鲁科版高考化学一轮复习第7章第40讲化学反应速率与平衡的图像解答策略课时学案

这是一份鲁科版高考化学一轮复习第7章第40讲化学反应速率与平衡的图像解答策略课时学案，共24页。
模型建构
图像试题的一般解题思路
(2021·广东选择性考试，T19节选)我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH1
b)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2
c)CH4(g)C(s)＋2H2(g) ΔH3
d)2CO(g)CO2(g)＋C(s) ΔH4
e)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s) ΔH5
设Keq \\al(r,p)为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压(单位为kPa)除以p0(p0＝100 kPa)。
反应a、c、e的ln Keq \\al(r,p)随eq \f(1,T)(温度的倒数)的变化如图所示。
(1)反应a、c、e中，属于吸热反应的有______(填字母)。
(2)反应c的相对压力平衡常数表达式为Keq \\al(r,p)＝________。
(3)在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2)∶n(CH4)＝1∶1、初始总压为100 kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40 kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程：_____________________________________ ____________________________________________________________________。
[思路分析] (1)eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(ln K\\al(r,p)越大，K\\al(r,p)越大,\f(1,T)越大，T越小))⇒随温度的升高Keq \\al(r,p)的变化趋势⇒a、c反应为吸热反应，e反应为放热反应。
(3)A点c反应的ln Keq \\al(r,p)＝0⇒Keq \\al(r,p)＝1＝eq \f(p2H2,pCH4·p0)⇒p(CH4)＝eq \f(p2H2,p0)＝eq \f(402,100) kPa＝16 kPa；又p初始(CH4)＝eq \f(1,1＋1)×100 kPa＝50 kPa⇒α(CH4)＝eq \f(50－16,50)×100%＝68%。
[答案] (1)ac (2)eq \f(p2H2,pCH4·p0) (3)A点对应温度下，c反应的ln Keq \\al(r,p)＝0，Keq \\al(r,p)＝1＝eq \f(p2H2,pCH4·p0)，故p(CH4)＝eq \f(p2H2,p0)＝eq \f(402,100) kPa＝16 kPa，又p初始(CH4)＝eq \f(1,1＋1)×100 kPa＝50 kPa，所以，α(CH4)＝eq \f(50－16kPa,50 kPa)×100%＝68%
分类突破
速率图像
1．瞬时速率图像
(1)浓度改变(无断点)
平衡正向移动 平衡逆向移动
(2)温度、压强改变(有断点)

平衡向吸热方向移动 平衡向气体体积减小方向移动
(3)加催化剂或等体积反应的改变压强
2．全程速率—时间图(ΔHT1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。
②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积减小的反应。
③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。
2．恒温线或恒压线图像
[以反应mA(g)＋nB(g)pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明]
(1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与生成物气体物质间的化学计量数的大小关系。如乙中同一温度下任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。
(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。
(3)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)，右图L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正p4，y轴表示A的转化率
B．p3>p4，y轴表示B的转化率
C．p3>p4，y轴表示B的质量分数
D．p3>p4，y轴表示混合气体的平均相对分子质量
C [根据图Ⅰ可知，T1>T2，ΔHp1，xp4，增大压强，平衡正向移动，B的质量分数减小，C项错误。]
3．纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝a kJ·ml－1。
(1)按eq \f(nH2,nCO)＝2投料比将H2与CO充入V L恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则a________(填“>”或“”“＝”或“Kc>Kd (3)T3～T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，不利于CO2的捕获
生产、科技中的特定测定图像
生产、科技中的特定测定图像充分体现了化学知识的“学以致用”的社会责任的化学素养。是高考命题专家特别关注的命题点。图像涉及的信息非常的多。如温度、压强、转化率、百分含量、反应速率、产率、选择性、投料比、脱除率等。分析时要注意这些物理量的含义。
涉及投料比的条件选择图像分析
5．采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu—Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。
主反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
副反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。
则催化剂中eq \f(nMn,nCu)约为________时最有利于二甲醚的合成。
[解析] 由图可知当催化剂中eq \f(nMn,nCu)约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚最多。
[答案] 2.0
6．汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：
4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)eq \(,\s\up10(催化剂))4N2(g)＋6H2O(g) ΔHα(Ⅱ)，p(Ⅱ)>p(Ⅰ)，V>6，m不变，ρ(A)K，逆向进行，v正(H2S)0
D．T ℃时，该反应的平衡常数为3
BC [催化剂不改变平衡状态，B错误；升温时n(H2)增大，平衡逆向移动，ΔH0
B．T1时eq \f(k正,k逆)＝20
C．M点：eq \f(k正,k逆)>eq \f(cSO2Cl2,cSO2·cCl2)
D．升高温度，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数
AD [A项，根据图示可知T2>T1，升温平衡向逆向移动，ΔHp2>p3，分析图像可知，应选择的反应条件为低温、高压，A项正确。
[答案] (1)乙 p1、p2、p3 T1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响
(2)A
6．在一定条件下，向某0.5 L恒容密闭容器中充入x ml CO2和y ml H2，发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－50 kJ·ml－1。
(1)图甲中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系的是曲线________(填“m”或“n”)，判断依据是___________________________________ __________________________________________________________________。
甲
(2)若x＝2、y＝3，测得在相同时间内，不同温度下H2的转化率如图乙所示，v(a)逆________v(c)逆(填“>”“