（新課改省份專版）2020高考化學一輪復習 6.4 難點專攻 圖像中的反應速率與化學平衡學案（含解析）.doc

第4課時難點專攻圖像中的反應速率與化學平衡考點一速率時間(vt)圖像由圖像變化分析外界條件對其影響，已知反應為mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)HQ kJmol1。 1“斷點”類vt圖像圖像分析結(jié)論t1時v正、v逆均突然增大，且v正v逆；平衡向正反應方向進行t1時其他條件不變，增大反應體系的壓強且mnpq(正反應為體積減小的反應)t1時其他條件不變，升高溫度且Q0(吸熱反應)t1時v正、v逆均突然增大，且v逆v正；平衡向逆反應方向進行t1時其他條件不變，增大反應體系的壓強且mnpq(正反應為體積增大的反應)t1時其他條件不變，升高溫度且Q0(放熱反應)t1時v正、v逆均突然減小，且v正v逆；平衡向正反應方向進行t1時其他條件不變，減小反應體系的壓強且mnpq(正反應為體積增大的反應)t1時其他條件不變，降低溫度且Q0(放熱反應)t1時v逆、v正均突然減小，且v逆v正；平衡向逆反應方向進行t1時其他條件不變，減小反應體系的壓強且mnpq(正反應為體積減小的反應)t1時其他條件不變，降低溫度且Q0(吸熱反應)2“平臺”類vt圖像圖像分析結(jié)論t1時v正、v逆均突然增大且v正v逆，平衡不移動t1時其他條件不變使用催化劑t1時其他條件不變增大反應體系的壓強且mnpq(反應前后氣體體積無變化)t1時v正、v逆均突然減小且v正v逆，平衡不移動t1時其他條件不變，減小反應體系的壓強且mnpq(反應前后氣體體積無變化)3“漸變”類vt圖像圖像分析結(jié)論t1時v正突然增大，v逆逐漸增大；v正v逆，平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變，增大反應物的濃度t1時v正突然減小，v逆逐漸減?。籿逆v正，平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變，減小反應物的濃度t1時v逆突然增大，v正逐漸增大；v逆v正，平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變，增大生成物的濃度t1時v逆突然減小，v正逐漸減??；v正v逆，平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變，減小生成物的濃度典例對于反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0已達平衡，如果其他條件不變時，分別改變下列條件，對化學反應速率和化學平衡產(chǎn)生影響，下列條件與圖像不相符的是(Ot1：v正v逆；t1時改變條件，t2時重新建立平衡)()解析分析時要注意改變條件瞬間v正、v逆的變化。增加O2的濃度，v正增大，v逆瞬間不變，A正確；增大壓強，v正、v逆都增大，v正增大的倍數(shù)大于v逆，B正確；升高溫度，v正、v逆都瞬間增大，C錯誤；加入催化劑，v正、v逆同時同倍數(shù)增大，D正確。答案C綜合訓練1某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B，一定溫度下發(fā)生反應A(g)xB(g)2C(g)，達到平衡后，在不同的時間段內(nèi)反應物的濃度隨時間的變化如圖甲所示，正逆反應速率隨時間的變化如圖乙所示，下列說法中正確的是()A3040 min間該反應使用了催化劑B化學方程式中的x1，正反應為吸熱反應C30 min時降低溫度，40 min時升高溫度D8 min前A的平均反應速率為0.08 molL1min1解析：選DA項，若使用催化劑，則化學反應速率加快，故錯誤；由甲圖像可知，A、B的濃度變化相同，故A、B的化學計量數(shù)相同，都為1；由乙圖像可知，30 min時改變的條件為減小壓強，40 min時改變的條件為升高溫度，且升高溫度平衡向逆反應方向移動，則正反應為放熱反應。8 min前A的平均反應速率為0.08 molL1min1。2密閉容器中發(fā)生反應：A(g)3B(g)2C(g)H<0，根據(jù)vt圖像，回答下列問題：(1)下列時刻所改變的外界條件是t1_；t3_；t4_。(2)反應速率最快的時間段是_。(3)下列措施能增大正反應速率的是_。A通入A(g)B分離出C(g)C降溫 D增大容器容積解析：(1)t1時刻，改變條件，v正、v逆均增大，且v逆>v正，平衡逆向移動，說明改變的條件是升高溫度。t3時刻，改變條件，v正、v逆同等程度增大，且該反應是反應前后氣體物質(zhì)的量不相等的反應，故改變的條件是加入催化劑。t4時刻，改變條件，v正、v逆均減小，且v逆>v正，平衡逆向移動，說明改變的條件是減小壓強。(2)t3t4時間段內(nèi)，反應使用催化劑，由圖像可知該時間段內(nèi)反應速率最快。(3)降溫、增大容器容積均會使正、逆反應速率減?。环蛛x出C(g)時，v正不變，v逆減小，隨著反應的進行v正會減小，通入A(g)，反應物的濃度增大，v正增大。答案：(1)升高溫度加入催化劑減小壓強(2)t3t4(3)A考點二突破常規(guī)圖像1含量時間溫度(壓強)圖像常見圖像形式有如下幾種。其中C%指生成物的百分含量，B%指反應物的百分含量。析圖關(guān)鍵表示不同條件下，反應達到平衡的時間快慢、反應速率的快慢以及平衡混合物中某物質(zhì)的百分含量的關(guān)系。解題方法是“先拐先平，數(shù)值大”。即曲線先出現(xiàn)拐點的首先達到平衡，反應速率快，以此判斷溫度或壓強的高低。再依據(jù)外界條件對平衡的影響分析判斷反應的熱效應及反應前后氣體體積的變化。2轉(zhuǎn)化率(或質(zhì)量分數(shù))與壓強溫度圖像(1)恒壓線圖像析圖關(guān)鍵 表示兩個外界條件同時變化時，反應物A的轉(zhuǎn)化率變化情況，解決這類圖像一般采用“定一議二”的方法，即把自變量(溫度、壓強)之一設為恒量，討論另外兩個變量的關(guān)系。如：圖1中，當壓強相等(任意一條等壓線)時，升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明升高溫度平衡正向移動，即正反應為吸熱反應。