高考化学二轮复习热化学化学反应速率与平衡专题二化学反应速率与平衡图像、图表分析课件

(共46张PPT)
C
实验序号 水样体积/mL 纳米铁质量/mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
C
3.(2025·山东卷)在恒容密闭容器中，Na2SiF6(s)热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知：T2温度时，Na2SiF6(s)完全分解；体系中气相产物在T1，T3温度时的分压分别为p1、p3。下列说法错误的是(　　)
A.a线所示物种为固相产物
B.T1温度时，向容器中通入N2，气相产物分压仍为p1
C.p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp
D.T1温度时，向容器中加入b线所示物种，重新达平
衡时逆反应速率增大
D
1.0×105 Pa条件下，1 mol C3H8O3和9 mol H2O发生上述反应达平衡状态时，体系中CO、H2、CO2和CH4的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.550 ℃时，H2O的平衡转化率为20%
B.550 ℃反应达平衡状态时，n(CO2)∶n(CO)＝11∶25
C.其他条件不变，在400～550 ℃范围，平衡时H2O的物质的量随温度升高而增大
D.其他条件不变，加压有利于增大平衡时H2的物质的量
A
4.(2025·江苏卷)甘油(C3H8O3)水蒸气重整获得H2过程中的主要反应：
反应Ⅰ　C3H8O3(g)===3CO(g)＋4H2(g) ΔH>0
反应Ⅱ　CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0
反应Ⅲ　CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH<0
解析　反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ和Ⅲ是放热反应，升高温度，反应Ⅰ的平衡正向移动，反应Ⅱ和Ⅲ的平衡逆向移动，CH4的物质的量降低，CO和H2的物质的量升高，由C元素守恒知，550 ℃时n(CO)<(3－2.2)mol，故①为H2，②为CH4，③为CO。
平衡体系中的含H物质有C3H8O3、H2、H2O、CH4，含C物质有C3H8O3、CH4、CO、CO2，根据C元素守恒有：1 mol×3＝3n(C3H8O3)＋n(CH4)＋n(CO)＋n(CO2)，根据H元素守恒有：1 mol×8＋9 mol×2＝8n(C3H8O3)＋4n(CH4)＋2n(H2)＋2n(H2O)，两式联
1.化学反应速率的影响因素
(1)“惰性气体”对化学反应速率的影响
恒容条件，充入惰性气体 总压强增大→参加反应的物质的浓度不变(活化分子浓度不变)→反应速率不变
恒压条件下，充入惰性气体 体积增大→参加反应的物质的浓度减小(活化分子浓度减小)→反应速率减小
(2)外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。
2.化学平衡与平衡转化率
(1)转化率和平衡转化率
转化率有未达到平衡的转化率和平衡转化率，在审题的时候一定要注意转化率是否为平衡转化率。
(2)增大反应物的浓度与平衡转化率的关系(其中A、B、C均为气体)
可逆反应 改变条件 平衡移动方向 反应物平衡转化率 备注
A＋B C 增大
A的
浓度
正向
移动 α(A)减小 α(B)增大 反应物平衡转化率实际是考虑压强的影响
A B＋C α(A)减小
2A B＋C α(A)不变
3A B＋C α(A)增大
(3)如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料，那么无论是否达到化学平衡，两者的转化率一直相等。
②t2时升高温度，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大，吸热反应的反应速率增大得多。
③t3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瞬间减小，且正反应的反应速率减小得多。
④t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大但仍相等。
3.基础图像分析
(1)速率—时间图像
反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，m＋n>p＋q，且ΔH>0
①t1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。
(2)转化率(或百分含量)与温度变化图像

表示两个外界条件同时变化时，反应物A的转化率变化情况，解决这类图像一般采用“定一议二”的方法，即把自变量(温度、压强)之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。如：图1中，当压强相等(任意一条等压线)时，升高温度，A的转化率增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应。当温度相等时，在图1中作垂线，与三条等压线交于三点，这三点自下而上为增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡向正反应方向移动，即正反应为气体体积减小的反应。
(3)转化率(或百分含量)与压强变化图像

图3中，当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应是气体体积减小的反应。当压强相等时，在图3中作垂线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。
4.特殊图像
如下图，对于化学反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升高温度，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。
