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利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

一、知识梳理

1.当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况,根据出现“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。如图:

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。

2.常见含“断点”的速率变化图像分析

图像

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

t1时刻所改变的条件

升高

降低

升高

降低

正反应为放热的反应

正反应为吸热的反应

增大

减小

增大

减小

正反应为气体物质的量增大的反应

正反应为气体物质的量减小的反应

 

二、例题精讲

1.(2018·马鞍山二中质检)对于反应2SO2(g)+O2(g)利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响2SO3(g) ΔH<0已达平衡,如果其他条件不变时,分别改变下列条件,对化学反应速率和化学平衡产生影响,下列条件与图像不相符的是(O~t1:v=v;t1时改变条件,t2时重新建立平衡)(  )

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

答案 C

解析 分析时要注意改变条件瞬间v、v的变化。增加O2的浓度,v增大,v瞬间不变,A正确;增大压强,v、v都增大,v增大的倍数大于v,B正确;升高温度,v、v都瞬间增大,C错误;加入催化剂,v、v同时同倍数增大,D正确。

2.(2018·长沙模拟)对于反应:X(g)+Y(g)利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响2Z(g) ΔH<0的反应,某一时刻改变外界条件,其速率随时间的变化图像如图所示。则下列说法符合该图像的是(  )

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

A.t1时刻,增大了X的浓度           B.t1时刻,升高了体系温度

C.t1时刻,降低了体系温度            D.t1时刻,使用了催化剂

答案 D

解析 由图像可知,外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率。增大X的浓度、升高(或降低)体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率,A、B、C错误;使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率,D正确。

3.在一密闭容器中发生反应N2+3H2利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响2NH3 ΔH<0,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

回答下列问题:

(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母,下同)。

A.t0~t1  B.t1~t2  C.t2~t3

D.t3~t4 E.t4~t5 F.t5~t6

(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。

A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度

D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气

t1时刻________;t3时刻________;t4时刻________。

(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是__________。

A.t0~t1      B.t2~t3 C.t3~t4   D.t5~t6

(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,t7时刻反应达到平衡状态,请在图中画出反应速率的变化曲线。

答案 (1)ACDF (2)C E B (3)A 

(4)

利用图像“断点”探究外因对反应速率的影响

解析 (1)根据图示可知,t0~t1、t2~t3、t3~t4、t5~t6时间段内,v、v相等,反应处于平衡状态。

(2)t1时,v、v同时增大,且v增大得更快,平衡向逆反应方向移动,所以t1时改变的条件是升温。t3时,v、v同时增大且增大量相同,平衡不移动,所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时,v、v同时减小,但平衡向逆反应方向移动,所以t4时改变的条件是减小压强。

(3)根据图示知,t1~t2、t4~t5时间段内平衡均向逆反应方向移动,NH3的含量均比t0~t1时间段的低,所以t0~t1时间段内NH3的百分含量最高。

(4)t6时刻分离出部分NH3,v立刻减小,而v逐渐减小,在t7时刻二者相等,反应重新达到平衡,据此可画出反应速率的变化曲线。

(责任编辑:化学自习室)
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