体体积增大的反应，故增大压强， 平衡逆向移动，混合气体中AB3的体积分数增大，因ΔH＞0，升高温度，平衡正向移 动，混合气体中AB3的体积分数减小，C项正确；压强越大，AB3的平衡转化率越小， 温度越高，AB3的平衡转化率越大，D项错误。
A. 上述反应的ΔH＞0
B. 混合气体的密度保持不变时，说明该反应达到平衡状态
C. c点平衡后，向容器中再充入等量原反应气体，达新平衡 时，CO2的转化率增大
D. 反应从开始到a点需时5 min，5 min内用H2表示的反应速 率为0.3 mol·L－1·min－1
C
解析：根据题图知，b点之前，单位时间内，随着温度的升高，速率加快，所以二氧 化碳的转化率增大，b点之后，图像上的点均为平衡点，温度升高，平衡逆向移动， 导致二氧化碳的平衡转化率降低，反应的ΔH＜0，A错误；2 L刚性密闭容器中发生 反应，气体的总质量不变，容器的容积不变，所以气体的密度始终不变，则气体密度 不变不能说明反应达到平衡状态，B错误；c点平衡后，向容器中再充入等量原反应气 体，等效于加压，则会使平衡正向移动，达新平衡时，CO2的转化率增大，C正确；a 点时二氧化碳的转化率为50％，则转化的二氧化碳的物质的量为0.5 mol，转化的氢 气的物质的量为0.5 mol×3＝1.5 mol，5 min内用H2表示的反应速率为0.15 mol·L－ 1·min－1，D错误。
＞　
b　
a.600 ℃，0.6 MPa
b.700 ℃，0.7 MPa
c.800 ℃，0.8 MPa
解析：由图可知，压强相同的情况下，随着温度升高，C2H6的平衡转化率增 大，因此该反应为吸热反应，ΔH4＞0。600 ℃，0.6 MPa时，C2H6的平衡转化 率约为20％，a错误；700 ℃，0.7 MPa时，C2H6的平衡转化率约为50％，最接 近40％，b正确；700 ℃，0.8 MPa时，C2H6的平衡转化率接近50％，升高温 度，该反应的化学平衡正向移动，C2H6转化率增大，因此800 ℃，0.8 MPa时， C2H6的平衡转化率大于50％，c错误。
p3＞p2＞p1　
在同一温度下，p1到p3，SiCl2物质的量逐渐减小，说明平衡逆向移动，增大压
强平衡向化学计量数小的方向移动
课时作业（十二）　化学反应速率与平衡图像
[对点训练]
题组一　物质的量（浓度）—时间图像
A. 反应达到平衡前，正反应速率始终大于逆反应速率
C. t3时增大c（H＋），该平衡向逆反应方向移动，平衡常数K 减小
D. t3后，该离子交换反应的正反应仍在进行
C
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A. 该反应的ΔH＞0
B. 曲线Y表示c（C2H4）随温度的变化关系
C. 升高温度，v逆加快，v正减慢，C2H4平衡产率减小
D. 其他条件不变，2n mol CO2与6n mol H2在T1 ℃下反应，达到 平衡时c（H2）＞c1 mol·L－1
D
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题组二　速率图像
A. t1时降低了温度，平衡向正反应方向移动
B. t1时增大了压强，平衡向正反应方向移动
C. t1时可能使用了催化剂
D. t1时增大了A的浓度，同时减小了C的浓度，平衡向正反应方向移动
D
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解析：由图可知，t1时刻改变条件，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，平衡正向 移动，且再次平衡时，正反应速率比改变条件前的反应速率小，降低温度，正、逆反 应速率都减小，图中正反应速率在t1时增加，A项错误；该反应为气体体积减小的反 应，t1时增大压强，正反应速率增加，平衡正向移动，再次平衡时，反应速率应大于 加压前的反应速率，B项错误；t1时若使用催化剂，正反应速率增加，但是平衡不移 动，速率应保持不变，C项错误；t1时增大了反应物A的浓度，正反应速率增加，同时 减少了C的浓度，逆反应速率减小，平衡正向移动，最终反应物浓度减小，再次平衡 时的正反应速率应小于之前平衡时的反应速率，D项正确。
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A. t0～t1 B. t2～t3
C. t3～t4 D. t5～t6
A
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题组三　平衡图像
A. T1＜T2，p1＜p2，a＋b＞c，Q＞0
B. T1＞T2，p1＜p2，a＋b＜c，Q＞0
C. T1＜T2，p1＞p2，a＋b＜c，Q＞0
D. T1＞T2，p1＞p2，a＋b＞c，Q＜0
B
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解析：由图可知，温度为T1时，依据到达平衡的时间可知p2＞p1，且压强越大， B的含量高，得出压强增大平衡向逆反应方向移动，因此正反应为气体体积增大 的反应，即a＋b＜c；压强为p2时，依据到达平衡的时间可知T1＞T2，且温度越 高，B的含量低，得出温度升高平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应， 即Q＞0，故选B。
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D
图a
图b
图c
图d
A. 由图a可知，T1＞T2，该反应的逆反应为放热反应
B. 由图b可知，该反应m＋n＜p
C. 图c是绝热条件下速率和时间的图像，由此说明该反应吸热
D. 图d中，曲线a可能使用了催化剂
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解析：根据“先拐先平数值大”知，T1＞T2，升高温度，C在反应混合物中的体积分 数降低，说明平衡向逆反应方向移动，则逆反应为吸热反应，故A错误；由图b可 知，在同一温度下，增大压强，C在反应混合物中的体积分数增大，说明增大压强平 衡向正反应方向移动，说明正反应为体积缩小的反应，则m＋n＞p，故B错误；图c 中开始时反应速率逐渐增大，说明该反应为放热反应，故C错误；图d中a、b的平衡状 态相同，但反应速率不同，曲线a可能使用了催化剂，故D正确。
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题组四　特殊图像
A. m＋n＜p
B. Y点反应向逆反应方向进行
C. X点时v正＜v逆
D. X点逆反应速率比Y点的正反应速率大
B
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解析：由图可知，增大压强，B的体积分数增大，说明平衡向逆反应气体体积减小的 方向移动，故n＜p，A项错误；曲线上的点为平衡状态，Y点位于曲线的下方，当B 的含量增大时，可趋向于平衡，则应向逆反应方向进行，B项正确；X点位于曲线的 上方，当B的含量减小时，可趋向于平衡，则应向正反应方向进行，即v正＞v逆 ，C项 错误；Y点压强大于X点，故Y点逆反应速率大于X点的正反应速率，D项错误。
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A. T1＞T2
B. T1时，b点对应状态的SO2转化率最高
C. T1时，b点后曲线下降是因为CO质量分数升高
D. 减小压强可提高CO、SO2转化率
C
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[综合强化]
A. 若40 s后加入催化剂，则曲线Ⅰ中A的平衡转化率会增大
B. 曲线Ⅰ、Ⅱ对应反应的平衡常数：K（Ⅰ）＞K（Ⅱ）
C. a点的v正大于b点的v逆
D. 0～40 s内，曲线Ⅱ中B的平均反应速率vB＝5.0×10－4 mol·L－1·s－1
C
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解析：40 s后反应已经达到平衡状态，加入催化剂，不能改变平衡转化率，A项错 误；曲线Ⅰ先出现拐点，说明温度更高，反应放热，则曲线Ⅰ是绝热装置乙的曲线，由 于反应放热，温度升高平衡逆向移动，K（Ⅰ）小于K（Ⅱ），B项错误；a、b两点转 化率相同，则两者浓度相同，两点都向正反应方向进行，则v正大于v逆，a点温度更 高，则a点的v正大于b点的v正大于b点的v逆，C项正确；0～40 s内，曲线Ⅱ的转化率为 25％，A、B转化的浓度均为0.1 mol·L－1×25％＝0.025 mol·L－1，vB＝6.25×10－4 mol·L－1·s－1，D项错误。
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A. γ1＞γ2
B. 平衡常数：Ka＜Kb＝Kc
C. 当容器内气体密度不变时，反应达到平衡
D. T1温度下增大压强，c点向a点方向移动
C
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解析：在相同的温度下，投料比增大，相当于在Y的投料量不变的情况下增大X的投 料量，故投料比越大，Y的平衡转化率越大。由题图可知，温度相同时，γ2对应曲线 的Y的转化率大于γ1对应曲线的Y的转化率，故γ2＞γ1，A错误；该反应为放热反应， 温度越高，K越小，故Ka＞Kb＝Kc，B错误；由于产物之一为固体，容器恒容，若反 应未达到平衡，气体总质量会改变，气体密度会改变，故当容器内气体密度不变时， 反应达到平衡，C正确；正向反应气体体积减小，温度一定，增大压强，平衡正向移 动，Y的转化率升高，温度不变，不会向a点方向移动，D错误。
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11. （2025·昆明高二期中）在Ru/Al2O3催化剂表面用H2选择性还原SO2，可实现SO2 气体的资源化利用。涉及的反应为
（1）ΔH3＝ kJ·mol－1（保留整数）。
－186　
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（2）T ℃时，将2.0 mol H2和1.0 mol SO2充入2 L密闭容器中发生反应Ⅲ，反应体系 中气体的总压强随时间的变化如图。