1.(2025·八省联考陕西卷) 一定温度下，恒容密闭容器中，物质Z发生反应Z(g) X(g)＋2Y(g)　ΔH>0，一段时间后开始计时，测得各物质的浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
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
2.(2025·辽宁省名校联盟5月联考)吹脱是处理甲醛废水的一种工艺，吹脱速率可用方程 v＝0.0423c(mg·L-1·h-1)表示(其中c为甲醛浓度，单位为mg·L-1)，下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化的数据，下图表示不同温度下吹脱时间与甲醛去除率的关系。
C
浓度/
(mg·L-1) 10 000 8 000 4 000 2 000 1 000
吹脱时间/h 0 7 23 39 55
下列说法错误的是(　　)
A.当甲醛浓度为2 000 mg·L-1时，其吹脱速率v＝84.6 mg·L-1·h-1
B.分析上表数据，若经过71 h的吹脱，甲醛的浓度降为500 mg·L-1
C.分析上表数据，当甲醛浓度降为6 000 mg·L-1时，吹脱时间为15 h
D.该工艺选择温度为75 ℃、吹脱时间为4～6 h比较合适
解析　当甲醛浓度为2 000 mg·L-1时，吹脱速率v＝0.042 3c mg·L-1·h-1＝0.042 3×
2 000 mg·L-1·h-1＝84.6 mg·L-1·h-1，A项正确；由表中数据可知，甲醛的浓度变成原来的一半所用的时间为16 h，则当甲醛浓度为500 mg·L-1时，吹脱时间为55 h＋16 h＝71 h，B项正确；由吹脱速率方程可知甲醛的吹脱速率随甲醛浓度的减小而变慢，甲醛浓度由8 000 mg·L-1降为4 000 mg·L-1所用的时间为16 h，由8 000 mg·L-1降到
6 000 mg·L-1所需的时间应小于8 h，即吹脱时间应小于15 h，C项错误；由图像分析，当温度为75 ℃、吹脱时间为4～6 h，甲醛去除率较高，6 h以后去除率无明显升高，D项正确。
A.E表示CO2的转化率与x的关系
B.a∶b＝1∶3
C.当x＝1时，若CO2的体积分数保持不变，则可以说明化学反应达到了化学平衡状态
D.其他条件不变，起始时仅加入2 mol CO2(g)和6 mol H2(g)或2 mol CH3OH(g)和 2 mol H2O(g)达平衡时分别放出p kJ和吸收q kJ的热量，则p＋q＝98
C
3.(2025·安徽滁州市一模) 一定温度下，某恒容密闭容器中发生如下反应：CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49 kJ·mol-1，起始加入2 mol CO2，平衡时反应物的转化率与起始加入的物质的量之比x[x＝n(H2)/n(CO2)]的关系如图，下列说法错误的是(　　)
4.(2025·河南省南阳市二模)苯乙烯是重要的有机化工原料，工业上用乙苯催化脱氢时发生如下反应：
反应Ⅰ：C6H5C2H5(g) C6H5CH===CH2(g)＋H2(g) ΔH>0
反应Ⅱ：C6H5C2H5(g)＋H2(g) C6H5CH3(g)＋CH4(g) ΔH<0
反应Ⅲ：C6H5C2H5(g) C6H6(g)＋C2H4(g)　ΔH>0
B
解析　反应Ⅱ为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，生成甲苯的物质的量减小，甲苯的选择性减小，则曲线a代表甲苯的选择性；反应Ⅲ为吸热反应，随着温度的升高，平衡正向移动，生成苯的物质的量增大，故曲线b为苯的选择性，A错误；620 ℃达平衡时，乙苯的转化率为80%，苯的选择性为3%，甲苯的选择性为7%，反应开始时，乙苯的物质的量为 1 mol，则反应消耗的乙苯的物质的量为 0.8 mol，生成苯的物质的量为0.024 mol，生成甲苯的物质的量为0.056 mol，则转化生成苯乙烯所消耗乙苯的物质的量为0.8 mol－0.024 mol－0.056 mol＝0.72 mol，则反应Ⅰ生成氢气的物质的量为0.72 mol，反应Ⅱ消耗氢气的物质的量为0.056 mol，则容器中氢气的物质的量为0.72 mol－0.056 mol＝0.664 mol，B正确；600～640 ℃时，乙苯的转化率增大，甲苯和苯的选择性之和变化不大，故容器中苯乙烯平衡时的物质的量随温度升高而增大，C错误；其他条件不变，620 ℃时起始向容器中只充入1 mol乙苯，相当于增大压强，反应Ⅰ、Ⅲ逆向移动，平衡时乙苯的转化率小于80%，D错误。
[思维建模]
化学反应速率与平衡图像分析思路
1.(2024·甘肃卷)下列措施能降低化学反应速率的是(　　)
A.催化氧化氨制备硝酸时加入铂
B.中和滴定时，边滴边摇锥形瓶
C.锌粉和盐酸反应时加水稀释
D.石墨合成金刚石时增大压强
解析　A项，催化剂可以改变化学反应速率，一般来说，催化剂可以用来加快化学反应速率，故催化氧化氨制备硝酸时加入铂可以加快化学反应速率；B项，中和滴定时，边滴边摇锥形瓶，可以让反应物快速接触，可以加快化学反应速率；C项，锌粉和盐酸反应时加水稀释会降低盐酸的浓度，会降低化学反应速率；D项，石墨合成金刚石，该反应中没有气体参与，增大压强不会改变化学反应速率。
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2.(2025·河南商丘一模)在恒温恒容密闭容器中加入足量CaCO3和焦炭，发生反应①，同时充入一定量H2，在催化剂M的作用下也发生反应②，反应如下：
①CaCO3(s)＋4C(s) CaC2(s)＋3CO(g)；②CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
下列有关说法正确的是(　　)
A.其他条件不变，若升高温度，反应②的速率一定加快
B.随着反应进行，容器内的压强可能先增大后减小
C.当混合气体的密度不再改变，说明反应①达到平衡，反应②未达到平衡
D.体系平衡后，再充入一定量CO，达到新平衡时，CO分压比原平衡时大
B 　
