2025年高中化學(xué)競(jìng)賽圖像分析題專項(xiàng)訓(xùn)練（一）一、化學(xué)平衡圖像分析（一）量值-時(shí)間圖像在可逆反應(yīng)中，物質(zhì)的濃度、百分含量、轉(zhuǎn)化率等物理量隨時(shí)間的變化曲線是競(jìng)賽中的常見(jiàn)題型。以反應(yīng)2NO?(g)?N?O?(g)為例，在密閉容器中投入一定量NO?，體系在不同溫度下的濃度變化曲線呈現(xiàn)典型特征：高溫條件下達(dá)到平衡所需時(shí)間短（反應(yīng)速率快），但NO?平衡濃度高（平衡轉(zhuǎn)化率低）；低溫條件下則相反。解題時(shí)需注意：曲線的斜率代表反應(yīng)速率，平臺(tái)段對(duì)應(yīng)的橫軸數(shù)值為達(dá)到平衡的時(shí)間，縱軸數(shù)值為平衡狀態(tài)下的物理量。典型例題：某溫度下，向1L密閉容器中充入2molNO?，發(fā)生反應(yīng)2NO?(g)?N?O?(g)ΔH<0。反應(yīng)過(guò)程中NO?濃度隨時(shí)間變化如圖所示。（1）0~5min內(nèi)，NO?的平均反應(yīng)速率為_(kāi)_____；（2）該溫度下平衡常數(shù)K=______；（3）若第8min時(shí)升高溫度，10min時(shí)重新達(dá)到平衡，畫(huà)出8~12min內(nèi)NO?濃度變化曲線。解析思路：（1）根據(jù)速率公式v=Δc/Δt，計(jì)算得0.12mol·L?1·min?1；（2）平衡時(shí)NO?濃度為0.4mol/L，N?O?濃度為0.8mol/L，代入K=[N?O?]/[NO?]2=5L/mol；（3）升溫平衡逆向移動(dòng)，曲線應(yīng)從0.4mol/L開(kāi)始上升，最終穩(wěn)定在更高濃度（如0.6mol/L），且斜率絕對(duì)值先大后小。（二）量值-條件圖像這類圖像反映物質(zhì)的平衡量與溫度、壓強(qiáng)等外界條件的關(guān)系。以合成氨反應(yīng)N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)ΔH<0為例，NH?的平衡產(chǎn)率隨溫度升高而降低（吸熱方向移動(dòng)），隨壓強(qiáng)增大而升高（氣體分子數(shù)減少方向移動(dòng)）。解題關(guān)鍵是“定一議二”：固定一個(gè)變量，分析另兩個(gè)變量的關(guān)系。例如，在等壓線圖中，作垂線與各曲線交點(diǎn)的縱坐標(biāo)即為相同壓強(qiáng)下不同溫度的平衡產(chǎn)率。陷阱規(guī)避：區(qū)分“恒溫線”與“恒壓線”：前者在壓強(qiáng)-轉(zhuǎn)化率圖像中為曲線，后者在溫度-轉(zhuǎn)化率圖像中為曲線；注意催化劑對(duì)平衡無(wú)影響，僅改變達(dá)到平衡的時(shí)間；對(duì)于氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)（如H?(g)+I?(g)?2HI(g)），壓強(qiáng)變化不影響平衡位置。二、化學(xué)反應(yīng)速率圖像（一）影響因素分析溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑等因素對(duì)反應(yīng)速率的影響常通過(guò)速率-時(shí)間圖像呈現(xiàn)。當(dāng)反應(yīng)A(g)+B(g)?C(g)達(dá)到平衡后：增大反應(yīng)物濃度：v正瞬間增大，v逆逐漸增大，平衡正向移動(dòng)；升高溫度：v正、v逆均增大，但吸熱方向增幅更大；使用催化劑：v正、v逆同等倍數(shù)增大，平衡點(diǎn)不變。對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：某研究小組探究MnO?對(duì)H?O?分解速率的影響，在相同濃度H?O?溶液中分別加入0.1g粉末狀和塊狀MnO?，測(cè)得O?體積隨時(shí)間變化曲線。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：粉末狀催化劑曲線斜率更大（反應(yīng)速率快），但最終生成O?體積相同（催化劑不影響平衡產(chǎn)率）。（二）速率-溫度圖像對(duì)于可逆反應(yīng)，升高溫度時(shí)正逆反應(yīng)速率均增大，但存在“交叉點(diǎn)”現(xiàn)象：在低溫區(qū)，v逆<v正；達(dá)到某溫度后，v逆>v正，該交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)反應(yīng)的轉(zhuǎn)折溫度。例如，反應(yīng)CaCO?(s)?CaO(s)+CO?(g)ΔH>0，隨著溫度升高，v正始終大于v逆，且差距逐漸增大；而對(duì)于ΔH<0的反應(yīng)，交叉點(diǎn)后v逆將超過(guò)v正。三、離子反應(yīng)圖像（一）沉淀反應(yīng)圖像向混合離子溶液中滴加沉淀劑時(shí)，需遵循“溶度積小者優(yōu)先沉淀”原則。例如，向含0.1mol/LCl?和0.1mol/LCrO?2?的溶液中滴加AgNO?溶液，AgCl（Ksp=1.8×10?1?）先沉淀，當(dāng)Cl?濃度降至10??mol/L時(shí)，Ag?CrO?（Ksp=1.1×10?12）開(kāi)始沉淀。