解答反应速率与化学平衡图像试题技巧点拨

安徽省宿州二中南校区 234000 汤 伟

安徽省灵璧中学234220 张茹英

化学反应速率与化学平衡二者均会因为外界因素的改变而发生变化，其变化有何规律可寻？有何特点可找？在各类测试中又是如何考查该规律和特点的呢？我们不难发现，借助图像考查该知识是近年来的主打题型，该类题型无需较多的语言描述，仅仅借助数学图像中的变化曲线，通过我们加工、提取并处理相关信息便可解决相应问题。

如何分析该类图像问题是我们学习化学上的一大难点，下面我们针对反应速率和化学平衡的图像问题作一归纳探究，并针对不同题型做一分析探究，供大家学习参考。

一 题型归类分析

1. 浓度（或物质的量）—时间图象（c-t图像）

1.1图像特点：在c-t图中，一般横坐标表示时间，纵坐标表示浓度或物质的量等变化，分析图时要抓住随着时间的变化曲线的基本走势问题，其重点及易错点应抓住曲线的斜率，某一时刻曲线的斜率大小就表示该时刻反应的速率快慢，曲线越陡表示反应的速率越大，曲线越平缓表示反应的速率越小。

1.2题型示例：（2012年福建高考理综题12）一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如图所示。下列判断判断正确的是

A．在0-50min之间，pH=2和pH=7时R的降解百分率相等

B．溶液酸性越强，R的降解速率越小

C．R的起始浓度越小，降解速率越大

D．在20-25min之间，pH=10时R的平均降解速率为0.04 mol·L—1·min—1

【解析】从图像中可以得出，不同 PH时，pH＝2，曲线下降是最快的，即曲线的斜率最大，说明溶液的酸性越强，降解速率越大，所以B项错误。一般来说，反应物的浓度越大，反应速率越大，R的起始浓度越小，其降解的速率越小，所以C项错误。D项中，我们可以借助图像得出相关数据，可计算出其速率为0.04×10—4mol·L—1·min—1，D项错误。A项中R都是完全降解，降解百分率都是100%。

【答案】A

1.3变式演练1：COCl2的分解反应为COCl2(g) = Cl2(g) + CO(g)　 △H = + 108 KJ·mol-1。反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未示出)：

①计算反应在第8 min 时的平衡常数K = ；

②比较第2 min 反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2) T(8)(填“＜”、“＞”或“＝”)；

③若12 min 时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2) = mol·l-1；

④比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小　　　　　　　　　　　　　　　　　；

⑤比较反应物COCl2在5～6 min和15～16 min时平均反应速率的大小v(5～6) v(12～13) (填“＜”、“＞”或“＝”)，原因是 。

2. 速率—时间图象（v-t图像）

2.1图像特点：在v-t图中，一般直观的表达了化学反应速率随时间的变化特点。分析该类图像的重点及易错点是图像中演变出来的相关面积，曲线下方阴影部分的面积大小就表示在该时间段内某物质的浓度的变化量。另外，由v-t图可知，在一般情况下，同一个反应有先快后慢的特点，生成等量产物（或消耗反应物），所需的时间逐渐变长。

2.2题型示例：在容积固定为2L的密闭容器中，充入X、Y气体各2mol， 发生可逆反应：X(g)+2Y(g) 2Z(g)，并达平衡，以Y的浓度改变表示的反应速度与时间t的关系如图所示，则Y的平衡浓度表达式正确的是（式中S是对应区域的面积） （ ）

A. 2-Saob B . 1-Saob C . 2-Sabdo D . 1-Sbod

【解析】该试题通过速率—时间图像，考查化学平衡时某一物质平衡浓度的问题计算。借助图像，我们可以分析出，Sabdo表示Y向正反应方向进行时减少的浓度，而Sbod则表示Y向逆反应方向进行时增大的浓度，所以，Saob= Sabdo- Sbod，表示Y向正反应方向进行时“净”减少的浓度，而Y的初始浓度为1mol/l，所以Y的平衡浓度表达式为1-Saob。

【答案】B

2.3变式演练2. 可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的v－t图像如图甲，若其他条件都不变，只是在反应前加入合适的催化剂，则其v－t图像如图乙。

