(新課改省份專版)2020高考化學一輪復(fù)習 6.4 難點專攻 圖像中的反應(yīng)速率與化學平衡學案(含解析).doc
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第4課時難點專攻圖像中的反應(yīng)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(yīng)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(yīng)方向進行t1時其他條件不變,增大反應(yīng)體系的壓強且mnpq(正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng))t1時其他條件不變,升高溫度且Q0(吸熱反應(yīng))t1時v正、v逆均突然增大,且v逆v正;平衡向逆反應(yīng)方向進行t1時其他條件不變,增大反應(yīng)體系的壓強且mnpq(正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng))t1時其他條件不變,升高溫度且Q0(放熱反應(yīng))t1時v正、v逆均突然減小,且v正v逆;平衡向正反應(yīng)方向進行t1時其他條件不變,減小反應(yīng)體系的壓強且mnpq(正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng))t1時其他條件不變,降低溫度且Q0(放熱反應(yīng))t1時v逆、v正均突然減小,且v逆v正;平衡向逆反應(yīng)方向進行t1時其他條件不變,減小反應(yīng)體系的壓強且mnpq(正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng))t1時其他條件不變,降低溫度且Q0(吸熱反應(yīng))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(yīng)體系的壓強且mnpq(反應(yīng)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(yīng)體系的壓強且mnpq(反應(yīng)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(yīng)方向移動t1時其他條件不變,增大反應(yīng)物的濃度t1時v正突然減小,v逆逐漸減??;v逆v正,平衡向逆反應(yīng)方向移動t1時其他條件不變,減小反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)A(g)xB(g)2C(g),達到平衡后,在不同的時間段內(nèi)反應(yīng)物的濃度隨時間的變化如圖甲所示,正逆反應(yīng)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(yīng)使用了催化劑B化學方程式中的x1,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C30 min時降低溫度,40 min時升高溫度D8 min前A的平均反應(yīng)速率為0.08 molL1min1解析:選DA項,若使用催化劑,則化學反應(yīng)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(yīng)方向移動,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。8 min前A的平均反應(yīng)速率為0.08 molL1min1。2密閉容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)3B(g)2C(g)Hv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(yīng)是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不相等的反應(yīng),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(yīng)使用催化劑,由圖像可知該時間段內(nèi)反應(yīng)速率最快。(3)降溫、增大容器容積均會使正、逆反應(yīng)速率減小;分離出C(g)時,v正不變,v逆減小,隨著反應(yīng)的進行v正會減小,通入A(g),反應(yīng)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(yīng)物的百分含量。析圖關(guān)鍵表示不同條件下,反應(yīng)達到平衡的時間快慢、反應(yīng)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(yīng)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(yīng)的熱效應(yīng)及反應(yīng)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(yīng)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(shè)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(yīng)為吸熱反應(yīng)。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(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。(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(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。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(yīng)為放熱反應(yīng)。3化學平衡中的特殊圖像(1)對于化學反應(yīng):mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),M點前,表示從反應(yīng)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Hv(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(yīng)aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)H,反應(yīng)特點與對應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低,故縱坐標不可能表示的是反應(yīng)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(yīng):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(yīng)時間(t)的關(guān)系如圖所示。下列判斷正確的是()AT1T2,p1c,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)BT1T2,p1p2,abc,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)CT1p2,abT2,p1p2,abc,正反應(yīng)為放熱反應(yīng)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(yīng)速率大,所以p2p1;壓強較大(即壓強為p2)時對應(yīng)的w(B)較大,說明增大壓強平衡逆向移動,則abT2;溫度較高(即溫度為T1)時對應(yīng)的w(B)較小,說明升高溫度平衡正向移動,故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。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(yīng):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(yīng)的Hp3p2p1C1 100 時該反應(yīng)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(yīng)為吸熱反應(yīng),H0,A項錯誤;該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),壓強越高,甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率越小,故壓強p4p3p2p1,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(yīng)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0。改變起始時n(SO2)對反應(yīng)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(yīng)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。考點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(yīng)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(yīng)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(yīng)器中反應(yīng)(裝置見圖1)。反應(yīng)相同時間NOx的去除率隨反應(yīng)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(yīng)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(yīng)速率增大,同時催化劑的活性增大也會提高反應(yīng)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(yīng)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(yīng)生成NO而使反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng):2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)副反應(yīng):CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)測得反應(yīng)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(yīng)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(yīng)原理為2CO2(g)6H2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)已知在壓強為a MPa下,該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時,CO2的轉(zhuǎn)化率如圖:此反應(yīng)_(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(yīng)為放熱反應(yīng)。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。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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