培優(yōu)提升5化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像分析化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)限度問題常以圖像題的形式出現(xiàn)，在相關(guān)圖像的平面直角坐標(biāo)系中，可能出現(xiàn)的物理量有物質(zhì)的量、濃度、壓強(qiáng)、時(shí)間等。這類問題要按照“一看、二想、三判斷”這三個(gè)步驟來分析解答。(1)“一看”——看圖像①看面：理解各坐標(biāo)軸所代表量的意義及曲線所示的是哪些量之間的關(guān)系。②看線：分清正反應(yīng)和逆反應(yīng)，分清突變和漸變、小變和大變；理解曲線“平”與“陡”即斜率大小的意義；理解曲線的變化趨勢并歸納出規(guī)律。若圖中有拐點(diǎn)，可按照先拐先平的規(guī)律，即較早出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線所表示的反應(yīng)先達(dá)到平衡，對應(yīng)的溫度高、壓強(qiáng)大。③看點(diǎn)：理解曲線上點(diǎn)的意義，特別是某些特殊點(diǎn)，如坐標(biāo)軸的交點(diǎn)、幾條曲線的交叉點(diǎn)、極值點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)等。分清反應(yīng)物和生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物。④看輔助線：做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)的影響以及對正、逆反應(yīng)速率的影響規(guī)律等。(3)“三判斷”——利用有關(guān)規(guī)律，結(jié)合圖像，通過對比分析，做出正確判斷?！炯磳W(xué)即練1】在恒溫恒容條件下，發(fā)生反應(yīng)A(s)＋2B(g)3X(g)，c(B)隨時(shí)間的變化如圖中曲線甲所示。下列說法不正確的是()A．從a、c兩點(diǎn)坐標(biāo)可求得從a到c時(shí)間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率B．從b點(diǎn)切線的斜率可求得該化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)開始時(shí)的瞬時(shí)速率C．在不同時(shí)刻都存在關(guān)系：2v(B)＝3v(X)D．維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變，向反應(yīng)體系中加入催化劑，c(B)隨時(shí)間變化關(guān)系如圖中曲線乙所示答案：C解析：圖像中可以得到單位時(shí)間內(nèi)的濃度變化，反應(yīng)速率是單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的濃度變化計(jì)算得到，從a、c兩點(diǎn)坐標(biāo)可求得從a到c時(shí)間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率，A正確；b點(diǎn)處切線的斜率是此時(shí)刻物質(zhì)濃度除以此時(shí)刻時(shí)間，為反應(yīng)物B的瞬時(shí)速率，B正確；由化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比分析，3v(B)＝2v(X)，C不正確；維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變，向反應(yīng)體系中加入催化劑，反應(yīng)速率增大，D正確?！炯磳W(xué)即練2】H2O2分解速率受多種因素影響。實(shí)驗(yàn)測得70℃時(shí)不同條件下H2O2濃度隨時(shí)間的變化如圖所示。下列說法正確的是()A．圖甲表明，其他條件相同時(shí)，H2O2濃度越小，其分解速率越快B．圖乙表明，其他條件相同時(shí)，溶液pH越小，H2O2分解速率越快C．圖丙表明，少量Mn2＋存在時(shí)，溶液堿性越強(qiáng)，H2O2分解速率越快D．圖丙和圖丁表明，堿性溶液中，Mn2＋對H2O2分解速率的影響大答案：D解析：A項(xiàng)，濃度對反應(yīng)速率的影響是濃度越大，反應(yīng)速率越快，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，NaOH濃度越大，即pH越大，H2O2分解速率越快，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由圖可知，Mn2＋存在時(shí)，0.1mol·L－1NaOH溶液中H2O2的分解速率比1.0mol·L－1NaOH中的快，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由圖可知，堿性條件下，Mn2＋存在時(shí)，對H2O2分解速率影響大，正確。培優(yōu)提升練習(xí)5化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像分析1．一定溫度下，在2L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。下列描述正確的是()A．tmin時(shí)該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)B．反應(yīng)開始到10min，用X表示的反應(yīng)速率為0.079mol·L－1·min－1C．反應(yīng)開始到10min時(shí)，Y的轉(zhuǎn)化率為79%D．反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)＋2Y(g)3Z(g)答案：C解析：到10min時(shí)該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)，X、Y均減少了0.79mol，Z增加了1.58mol，用X表示的反應(yīng)速率為eq\f(0.79mol,2L×10min)＝0.0395mol·L－1·min－1，反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)＋Y(g)2Z(g)，B、D錯(cuò)誤；反應(yīng)開始到10min時(shí)Y的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.79mol,1.00mol)×100%＝79%，C正確。2．向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，使反應(yīng)SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)在一定條件下達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。由圖可得出的正確結(jié)論是()A．反應(yīng)在c點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)B．反應(yīng)物濃度：a點(diǎn)小于b點(diǎn)C．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量D．