①a1＝a2　②a12　③b1＝b2　 ④b12　⑤t1>t2　⑥t1＝t2　⑦两图中阴影部分面积相等　⑧右图阴影部分面积更大，以上正确的为

3.转化率（或质量分数等）—时间图象

3.1 图像特点：该类图像中常常与化学平衡知识相联系，重在考查化学平衡相关知识点。一般当转化率达到一个定值，即转化率或百分含量保持不变，该反应达到化学平衡，我们可以借助图像中曲线的数值大小，进一步结合影响平衡的一些外界因素，分析整合，得出相关结论。

3.2 题型示例：（2011年北京高考理综化学题）

已知反应：2CH3COCH3(l) CH3COCH2COH(CH3)2(l)，取等量CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t)如右图所示。下列说法正确的是

A.b代表0℃下CH3COCH3的Y-t 曲线

B.反应进行到20min末，CH3COCH3的

C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率

D.从Y=0到Y=0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的

【解析】从图像可以得出，b曲线的起始斜率明显大于a曲线，说明b对应的反应速率较大，温度较高，所以可以推理出选项A、B错误；借助图像，也可以得出，温度升高，平衡转化率降低，选项C错误；等量的CH3COCH3，转化率相同时，产物CH3COCH2COH(CH3)2的物质的量相同，选项D正确。

【答案】D

3.3变式演练3：现有可逆反应A（g）＋2B（g）nC（g），△H＜0，在相同温度、不同压强时，A的转化率跟反应时间（t）的关系如图，其中结论正确的是 ( )．

A．P1＞P2，n＞3 B．P 1＜P2，n＞3

C．P 1＜P2，n＜3 D．P 1＞P2，n=3

4.其它综合图像问题

4.1图像特点：化学反应速率与化学平衡因为随外界因素发生改变时，自身也会发生改变，在变化过程中，常常又会涉及反应热、气体密度、压强、相对分子质量等物理量的改变，这些在图像中也均能够有所体现，因此，在综合考查反应速率与平衡时，常常还会将它们综合在一起，综合考查关于反应速率与平衡的相关知识要点。

4.2题型示例（2011年安徽省高考理综题9）：电镀废液中可通过下列反应转化成铬黄：

（aq）+2（aq）+（l）≒2（s）+2（aq） ΔH< 0

该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是

【解析】本题借助图像，以电镀废液中word/media/image21_1.png的转换所涉及的可逆反应为情景综合考查外界条件的变化对化学平衡常数、反应物的转化率、化学反应速率等影响的相关知识点，具有较强的综合性。根据题意，可得，该反应为放热反应，所以升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数变小，A选项符合题意；升高温度，反应速率应该变快，所以C选项错误；若pH变大，即碱性增强，平衡向正反应方向移动，重铬酸根反应物转化率应该增大，所以B选项错误；若增加铅离子浓度，平衡向正反应方向移动，重铬酸根离子浓度应该减小，所以D选项错误。

【答案】A

4.4变式演练4：一定温度下，反应(II) N2O4(g)2NO2(g) △H＞0。现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是 。

若在相同温度下,上述反应改在体积为IL的恒容密闭容器中进行，平衡常数 (填“增大”、“不变”或“减小”)，反应3s后NO2的物质的量为0.6mol，则0~3s的平均反应速率v(N2O4)= mol·L－1·s－1。

二 解题技巧点拨

在具体分析图像时，稍有不慎，我们便会落入命题者设计的陷阱中，因此，针对图像分析时，其思维步骤及要点如下：首先看懂图像，基本思路为：一看“面”（理清横坐标、纵坐标表示的含义）；二看“线”（分析曲线的走向和变化趋势，它与横坐标、纵坐标的关系）；三看 “点”（重点分析特殊点——起点、拐点、交点、终点的含义）；四看是否要作辅助线（如等温线、等压线等），五看定量图像中有关量的多少问题。然后联想相关规律，即外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律；最后做出判断，即：有三个变量时，“定一论二”， 确定一个量为恒量，讨论另两个变量的关系。在图像中，曲线的变化一般规律为曲线斜率大，先出现拐点时，先平衡，即常说的“先拐先平”，一般该条件下，对应的温度或压强较大等等，下面针对“定一论二”和“辅助线”分别举例说明。

典型例题1：在密闭容器中进行下列反应：M(g)＋N(g)  R(g)＋2L 此反应符合下面图像，下列叙述是正确的是

A． 正反应吸热,L是气体

B． 正反应吸热,L是固体

C． 正反应放热,L是气体

D． 正反应放热,L是固体或液体

【解析】分析该问题时，注重采用“定一论二”。“定一议二”的精髓在于确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系；确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。针对该图像，若T1相同，P2先出现拐点，对应曲线斜率大，反应速率快，所以压强关系为：P2＞P1，增大压强，R含量减少，反应必然向逆反应方向移动，故L为气体；若固定压强不变，我们可以推理出正反应为放热反应。

