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- 2021-07-06 发布
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微专题5 化学反应速率与平衡的图像分析
化学反应速率与化学反应限度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、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。
(1)“一看”——看图像
①看面: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。
②看线:分清正反应和逆反应,分清突变和渐变、小变和大变;理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义;理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点,可按照“先拐先平”的规律,即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡,对应的温度高、压强大。
③看点:理解曲线上点的意义,特别是某些特殊点,如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物。
④看辅助线:作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。
⑤看量的变化:弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。
(2)“二想”——想规律
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的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。
(3)“三判断”——利用有关规律,结合图像,通过对比分析,做出正确判断。
【典例】 对于密闭容器中的反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应是放热反应),在673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。
请回答下列问题:
(1)a点时正反应速率________(填“>”“<”或“=”下同)逆反应速率;c点时正反应速率________逆反应速率。
(2)d点处n(N2)________(填“>”“<”或“=”)e点处n(N2),原因是
________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)起始时加入氢气的物质的量为________mol。
(4)若温度、压强不变,反应在加入催化剂条件下进行,在上图的基础上画出n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系图。(已知催化剂不影响反应限度)。
[解析] a、b、c三点反应都没有达到平衡状态,故正反应速率大于逆反应速率,但d、e点反应都处于平衡状态,正、逆反应速率相等,各组分的含量保持不变。平衡时生成了0.6 mol氨气,则消耗0.9 mol氢气,故起始时加入氢气的物质的量为0.4 mol+0.9 mol=1.3 mol。若加入催化剂,反应达到平衡的时间缩短,但平衡时各物质的物质的量不变。
[答案] (1)> > (2)= 当反应处于平衡状态时,混合物中各组分的含量保持不变 (3)1.3 (4)如图虚线所示(只要体现出达到平衡的时间缩短,且平衡时NH3和H2的物质的量与原平衡一样即可)
H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是( )
甲 乙
丙 丁
A.图甲表明,其他条件相同时,H2O2浓度越小,其分解速率越快
B.图乙表明,其他条件相同时,NaOH的浓度越小,H2O2分解速率越快
C.图丙表明,少量Mn2+存在时,溶液碱性越强,H2O2分解速率越快
D.图丁表明,碱性溶液中,Mn2+对H2O2分解速率的影响大
D [由图甲可知,起始时H2O2的浓度越小,曲线下降越平缓,说明反应速率越慢,A项错误;由图乙可知0.1 mol·L-1NaOH对应的曲线下降最快,即H2O2分解速率最快,B项错误;由图丙可知,相同时间内,0.1 mol·L-1NaOH条件下H2O2分解速率最快,0 mol·L-1NaOH条件下H2O2分解速率最慢,而1.0 mol·L-1NaOH条件下H2O2的分解速率处于中间,C项错误;由图丁可知,Mn2+浓度越大,H2O2的分解速率越快,说明Mn2+对H2O2分解速率影响较大,D项正确。]
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