75％　

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否　
反
应Ⅰ和Ⅱ为放热反应，温度升高SO2平衡转化率降低，而图中温度高于500 ℃，SO2转化
率继续增大
升高温度，反应Ⅱ速率增大的程度小
于反应Ⅰ
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③一定条件下，Al2O3催化剂中掺杂Ru后的催化效果如图所示，则Ru主要催化的是反 应 （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
Ⅰ　
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解析：（3）①由于反应Ⅰ和Ⅱ为放热反应，温度升高，SO2平衡转化率降低，而图中温 度高于500 ℃时SO2转化率继续增大，故反应未达到平衡状态。②由于ΔH1＜ΔH2，升 高温度，反应Ⅱ速率增大的程度小于反应Ⅰ，故S（l）的选择性随温度升高而减小。③ 由图可知，Al2O3催化剂中掺杂Ru后S（l）的选择性降低，故Ru主要催化的是反应Ⅰ。
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12. （2025·宝鸡高二联考）氮氧化物对环境及人类活动影响日趋严重，如何消除大气 污染物中的氮氧化物成为人们关注的主要问题之一。
Ⅰ.利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：
（1）ΔH3＝ 。
－1 631.6 kJ·mol－1　
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0.171 mol·L－1·min－1　
温度小于580 K时，反应未达到平衡，升高温度，反应速率加快，
NO生成N2的转化率逐渐增大
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（3）该反应是 （填“放热”或“吸热”）反应。
解析：（3）T1＞T2，升高温度，平衡时NO的体积分数增大，说明升高温度，平衡逆 向移动，因此该反应为放热反应。
（4）若在D点对反应容器降温的同时缩小体积至体系压强增大，重新达到的平衡状 态可能是图中A～G点中的 点。
放热　
G　
解析：（4）降温和缩小体积都使该反应的平衡正向移动，则平衡时NO的体积分数将减小，又改变条件后压强增大，故重新达到平衡状态时可能是G点。
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60％　

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