Δt1＝Δt2時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段答案：D解析：化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是各物質(zhì)的濃度不再改變，其實(shí)質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，且保持不變，c點(diǎn)對應(yīng)的正反應(yīng)速率顯然還在改變，故一定未達(dá)到平衡，A錯(cuò)誤；a到b時(shí)正反應(yīng)速率增加，反應(yīng)物濃度不斷減小，B錯(cuò)誤；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度減小，但正反應(yīng)速率增大，說明體系溫度升高，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，C錯(cuò)誤；因?yàn)榉磻?yīng)一直正向進(jìn)行，且a～c段正反應(yīng)速率一直在增大，故SO2的轉(zhuǎn)化率：a～b段小于b～c段，D正確。3．如圖所示是425℃時(shí)，在1L密閉容器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的濃度隨時(shí)間變化的示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．圖①中t0時(shí)，三種物質(zhì)的物質(zhì)的量相同B．圖①中t0時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)C．圖②中的可逆反應(yīng)為2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)D．圖①②中當(dāng)c(HI)＝3.16mol·L－1時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)答案：B解析：圖①中t0時(shí)，三種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相等，由于體系恒容，所以三者的物質(zhì)的量也相等，故A正確；圖①中t0時(shí)，三種物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相等，但t0后各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度仍在變化，反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，故B錯(cuò)誤；由圖②可知，該圖表示的反應(yīng)為2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)，故C正確；圖①②中當(dāng)c(HI)＝3.16mol·L－1時(shí)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度開始保持不變，說明反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確。4．魚浮靈是一種化學(xué)增氧劑，主要成分為過氧碳酸鈉(2Na2CO3·3H2O2)，分別在等體積雙氧水中加入少量Na2CO3、NaCl和NaOH固體探究魚浮靈增氧原理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列說法不正確的是()A．Na2CO3對H2O2的分解有促進(jìn)作用B．加入NaCl后溶液溶解氧變化不明顯C．H2O2分解隨pH增大而持續(xù)加快D．魚浮靈使用時(shí)應(yīng)根據(jù)pH控制投放量答案：C解析：由圖可知，加入Na2CO3后水中的溶解氧增多，故說明加入Na2CO3后促進(jìn)了H2O2的分解，故A正確；在雙氧水中加入氯化鈉后，溶液中溶解氧不變，即加入氯化鈉后對雙氧水的分解無催化作用，故B正確；根據(jù)雙氧水加NaOH固體圖可知，隨著溶液pH增大，溶解氧先增大后減小，故雙氧水的分解并不是隨pH的增大而持續(xù)加快，故C錯(cuò)誤；根據(jù)雙氧水加NaOH固體圖可知，溶液pH對魚浮靈中雙氧水的分解速率有影響，故應(yīng)根據(jù)溶液的pH來決定魚浮靈的投放量，故D正確。5．氯酸鉀和亞硫酸氫鉀溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)：ClOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=3SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋3H＋。已知該反應(yīng)的速率隨c(H＋)的增大而加快。如圖為用ClOeq\o\al(－,3)在單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的量濃度變化表示的該反應(yīng)v－t圖。下列說法中不正確的是()A．圖中陰影部分的面積表示t1～t2時(shí)間內(nèi)ClOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量的減少量B．縱坐標(biāo)為v(Cl－)的v－t曲線與圖中曲線完全重合C．反應(yīng)開始時(shí)速率增大可能是c(H＋)所致D．后期反應(yīng)速率下降的主要原因是反應(yīng)物濃度減小答案：A解析：圖像為ClOeq\o\al(－,3)在單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)的量濃度變化表示的該反應(yīng)v－t圖，則陰影部分的面積表示t1～t2時(shí)間內(nèi)ClOeq\o\al(－,3)的物質(zhì)的量濃度的減少量，故A錯(cuò)誤；化學(xué)方程式為ClOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=3SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋3H＋，v(ClOeq\o\al(－,3))∶v(Cl－)＝1∶1，縱坐標(biāo)為v(Cl－)的v－t曲線與圖中曲線重合，故B正確；由化學(xué)方程式：ClOeq\o\al(－,3)＋3HSOeq\o\al(－,3)=3SOeq\o\al(2－,4)＋Cl－＋3H＋可知，反應(yīng)開始時(shí)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，c(H＋)不斷增大，反應(yīng)的速率加快由題目信息可知反應(yīng)的速率隨c(H＋)的增大而加快，故C正確；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物的濃度減少，反應(yīng)速率減小，所以后期反應(yīng)速率下降的主要原因是反應(yīng)物濃度減小，故D正確。6．在2.0L恒溫恒容密閉容器中充入1.0molHCl和0.3molO2，加入催化劑發(fā)生反應(yīng)4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)，HCl、O2的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A．t2時(shí)，v正＝v逆B．