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培優(yōu)點(diǎn)十三 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象題的破解策略
一．化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像
1．速率—溫度（或壓強(qiáng)）圖像
典例1．光氣(COCl2)是一種重要的化工原料，用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、聚酯類材料的生產(chǎn)，工業(yè)上通過(guò)Cl2(g)＋CO(g)COCl2(g)制備。如下左圖為此反應(yīng)的反應(yīng)速率隨溫度變化的曲線，右圖為某次模擬實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程中容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化的曲線。下列說(shuō)法不正確的是（ ）
A．0～6 min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v(Cl2)＝0.15mol(Lmin) ?1
B．若保持溫度不變，在第7min 向體系中加入這三種物質(zhì)各2 mol，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
C．隨溫度升高，該反應(yīng)平衡常數(shù)減小；比較第8min反應(yīng)溫度T(8)與第15min反應(yīng)溫度T(15)的高低：T(8)>T(15)
D．若將初始投料濃度變?yōu)閏(Cl2)＝0.7molL?1、c(CO)＝0.5 molL?1、c(COCl2)＝0.5 molL?1，保持反應(yīng)溫度不變，則最終達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，Cl2的體積分?jǐn)?shù)與上述第6min時(shí)Cl2的體積分?jǐn)?shù)相同
【解析】 分析右側(cè)圖象知0～6 min內(nèi)，反應(yīng)的平均速率v(Cl2)＝＝0.15mol(Lmin) ?1，A正確；分析右側(cè)圖象知第7 min時(shí)，n(Cl2)∶n(CO)∶n(COCl2)＝3∶1∶9，若保持溫度不變，在第7 min向體系中加入這三種物質(zhì)各2 mol，反應(yīng)物增大的程度較大，則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，B正確；分析左側(cè)圖象知反應(yīng)達(dá)平衡后，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)減小；分析右側(cè)圖象知第10min時(shí)，平衡逆向移動(dòng)，改變的條件為升高溫度，T(8)
T1)、其他條件相同時(shí)，下列圖像正確的是（ ）
【解析】升溫正、逆反應(yīng)速率同時(shí)加快，達(dá)到平衡時(shí)間縮短，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的體積分?jǐn)?shù)增大，NO2的轉(zhuǎn)化率降低，化學(xué)平衡常數(shù)減小；壓強(qiáng)增大，CO的體積分?jǐn)?shù)降低，對(duì)比圖像可知，只有選項(xiàng)B符合。
【答案】B
二．對(duì)點(diǎn)增分集訓(xùn)
1．一定條件下，反應(yīng)6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)的數(shù)據(jù)如下圖所示。
下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．該反應(yīng)的ΔH＞0
B．達(dá)平衡時(shí)，v正(H2)＝v逆(CO2)
C．b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K值大于c點(diǎn)
D．a(chǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的H2的平衡轉(zhuǎn)化率為90%
【解析】隨著溫度的升高，CO2轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0，故A錯(cuò)誤；速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，平衡時(shí)v正(H2)＝3v逆(CO2)，故B錯(cuò)誤；正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，即c點(diǎn)大于b點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；假設(shè)消耗CO2物質(zhì)的量為1mol60%＝0.6 mol，則消耗H2的物質(zhì)的量為1.8mol，氫氣的轉(zhuǎn)化率為100%＝90%，故D正確。
【答案】D
2．已知合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，當(dāng)反應(yīng)器中按n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料后，在不同溫度下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，得到混合物中NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨壓強(qiáng)的變化曲線a、b、c如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）
A．曲線a對(duì)應(yīng)的反應(yīng)溫度最高
B．上圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系為K(M)＝K(Q)＜K(N)
C．相同壓強(qiáng)下，投料相同，達(dá)到平衡所需時(shí)間的關(guān)系為c＞b＞a
D．N點(diǎn)時(shí)c(NH3)＝0.2 molL?1，則N點(diǎn)的c(N2)∶c(NH3)＝1∶1
【解析】合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度越高，越不利于反應(yīng)正向進(jìn)行，曲線a的氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最高，其反應(yīng)溫度相應(yīng)最低，故A錯(cuò)誤；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度越高平衡常數(shù)越小，題圖中M、N、Q點(diǎn)平衡常數(shù)K的大小關(guān)系為K(M)＝K(Q)＞K(N)，故B錯(cuò)誤；反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，越不利于反應(yīng)的進(jìn)行，曲線a、b、c的氨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)a＞b＞c，則反應(yīng)溫度a＜b＜c，溫度越高反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡所用時(shí)間越短，即達(dá)到平衡所需時(shí)間c＜b＜a，故C錯(cuò)誤；在N點(diǎn)氨氣的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為20%，剩余氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量分?jǐn)?shù)的和為80%，N點(diǎn)c(NH3)＝0.2 molL?1時(shí)，氮?dú)夂蜌錃獾臐舛群蜑?.8 molL?1，因?yàn)殚_始時(shí)n(N2)∶n(H2)＝1∶3，則N點(diǎn)時(shí)c(N2)＝0.2molL?1，c(N2)∶c(NH3)
＝1∶1，故D正確。
【答案】D
3．某化學(xué)小組研究在其他條件不變時(shí)，改變密閉容器中某一條件對(duì)A2(g)＋3B2(g)2AB3(g) 化學(xué)平衡狀態(tài)的影響，得到如圖所示的曲線(圖中T表示溫度，n表示物質(zhì)的量)。下列判斷正確的是（ ）
A．在T2和n(A2)不變時(shí)達(dá)到平衡，AB3的物質(zhì)的量大小為c>a>b
B．若T2>T1，則正反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)
C．達(dá)到平衡時(shí)A2的轉(zhuǎn)化率大小為b>a>c
D．若T2>T1，達(dá)到平衡時(shí)b、d點(diǎn)的反應(yīng)速率為vd”“<”或“＝”)vB(NH3)。
【解析】（1）恒溫恒容條件下，向反應(yīng)平衡體系中充入氮?dú)?，平衡將向正反?yīng)方向移動(dòng)，故達(dá)到新平衡時(shí)，c(H2)減小。溫度不變，平衡常數(shù)K＝不變，達(dá)到新平衡后，c(NH3)增大，K不變，故c(N2)c3(H2)
也會(huì)增大。（2）根據(jù)三段式法進(jìn)行計(jì)算：
CH4(g) ＋ H2O(g) CO(g) ＋ 3H2(g)
起始(molL?1) 0.5 0.5 0 0
轉(zhuǎn)化(molL?1) 0.580% 0.580% 0.580% 0.580%3
平衡(molL?1) 0.1 0.1 0.4 1.2
則平衡常數(shù)K＝＝≈69.1。（3）由題圖可知，B所處的溫度和壓強(qiáng)均大于A，故vA(NH3)
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