
已知可逆反应:mA(g)+nB(1)⇌pC(g).改变温度(其他条件不变)、压强(其他条件不变)对上述反应正逆反应速率的影响分别如图所示,以下叙述正确的是( ) A. m>p,正反应为放热反应 B. m<p,正反应为吸热反应 C. m+n<p,正反应为放热反应 D. m+n<p,正反应为吸热反应
我们先把题干和图像信息整理一下。
反应为:
改变 温度 时,横坐标是 ,纵坐标是 ;
改变 压强 时,横坐标是压强,纵坐标是 。
不过题目没有直接给图像,而是给出了选项。这种题通常是 速率–温度图 和 速率–压强图 各自两条曲线( 和 )。
从常见出题模式来看:
1. 温度影响
通常升高温度,正逆反应速率都加快,但吸热方向增加更快(因为活化能差异)。
若图中 升温时 增加幅度大于 ,说明升温平衡向逆反应方向移动,即 逆反应为吸热反应 → 正反应为放热反应。
若升温时 增加幅度更大,则正反应是吸热反应。
题干中说“正确的是”,选项里要么 放热 要么 吸热,所以需要结合压强影响来判断。
2. 压强影响
反应式中 B 是液体,因此气体分子数比较:
左边气体分子数 = ,右边气体分子数 = 。
增大压强:
若 ,则平衡正向移动,即 在压强刚增大时;
若 ,则平衡逆向移动。
但这里说的是 压强对速率的影响图(不是平衡移动,是速率变化趋势)。
对于纯气体反应,增大压强会使 正、逆反应速率都增大(因为浓度增加),但增大的幅度不同:
气体分子数多的一侧速率受压强影响更大,即加压时分子数多的一侧速率增加更快。
但要注意:
反应物 B 是液体,所以加压时,只有气体反应物浓度改变。正反应速率 ,逆反应速率 。
增大体积(压强减小):对气体 A 和 C 来说,浓度降低,但 A 的浓度变化影响 ,C 浓度变化影响 。
速率相对于压强的曲线斜率(对数坐标下)不一样:
如果 ,则 对压强更敏感(指数大),因此压强升高时 增加更快。
如果 ,则 对压强更敏感。
结合常见考法:
若 的斜率(对压强)大于 的斜率 → 正反应气体分子数多(不对,这里比较的是反应级数:气体反应物 A 的级数是 m,气体生成物 C 的级数是 p,且 B 液体不随压强改变浓度)。
实际是:压强只改变气体浓度,所以 ,,
(如果都是理想气体,分压与总压成正比)。因此:
所以:
在 增大的瞬间(平衡未动,浓度等比增加),速率的变化指数取决于反应级数(即计量数 m 和 p,这里都是只对气体)。
因此 压强增加时,哪个速率增加得快,就说明哪边的气体计量数和大(但注意 v正 只依赖于 A 的浓度指数 m,v逆 只依赖于 C 的浓度指数 p)。
但是这里,反应开始时两种气体都有,瞬间增大压强,A 和 C 的分压同比增加,于是 , 与总压 P 成正比,所以 ;同理 。
因此 时, 对 P 的变化更敏感(更陡的曲线);
时, 对 P 的变化更敏感。
3. 结合常见图判断
如果题目给的 压强–速率图 中,加压瞬间 曲线比 更陡 → ;
如果 更陡 → 。
从选项看:
A:,正反应为放热
B:,正反应为吸热
C:,正反应为放热(注意 n 是 B 的系数,B 是液体,它的 n 对气体反应级数无影响(B 浓度恒定),所以比较 m 与 p 即可,不必加 n)
D:,正反应为吸热
这里的陷阱是 与 比较,其实从压强影响速率看,与 n 无关(因为 B 是液体,压强不改变其浓度),所以 压强影响只比较 m 和 p。
因此如果图像里比较斜率得出 ,那么 与 p 比较未知。但如果 n>0,则 可能大于 p,也可能小于 p。
而这类题通常故意误导,把 气体分子数比较 弄成 与 ,因为 B 是液体,平衡移动时气体分子数变化仍是 与 比较,不把 B 算进去。
所以题目若说 成立,那只能是从别的条件推的,比如“总物质的量”比较时,考虑 B 的量,但从反应速率随压强变化的斜率并不能直接得到 ,因为 n 不出现。
4. 猜测图像结果
根据常规题套路:
如果温度升高时, 增加得更快 → 逆反应吸热 → 正反应放热。
压强升高时, 增加得更快 → 。
结合两者得:正反应放热,且 。
但这是 m<p,与选项对照:
A: ❌
B:,正反应吸热 ❌(应为放热)
C:,正反应放热(m<p 时,n 为正, 可能大于 p 也可能小于 p,不一定成立)
D:,正反应吸热 ❌
如果命题人设的陷阱是:从平衡移动角度,增大压强,平衡向气体分子数少的方向移动,但 B 是液体,所以比较 m 与 p。然而如果图像上看到 受压强影响更大,则 m>p,且升温时 增加更快 → 正反应放热。但这时 m>p,气体分子数减少,所以 n 没有用。但选项 C 和 D 都出现 m+n<p,这说明可能他们把 B 也当作气体来出题,但题干明确 B 是液体,所以“n”在压强影响里不应该出现,除非是拼凑错误。
回顾很多高考题,这种题选 “m>p,正反应为放热反应”(即 A)的较多,因为如果 m>p,则加压 v正 增长快,升温 v逆 增长快(正放热)。
所以我