圖像中會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)沉淀平臺(tái)，且第一階段消耗AgNO?體積是第二階段的2倍。定量計(jì)算：計(jì)算上述體系中，當(dāng)CrO?2?開(kāi)始沉淀時(shí)，Cl?的剩余濃度：由Ag?CrO?沉淀?xiàng)l件得[Ag?]=√(Ksp/[CrO?2?])=1.05×10??mol/L，此時(shí)[Cl?]=Ksp(AgCl)/[Ag?]=1.7×10??mol/L。（二）酸堿中和圖像強(qiáng)堿滴定弱酸的pH曲線具有顯著特征：起點(diǎn)pH>1（弱酸部分電離），滴定突躍范圍比強(qiáng)酸滴定窄，終點(diǎn)pH>7（生成強(qiáng)堿弱酸鹽）。以0.1mol/LNaOH滴定20mL0.1mol/LCH?COOH為例：滴定前：pH=2.87（通過(guò)Ka=1.8×10??計(jì)算）；半中和點(diǎn)（10mLNaOH）：pH=pKa=4.74（緩沖溶液）；計(jì)量點(diǎn)（20mLNaOH）：pH=8.72（CH?COO?水解）；過(guò)量后：pH主要由過(guò)量NaOH決定，如滴加30mL時(shí)pH=12.30。四、電化學(xué)圖像（一）原電池工作曲線銅鋅原電池工作時(shí)，隨著反應(yīng)進(jìn)行，鋅電極逐漸溶解，銅電極質(zhì)量增加，電池電動(dòng)勢(shì)逐漸降低。其電壓-時(shí)間曲線呈現(xiàn)指數(shù)衰減特征，當(dāng)[Zn2?]/[Cu2?]達(dá)到平衡時(shí)，電壓降為零。若在電解質(zhì)溶液中加入氨水，Cu2?形成[Cu(NH?)?]2?，使電動(dòng)勢(shì)暫時(shí)增大，隨后繼續(xù)衰減。（二）電解過(guò)程圖像用惰性電極電解CuSO?溶液時(shí)，陽(yáng)極產(chǎn)生O?，陰極析出Cu，溶液pH逐漸降低（H?濃度增大）。典型的電流效率-時(shí)間圖像顯示：初始階段電流效率接近100%，隨著Cu2?濃度降低，H?開(kāi)始在陰極放電，電流效率下降。當(dāng)加入Na?SO?增強(qiáng)導(dǎo)電性時(shí)，曲線斜率增大（電解速率加快），但電流效率衰減更早。五、綜合應(yīng)用題型（一）多平衡體系圖像在化學(xué)鏈燃燒技術(shù)中，載氧體Fe?O?與燃料氣CH?的反應(yīng)體系涉及多個(gè)平衡：Ⅰ.3Fe?O?(s)+CH?(g)?2Fe?O?(s)+CO(g)+2H?O(g)Ⅱ.Fe?O?(s)+CH?(g)?3FeO(s)+CO(g)+2H?O(g)Ⅲ.FeO(s)+CH?(g)?Fe(s)+CO(g)+2H?O(g)不同溫度下各氣體產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)圖像顯示：低溫區(qū)（<800℃）以反應(yīng)Ⅰ為主，CO體積分?jǐn)?shù)隨溫度升高而增大；中溫區(qū)（800~1000℃）反應(yīng)Ⅱ占優(yōu)，H?O體積分?jǐn)?shù)達(dá)到峰值；高溫區(qū)（>1000℃）反應(yīng)Ⅲ主導(dǎo)，H?體積分?jǐn)?shù)顯著增加。解題時(shí)需結(jié)合ΔG=ΔH-TΔS判斷各反應(yīng)的自發(fā)性區(qū)間。（二）動(dòng)態(tài)過(guò)程圖像2025年競(jìng)賽新增“動(dòng)態(tài)化學(xué)過(guò)程分析”模塊，要求分析反應(yīng)機(jī)理與圖像的對(duì)應(yīng)關(guān)系。例如，NO催化氧化反應(yīng)2NO(g)+O?(g)?2NO?(g)的反應(yīng)歷程如下：NO+O?→NO?（快平衡）NO?+NO→2NO?（慢反應(yīng)）其反應(yīng)速率隨NO濃度變化的曲線呈現(xiàn)非線性特征：低濃度時(shí)速率與[NO]2成正比（二級(jí)反應(yīng)），高濃度時(shí)因NO?被NO快速消耗，速率與[NO]無(wú)關(guān)（零級(jí)反應(yīng)）。圖像中會(huì)出現(xiàn)從陡峭到平緩的轉(zhuǎn)折，對(duì)應(yīng)反應(yīng)機(jī)理的轉(zhuǎn)變。六、解題策略總結(jié)（一）圖像分析“三步驟”識(shí)標(biāo)：明確橫縱坐標(biāo)的物理意義，如“溫度-轉(zhuǎn)化率”“時(shí)間-pH”等，特別注意單位（如速率單位是否包含時(shí)間?1）；明點(diǎn)：分析起點(diǎn)（如pH=1的溶液是否為強(qiáng)酸）、交點(diǎn)（是否為平衡點(diǎn)）、拐點(diǎn)（是否對(duì)應(yīng)反應(yīng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)）、終點(diǎn)（是否存在過(guò)量情況）；析線：判斷曲線走勢(shì)（增大/減小/不變）、斜率變化（速率變化）、平臺(tái)區(qū)（平衡狀態(tài)），結(jié)合勒夏特列原理、反應(yīng)機(jī)理等知識(shí)綜合推斷。（二）常見(jiàn)誤區(qū)警示將“反應(yīng)速率快”誤認(rèn)為“轉(zhuǎn)化率高”（如高溫下速率快但平衡轉(zhuǎn)化率可能低）；忽略固體物質(zhì)對(duì)平衡的影響（如CaCO?分解中，增加CaCO?量不影響平衡）；混淆“物質(zhì)的量”與“物