加入催化劑反應(yīng)速率不變C．t1時(shí)，容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)比t2時(shí)的小D．t3時(shí)，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.2mol·L－1答案：D解析：t2時(shí)，反應(yīng)物的量還在減少，反應(yīng)還在向正方向進(jìn)行，v(正)>v(逆)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；加入催化劑可改變化學(xué)反應(yīng)速率，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；反應(yīng)4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)是氣體體積減小的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣體的總物質(zhì)的量減小，恒容容器內(nèi)壓強(qiáng)減小，故t1時(shí)容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)比t2時(shí)的大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；t3時(shí)，O2的物質(zhì)的量為0.1mol，減少了0.2mol，故生成Cl2、H2O的物質(zhì)的量均為0.4mol，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.2mol·L－1，選項(xiàng)D正確。7．一定條件下，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的濃度對乙酸在光照條件下的催化降解率的影響如圖所示，其降解產(chǎn)物為無污染物質(zhì)。下列判斷錯(cuò)誤的是()A．溫度越高，Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋的催化降解率越大B．離子濃度相同時(shí)，Cu2＋的催化效果最好C．Fe3＋的濃度對乙酸降解率的影響不大D．乙酸的降解產(chǎn)物可能是CO2和H2O答案：A解析：Cu2＋、Mn2＋、Fe3＋均可作乙酸降解的催化劑，要使催化劑達(dá)到最佳催化效果，需在一定溫度下進(jìn)行，并不是溫度越高越好，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)圖示可知，相同濃度下，a線(Cu2＋)表示的降解率最大，B項(xiàng)正確；根據(jù)圖示可知，F(xiàn)e3＋的濃度增加，乙酸的降解率變化不是很大，所以Fe3＋的濃度對乙酸降解率的影響不大，C項(xiàng)正確；乙酸的降解產(chǎn)物為無污染物質(zhì)，其產(chǎn)物可能為CO2、H2O，D項(xiàng)正確。8．汽車尾氣中含有CO、NO等有害氣體，某新型催化劑能促使NO、CO轉(zhuǎn)化為2種無毒氣體。T℃時(shí)，將0.8molNO和0.8molCO充入容積為2L的密閉容器中，模擬尾氣轉(zhuǎn)化，容器中NO的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化如圖所示。(1)NO、CO轉(zhuǎn)化為2種無毒氣體的化學(xué)方程式是______________________________________。(2)反應(yīng)開始至10min，v(NO)＝________mol·L－1·min－1。(3)下列說法正確的是________(填字母)。a．新型催化劑可以加快NO、CO的轉(zhuǎn)化b．該反應(yīng)進(jìn)行到10min時(shí)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)c．平衡時(shí)CO的濃度是0.4mol·L答案：(1)2CO＋2NOeq\o(,\s\up7(催化劑))N2＋2CO2(2)0.02(3)ab解析：(1)NO、CO反應(yīng)產(chǎn)生N2、CO2，根據(jù)圖像可知，反應(yīng)一段時(shí)間后，n(NO)不再變化，且不為0，則說明該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，再根據(jù)原子守恒、得失電子守恒，可得反應(yīng)方程式為2CO＋2NOeq\o(,\s\up7(催化劑))N2＋2CO2。(2)0～10min內(nèi)，v(NO)＝eq\f(\f(0.8－0.4mol,2L),10min)＝0.02mol·L－1·min－1。(3)催化劑可以加快反應(yīng)速率，所以使用新型催化劑可以加快NO、CO的轉(zhuǎn)化，a正確；根據(jù)圖像可知，該反應(yīng)進(jìn)行到10min后，NO的物質(zhì)的量不再發(fā)生變化，說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，b正確；平衡時(shí)，CO的物質(zhì)的量是0.4mol，由于容器的容積為2L，所以CO的濃度是0.2mol·L－1，c錯(cuò)誤。9．一定條件下鐵可以和CO2發(fā)生反應(yīng)：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。一定溫度下，向某密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的CO2氣體，反應(yīng)過程中CO2氣體和CO氣體的濃度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。(1)t1min時(shí)，正、逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系為v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)4min內(nèi)，CO2的轉(zhuǎn)化率為________；CO的平均反應(yīng)速率v(CO)＝______________。(3)下列條件的改變能減慢其反應(yīng)速率的是__________(填序號(hào)，下同)。①降低溫度②減少鐵粉的質(zhì)量③保持壓強(qiáng)不變，充入He使容器的體積增大④保持容積不變，充入He使體系壓強(qiáng)增大(4)下列描述能說明上述反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是______。①v(CO2)＝v(CO)②單位時(shí)間內(nèi)生成nmolCO2的同時(shí)生成nmolCO③容器中氣體的壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而變化④容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時(shí)間變化而變化答案：(1)＞(2)71.4%0.125mol·L－1·min－1(3)①③(4)②④解析：(1)因?yàn)閠1min時(shí)化學(xué)反應(yīng)沒有達(dá)到平衡，反應(yīng)仍然向正反應(yīng)方向進(jìn)行，所以正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，即v正＞v逆。(2)根據(jù)圖像