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3.(2024·海南卷)已知298 K，101 kPa时，CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.5 kJ·mol-1。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行，CO2的初始浓度为0.4 mol·L-1，c(CO2) -t关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.T1＞T2
B.T1下反应达到平衡时c(CH3OH)＝0.15 mol·L-1
C.使用催化剂1的反应活化能比使用催化剂2的大
D.使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同
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解析　由题干图像信息可知，平衡时CO2的浓度T1温度下比T2温度下的大，即T1到T2平衡正向移动，而结合题干方程式可知，该反应正反应是一个放热反应，即降低温度平衡才是正向移动，即T1＞T2，A正确；由题干图像信息可知，T1温度下达到平衡时CO2的浓度为0.25 mol·L-1，即CO2的浓度改变量为0.40 mol·L-1－0.25 mol·L-1＝0.15 mol·L-1，结合变化量之比等于化学计量数之比可知，T1下反应达到平衡时 c(CH3OH)＝0.15 mol·L-1，B正确；由题干图像信息可知，在温度均为T1时，使用催化剂1达到平衡所需要的时间比催化剂2更长，即使用催化剂1的反应速率比使用催化剂2的更慢，说明使用催化剂1的反应活化能比使用催化剂2的大，C正确；由题干信息可知，催化剂2和催化剂3分别在不同温度下达到平衡所需要的时间相同，说明使用催化剂2和催化剂3的反应历程不相同，D错误。
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4.(2025·陕西省商洛市二模)利用催化技术将汽车尾气中NO和CO转化为CO2和N2，为研究不同条件下对该化学反应的影响。某课题组按下表数据进行了实验探究。实验中使用了等质量的同种催化剂，测得CO的浓度随时间的变化如图所示。
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编号 T/ ℃ c(NO)/(mol·L-1) c(CO)/(mol·L-1) 催化剂的比表面积/(m2·g-1)
Ⅰ 280 6.50×10-3 4.00×10-3 80.0
Ⅱ 6.50×10-3 4.00×10-3 120.0
Ⅲ 360 6.50×10-3 4.00×10-3 80.0
下列说法正确的是(　　)
A.实验Ⅱ的反应温度为360 ℃
B.该反应的反应热ΔH>0
C.实验Ⅲ达到平衡时，NO的浓度为3.50×10-3 mol·L-1
D.其他条件相同，增大催化剂的比表面积，该反应的反应速率增大，但不影响平衡转化率
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6.(2025·湖南岳阳一模)在体积分别为V1 L和V2 L的两个恒容密闭容器中，均充入 2 mol CHCl3(g)和1 mol O2(g)，光照条件下发生反应2CHCl3(g)＋O2(g) 2COCl2(g)＋2HCl(g)，测得CHCl3(g)的平衡转化率随温度(T)的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.V1B.此反应仅在低温下可自发进行
C.T1 ℃时，若V2＝2 L，则反应平衡常数K＝4.05
D.其他条件不变，增大投料比[n(CHCl3)/n(O2)]投
料，平衡后可提高CHCl3转化率
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7.(2025·江西一模)甲酸甲酯(HCOOCH3)是重要的有机合成中间体，一种利用甲醇制备甲酸甲酯的方法为CH3OH(g)＋CO(g) HCOOCH3(g)　ΔH。在恒容密闭容器中，投入等物质的量的CH3OH和CO发生上述反应，相同时间内CO的转化率随温度变化的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.ΔH<0
B.逆反应速率：aC.曲线上只有b点达到了该反应的平衡状态
D.平衡后，向容器中再次投入等物质的量的
CH3OH和CO，CO的转化率增大
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解析　b→c随温度升高，CO的平衡转化率降低，说明升高温度，平衡逆向移动，ΔH<0，故A正确；a点温度比b点温度低，a点生成物浓度小于b点，所以逆反应速率：a1
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A.250 ℃时，催化剂的活性最大
B.250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低
C.300～400 ℃时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂效率增大
D.300～400 ℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高
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8.(2025·湖北部分高中协作体一模联考)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。下列说法中错误的是(　　)
解析　由图可知，250 ℃时，催化剂的活性最大，A项正确；250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低，B项正确；300～400 ℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高，C项错误，D项正确。
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