2025版高一化學(xué)必修第二冊（含不定項(xiàng)選擇）微專題(三) 化學(xué)反應(yīng)的速率與限度圖像分析

微專題(三)化學(xué)反應(yīng)的速率與限度圖像分析必備知識(shí)·探究[情境]氨的合成為植物的生長提供足夠的氮肥,緩解了地球上有限的耕地資源與龐大的糧食需求之間的矛盾。在673K、30MPa下,向10L固定體積的密閉容器中通入一定量的N2(g)和H2(g),進(jìn)行合成氨反應(yīng),反應(yīng)過程中部分物質(zhì)的物質(zhì)的量n隨時(shí)間t變化如圖所示,請回答下列問題:(1)指出X、Y分別表示的物質(zhì)。提示:X為NH3,Y為N2。(2)請判斷t1min時(shí)刻是否達(dá)到平衡,若未達(dá)到平衡,比較NH3的v正、v逆的大小。提示:t1min時(shí)刻未達(dá)到平衡,v正>v逆。(3)比較a點(diǎn)、b點(diǎn)的正反應(yīng)速率大小。提示:a點(diǎn)的正反應(yīng)速率比b點(diǎn)的大。(4)計(jì)算0~t2min,Y的轉(zhuǎn)化率,NH3的生成速率。提示:轉(zhuǎn)化率為50%,v(NH3)=0.1t2mol·L核心要點(diǎn)·歸納化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)限度問題常以圖像的形式出現(xiàn)在平面直角坐標(biāo)系中,可能出現(xiàn)反應(yīng)物的物質(zhì)的量、濃度、壓強(qiáng)、時(shí)間等因素。這類問題要按照“一看、二想、三判斷”這三步來分析。(1)“一看”——看圖像①看面:弄清楚橫、縱軸所表示的含義;②看線:弄清楚線的走向和變化趨勢;③看點(diǎn):弄清楚曲線上點(diǎn)的含義,特別是曲線上的折點(diǎn)、交點(diǎn)、最高點(diǎn)、最低點(diǎn)等;④看輔助線:作橫軸或縱軸的垂直線(如等溫線、等壓線、平衡線等);⑤看量的變化:弄清楚是物質(zhì)的量的變化、濃度的變化,還是轉(zhuǎn)化率的變化。(2)“二想”——想規(guī)律如各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比的關(guān)系,各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比與化學(xué)計(jì)量數(shù)之比的關(guān)系,外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律。(3)“三判斷”利用有關(guān)規(guī)律,結(jié)合圖像,通過對比分析,作出正確判斷。學(xué)力診斷·測評某溫度時(shí),在容積為3L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。由圖中數(shù)據(jù)分析,下列結(jié)論錯(cuò)誤的是 ()A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Z+Y3XB.反應(yīng)開始至2min末,X的化學(xué)反應(yīng)速率為0.2mol·L-1·s-1C.該反應(yīng)是由正、逆反應(yīng)同時(shí)開始的,最終建立平衡D.若增加或減少X的物質(zhì)的量,化學(xué)反應(yīng)速率一定會(huì)發(fā)生明顯的變化【解析】選B。從題圖中橫、縱坐標(biāo)及曲線的變化趨勢可找到X、Y、Z轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量之比,即可寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Z+Y3X,故A項(xiàng)正確;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算公式,可求出X的化學(xué)反應(yīng)速率v(X)=0.8mol-0.4mol3L×2min×60s·min-1≈0.0011mol·L-1·s-1,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)題圖中曲線均不通過原點(diǎn),可判斷該可逆反應(yīng)是由正、逆反應(yīng)同時(shí)開始的,故C【補(bǔ)償訓(xùn)練】1.(2024·煙臺(tái)高一檢測)一定條件下的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)I2(g)+H2(g)2HI(g),I2(g)和HI(g)的物質(zhì)的量濃度變化如圖所示,下列說法正確的是 ()A.0~t1min時(shí)間段的平均反應(yīng)速率v(I2)=2v(HI)B.平衡時(shí):n(I2)∶n(H2)∶n(HI)=1∶1∶1C.t1~t2min時(shí)間段內(nèi),生成HI的物質(zhì)的量為0.8molD.t1min時(shí)刻時(shí),I2(g)的正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率【解析】選D?；瘜W(xué)反應(yīng)速率之比等于計(jì)量系數(shù)之比,0~t1min時(shí)平均反應(yīng)速率2v(I2)=v(HI),故A錯(cuò)誤;t2min時(shí)刻濃度不再變化,說明達(dá)到平衡,題目中c(H2)未知,所以平衡時(shí)不一定有n(I2)∶n(H2)∶n(HI)=1∶1∶1,故B錯(cuò)誤;t1~t3min時(shí)間段內(nèi),HI的物質(zhì)的量濃度增加了0.8mol·L-1,體積未知,無法求算HI的物質(zhì)的量,故C錯(cuò)誤;t1min時(shí)刻時(shí),未達(dá)到平衡,根據(jù)圖中信息得到該反應(yīng)是正向建立平衡,則I2(g)的正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,故D正確。2.在恒溫恒容的密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):N2O4(g)2NO2(g),體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是 ()A.25s時(shí),反應(yīng)逆向進(jìn)行B.64s時(shí),達(dá)到反應(yīng)進(jìn)行的限度C.100s時(shí),v正(N2O4)=2v逆(NO2)D.達(dá)到化學(xué)平衡,混合氣體的顏色不再改變【解析】選D。由圖知,0~100s內(nèi),N2O4持續(xù)減少、NO2持續(xù)增加,N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)處于從正反應(yīng)建立平衡的過程中,第100s及以后,N2O4、NO2的量不再改變,N2O4(g)2NO2(g)反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)。25s時(shí),反應(yīng)正向進(jìn)行,A錯(cuò)誤;64s時(shí),未達(dá)到平衡狀態(tài),處于從正反應(yīng)建立平衡的過程中,B錯(cuò)誤;100s時(shí),處于平衡狀態(tài),