例析化学反应速率图像题

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摘要：在中学化学教学中，有两大重点内容，一是化学反应速率，二是化学平衡。这两大内容具有理论性强的特点，对于学生来说相对比较抽象，并且，对应的习题主要考查学生的综合运用能力，学生学习过程中难度很大，但在培养与提高学生的综合能力方面有很好的效果。本文从化学反应速率图像题的解题进行了简单的探究。

关键词：反应速率 图像

有关化学反应速率图像问题是学生学习中的难点和各类考试的热点。该类试题不仅是对化学基础知识的考查，也是对读图、识图及应用等综合能力的考查。解题的关键是正确识图，通过图像分析，将数学知识和化学知识有机结合，从而达到顺利解题的目的。

一、解题指导

1.识图要点

注意三看：一看坐标：横、纵坐标表示的含义，如时间、温度、浓度的变化、百分含量等；二看变化：曲线的变化趋势，增大、减小、渐变、突变还是不变；三看点：曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等。

2.知识联想

联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响，根据图像中的信息，分析并做出相应的判断。

3.常考题型

基本类型有：已知物质的量或物质的量浓度与时间的图像，考查速率的相关计算；已知转化率或百分含量与时间的图像，考查影响速率的条件等。

二、解题要点

首先，我们要让学生对坐标系有一个正确的认识，明白纵坐标与横坐标所表示的含义，如横坐标表示时间，纵坐标表示转化率、浓度的变化、体积分数、质量分数、百分含量等，看清线的起点、拐点、终点。起点是从最小值达到终点的最大值或从最大值达到最小值。拐点是表示达到平衡时的点，这一个点很重要，是判断的分界点，也是先达到平衡的点。看曲线的变化趋势要注意看清曲线是连续还是跳跃，分清增大和减小，渐变和突变，大变和小变。在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推断可得该变化的温度高、浓度大、压强高。其次，利用勒夏特列原理，理清正、逆反应速率的变化及变化量的大小与外界条件的改变之间有什么关系，并紧扣可逆反应的特征。温度的影响要搞清楚正反应是吸热反应还是放热反应，压强的影响考虑体积增大、减小还是不变，有无固体、纯液体参加或生成等。第三，对于复杂的图像题可在图上作辅助线，通常作的辅助线有：等温线、等压线、等时线等。当图像中有三个变量时，可先确定一个量不变，再讨论另外两个变量的关系。

三、典例剖析

1.已知物质的量或物质的量浓度与时间的图像，考查速率的相关计算

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例1：在T℃时，2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如上图所示。下列描述正确的是（ ）

A.反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol/(L・s)

B.反应开始到10s，X的物质的量减少了0.79 mol・L-1

C.反应开始到10s时，Y的转化率为79.0%

D.反应的化学方程式为X（g）+Y（g）?葑2Z（g）

分析：从图中可以看出横坐标表示时间，纵坐标表示物质的量，X与Y对应的曲线变化趋势是先逐渐减小后保持不变，Z对应的曲线变化趋势是从0逐渐增大到最大值，然后保持不变。由变化趋势可知，X、Y两种物质是对应的反应物，Z物质是生成物。三条曲线都在10秒时刻出现拐点，说明此时达到平衡状态。

解析：各物质相关物理量的变化如下：

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根据化学计量系数之比等于浓度变化之比，还等于相同时间内反应速率之比，故上述的化学方程式为：X（g）+Y（g）?葑2Z（g）。答案为C项。

2.已知转化率或百分含量与时间的图像，考查影响速率的条件

例2：已知曲线A表示放热反应X（g）+Y（g）?葑2Z（g）+M（g）+N（s）进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按B曲线进行，可采取的措施是（ ）

A. 升高温度

B. 加大X的投入量

C. 加催化剂

D. 增大体积

分析：图中有两条曲线，虚线A和实线B，相同点是都达到平衡时X的转化率相同，不同点是达到平衡时所用的时间不相同。

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解析：由题目中的图示可知，当改变条件使反应过程中X的转化率由按B曲线进行变为按曲线A进行时，在时间相同时，X的转化率增大，而加大了X的投入量可使X的转化率降低，可排除B。在达到化学平衡前要使X的转化率增大，则必须增大化学反应速率，而增大体积只可能降低化学反应速率。又由图示可知，达到平衡时两者的转化率相等，故两者达到平衡时为同一平衡状态，而升高温度化学反应速率增大，对正反应为放热反应的可逆反应而言，一定使化学平衡发生移动，并且是向正方向移动，X的转化率增大，所以答案为C项。

四、归纳总结

解答有关图像曲线时注意：①斜率：表示变化的快慢和变化的趋势。②起点：表示反应起始时的状态或性质。③转折点：是外界条件或反应性质发生变化的标志。④同一个可逆反应，用不同物质表示其反应速率时，数值可能不同，可能相同，但意义是一样的。⑤比较同一个化学反应在不同条件下的反应速率的相对大小时，应先转化为同一物质、同一单位，然后比较其数值大小，数值越大表明反应越快。

参考文献：

[1] 黄华莉.化学反应速率与化学平衡专题的教学策略[J].考试周刊，2009（30）.

[2] 杨续文.释疑“化学反应速率和化学平衡”的有关问题[J].教育革新，2008（9）.

[3] 郑明.对化学反应速率及化学平衡教学的探索[J].成才之路，2009（11）.

[4] 周玉芝.无机化学中的“化学反应速率”[J].北京教育学院学报，2000（2）.

（责编 张晶晶）

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