當溫度相等時，在圖1中作直線，與三條等壓線交于三點，這三點自下而上為增大壓強，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明增大壓強平衡正向移動，即正反應為氣體體積減小的反應。(2)恒溫線圖像析圖關(guān)鍵圖3中，當溫度相等(任意一條等溫線)時，增大壓強，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明增大壓強平衡正向移動，即正反應是氣體體積減小的反應。當壓強相等時，在圖3中作直線，與兩條等溫線交于兩點，這兩點自下而上為降低溫度，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明降低溫度平衡正向移動，即正反應為放熱反應。3化學平衡中的特殊圖像(1)對于化學反應：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M點前，表示從反應開始，v(正) >v(逆)；M點為剛達到平衡點；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故H<0。(2)對于化學反應：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，L線上所有的點都是平衡點。L線的上方(E點)，A的百分含量大于此壓強時平衡體系中A的百分含量，所以E點滿足v(正)>v(逆)；同理L線的下方(F點)滿足v(正)<v(逆)。典例(2018天津和平區(qū)期末)對于反應aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)H，反應特點與對應的圖像的說法中不正確的是()A圖甲中，若p1p2，則在較低溫度下有利于該反應自發(fā)進行B圖乙中，若T2T1，則H0且abcdC圖丙中，t1時刻改變的條件一定是使用了催化劑D圖丁中，若H0，則縱坐標不可能表示的是反應物的轉(zhuǎn)化率解析圖甲中壓強一定時，溫度越高，平衡體系中A%越大，說明升高溫度，平衡逆向移動，則有H0；若p1p2，溫度一定時，壓強越大，平衡體系中A%越小，則有abcd，S0；若使HTS0，則在較低溫度下有利于該反應自發(fā)進行，A正確。圖乙中溫度一定時，增大壓強，A的平衡轉(zhuǎn)化率不變，則有abcd；壓強一定時，若T2T1，溫度越高，A的平衡轉(zhuǎn)化率越小，說明升高溫度，平衡逆向移動，則有H0，B正確。圖丙中t1時刻，改變條件后v正、v逆同等程度地改變，平衡不移動，則改變的條件可能是使用了催化劑，若abcd改變的條件也可能是增大了壓強，C錯誤。圖丁中溫度為T1時先達到平衡狀態(tài)，則溫度：T1T2；若H0，升高溫度，平衡逆向移動，反應物的轉(zhuǎn)化率降低，故縱坐標不可能表示的是反應物的轉(zhuǎn)化率，D正確。答案C備考方略解答化學平衡圖像題四步驟綜合訓練1.密閉容器中進行的可逆反應：aA(g)bB(g)cC(g)在不同溫度(T1和T2)及壓強(p1和p2)下，混合氣體中B的質(zhì)量分數(shù)w(B)與反應時間(t)的關(guān)系如圖所示。下列判斷正確的是()AT1<T2，p1<p2，ab>c，正反應為吸熱反應BT1>T2，p1<p2，ab<c，正反應為吸熱反應CT1<T2，p1>p2，ab<c，正反應為吸熱反應DT1>T2，p1>p2，ab>c，正反應為放熱反應解析：選B由(T1，p1)和(T1，p2)兩條曲線可以看出：溫度相同(T1)，但壓強為p2時達到平衡所需的時間短，即反應速率大，所以p2>p1；壓強較大(即壓強為p2)時對應的w(B)較大，說明增大壓強平衡逆向移動，則ab<c。由(T1，p2)和(T2，p2)兩條曲線可以看出：壓強相同(p2)，但溫度為T1時達到平衡所需的時間短，即反應速率大，所以T1>T2；溫度較高(即溫度為T1)時對應的w(B)較小，說明升高溫度平衡正向移動，故正反應為吸熱反應。2在一恒容的密閉容器中充入0.1 molL1 CO2、0.1 mol L1 CH4，在一定條件下發(fā)生反應：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)，測得CH4平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強關(guān)系如圖，下列有關(guān)說法不正確的是()A上述反應的H<0B壓強：p4>p3>p2>p1C1 100 時該反應的平衡常數(shù)約為1.64D壓強為p4時，在y點：v正>v逆解析：選Ap1、p2、p3、p4是四條等壓線，由圖像可知，壓強一定時，溫度越高，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越高，故正反應為吸熱反應，H>0，A項錯誤；該反應為氣體分子數(shù)增加的反應，壓強越高，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率越小，故壓強p4>p3>p2>p1，B項正確；壓強為p4、溫度為1 100 時，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為80.00%，故平衡時各物質(zhì)的濃度分別為c(CH4)0.02 molL1，c(CO2)0.02 molL1，c(CO)0.16 molL1，c(H2)0.16 molL1，即平衡常數(shù)K1.64，C項正確；壓強為p4時，y點未達到平衡，此時v正>v逆，D項正確。3.(2018濱州期末)在一定溫度下，發(fā)生反應2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0。改變起始時n(SO2)對反應的影響如圖所示。下列說法正確的是()ASO2的起始量越大，混合氣體中SO3的體積分數(shù)越大Ba、b、c三點中，a點時SO2的轉(zhuǎn)化率最高Ca、b、c三點的平衡常數(shù)：KbKcKaDb、c點均為化學平衡點，a點未達到平衡且反應正向進行解析：選B由題圖可知，O2的量一定，SO2的量越少，其轉(zhuǎn)化率越高，故a點時SO2的轉(zhuǎn)化率最高，B正確?？