【解析】C

典型例题2：对于反应2A（g）＋B（g）2C（g），△H＜0, 下列图象正确的是 ( )

【解析】针对图像B、C、D中曲线的分析，我们需要采取作辅助线加以分析。如B需要作等压辅助线，相同压强下，温度越高，A的转化率越大，反应向正反应方向移动，而根据该试题提供的化学反应原理，升高温度，应该向逆反应方向移动，所以图像B错误；分析图像C、D需要作等温线，在相同温度下，增大压强，反应向正反应方向移动，A的转化率增大，所以选项D正确。

【答案】AD

三 易错问题点拨

1.“先拐先平”与速率快慢的误区：在反应速率与化学平衡图像中，我们容易错误认为曲线先出现拐点，则反应速率一定快，由此得出反应温度或压强、浓度一定大等错误观点。正确的分析应该是先出现拐点，先平衡，即常说的“先拐先平”，但比较反应速率快慢时，应该依据曲线斜率的大小，斜率大，反应速率快，如下面图像，尽管曲线b先平衡，但其反应速率小于曲线a对应的速率。

2.未达到平衡的曲线误认为是平衡时的曲线。如根据下面图像判断某反应正反应为放热反应还是吸热反应时，从o—a—b阶段，误认为升高温度，生成物浓度增大，反应向正反应方向进行，所以该正反应为吸热反应。该错误结论的得出原因在于o—a—b阶段时，该反应并没有达到平衡状态，b点为平衡时状态，通过b—c阶段可以得出，在平衡状态下，若升高温度，生成物浓度减少，平衡逆向移动，所以该反应的正反应为放热反应。

3.图像中涉及定量问题时，应该注意相关“量”与反应原理的对应关系。如合成氨中，若H2 、 N2的浓度按照3:1置入反应装置中，尽管H2 、 N2的浓度不断减少，根据反应原理，二者减少量应该满足3:1的关系，显然下面图像中曲线的变化是错误的结论。

【变式演练答案与提示】

1：①K = 0.234 mol·L-1； ②＜ ③0.031 ④v(2～3) ＞ v(5～6) ＝ v(12～13)

⑤＞， 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大。提示：该试题为典型的浓度—时间图像，只要我们明确了各个曲线表示的意义，该试题容易得出答案。问题①中，根据K计算公式即可求出；问题②中，我们通过计算，可以得出T(2)时的K值很明显小于T(8)时的K值，根据反应方程式特点，升高温度平衡正向移动，所以我们很容易得出答案；问题③中，因为温度不变，平衡常数不变，我们根据K值可计算C(COCl2)；问题④中，因为5-6分钟，CO浓度在增大，所以平均反应速率大于其它的平均速率，另外，借助图像，当处于平衡状态，根据V的计算公式，2-3、12-13的平均反应速率为0；由此我们可以得出v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)的大小关系；问题⑤中，因为5-6分钟时浓度大于12-13，所以速率也大。

2.②④⑤⑦ 　提示：加入催化剂只加快反应速率，使达到平衡所需的时间缩短，其他各项都不发生变化，其中阴影面积代表了反应物浓度从开始至平衡的减小值。所以上述的②④⑤⑦正确。

3B 从曲线斜率分析，P2对应的斜率大，反应速率快，压强大，即：P 1＜P2；压强大，A的转化率小，说明增大压强，化学平衡向逆反应方向移动，所以n＞3。

4. a，d；不变；0.1 提示：该问题借助化学图像判断平衡状态，图像中从气体密度、反应热、反应速率、物质的转化率等角度考查一个反应是否处于平衡状态。该反应由正方向开始进行，气体分子数逐渐增大，而压强保持不变，则容器体积增大，气体密度减小，达平衡时保持不变，故图像a正确；该反应的△H仅随着反应方程式中计量数改变而改变，不会随平衡的移动而发生改变始终保持不变，所以图像b不能说明达到平衡状态，图像b错误；该反应由正方向开始进行，N2O4逐渐减小，恒压过程中容器体积增大，N2O4浓度减小，v正逐渐减小，达平衡时保持不变，所以图像c错误；该反应由正方向开始进行，N2O4转化率逐渐增大，达平衡时保持不变，图像d正确。