键c三突破陌生圖像研究化學的目的是有利于提高人類生活、生產(chǎn)的水平，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，如何提升原料利用率、降低化學反應條件、提高產(chǎn)物的產(chǎn)率等是化學工作者研究的重要課題。命題者往往根據(jù)實際工業(yè)生產(chǎn)，結(jié)合圖像，從分析投料比、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等角度來命題。此類題目的信息量大，能充分考查學生讀圖、提取信息、解決實際問題的能力，因此是現(xiàn)代高考及平時模擬考試的“新寵”。典例1(2018江蘇高考)NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護的重要課題。在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應生成N2。將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應器中反應(裝置見圖1)。反應相同時間NOx的去除率隨反應溫度的變化曲線如圖2所示，在50250 范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是_；當反應溫度高于380 時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是_。溫度升高，反應速率增大，同時催化劑的活性增大也會提高反應速率。一段時間后催化劑活性增大幅度變小，主要是溫度升高使反應速率增大。當溫度超過一定值時，催化劑的活性下降，同時氨氣與氧氣能夠反應生成NO而使反應速率減小。 解題指導 典例2研究發(fā)現(xiàn)利用NH3可消除硝酸工業(yè)尾氣中的NO污染。NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為13、31、41時，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖所示。(1)曲線a中，NO的起始濃度為6104 mgm3，從A點到B點經(jīng)過0.8 s，該時間段內(nèi)NO的脫除速率為_mgm3s1。(2)曲線b對應的NH3與NO的物質(zhì)的量之比是_，其理由是_。解題指導 從A點到B點的濃度變化為(0.750.55)6104 mgm31.2104 mgm3，脫除速率為1.5104 mgm3s1；根據(jù)勒夏特列原理，NH3與NO的物質(zhì)的量之比越大，NH3的量越多，促使平衡向正反應方向移動，NO的脫除率越大，再根據(jù)圖像，可推得曲線b對應的NH3與NO的物質(zhì)的量之比為31。典例3采用一種新型的催化劑(主要成分是CuMn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(CH3OCH3)。主反應：2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)副反應：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)測得反應體系中各物質(zhì)的產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率與催化劑的關(guān)系如圖所示。則催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為_時最有利于二甲醚的合成。解題指導 由題圖可知當催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時，CO的轉(zhuǎn)化率最大，生成的二甲醚最多。 典例4以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示。250300 時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是_。解題指導在兩條曲線中注意弄清每條曲線所表示的含義，分析兩個量之間內(nèi)在的聯(lián)系。這里涉及影響反應速率的兩個因素：催化劑和溫度，弄清影響因素即可。所以，250300 時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250 時，催化劑的催化效率降低。典例5將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為甲醚的反應原理為2CO2(g)6H2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)已知在壓強為a MPa下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉(zhuǎn)化率如圖：此反應_(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比n(H2)/n(CO2)，則K將_(填“增大”“減小”或“不變”)。解題指導 當投料比一定時，溫度越高，CO2的轉(zhuǎn)化率越低，所以升溫，平衡左移，正反應為放熱反應。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，不隨投料比的變化而變化，故K不變。 典例6(2016全國卷節(jié)選)以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學方程式如下：C3H6(g)NH3(g)O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJmol1C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353 kJmol1丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與的關(guān)系如圖所示。由圖可知，最佳約為_。解題指導由圖可知，當1時，丙烯腈的產(chǎn)率最高，而丙烯醛的產(chǎn)率已趨近于0，如果再增大，丙烯腈的產(chǎn)率反而降低，故最佳約為1。