第一篇　主题九　热点题空17　化学反应速率与化学平衡文字说理题-2024年高考化学二轮复习课件

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1.平衡移动类文字说理题答题模板叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果)(1)温度：该反应正向为×××(放热或吸热)反应，其他条件不变，升高(或降低)温度，平衡×××(正向或逆向)移动，因此×××(得结论)。(2)压强：反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向(或逆向)移动，因此×××(得结论)。
2.工业生产图像中转化率、产率变化文字说理题答题要领
考向一　平衡转化率之文字说理1.[2020·山东，18(3)(4)]探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·ml－1Ⅱ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·ml－1
Ⅲ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH3＝＋40.9 kJ·ml－1不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。
(3)其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为_________；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是__________________________________________________________________。
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
由反应Ⅰ、Ⅱ可知，随着温度的升高，甲醇的平衡产率逐渐降低，因此图甲的纵坐标表示的是甲醇的平衡产率，图乙的纵坐标表示的是CO2的平衡转化率。同温度下，随着压强的增大，甲醇的平衡产率应增大，因此压强由大到小的顺序为p1＞p2＞p3。图乙中，当升温到T1时，CO2的平衡转化率与压强的大小无关，说明以反应Ⅲ为主，因为反应Ⅲ前后气体分子数相等。
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为_____(填标号)。A.低温、高压 B.高温、低压C.低温、低压 D.高温、高压
由图甲和图乙知，要提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，需要低温、高压的条件，A正确。
2.丙烷氧化脱氢制备丙烯的反应为C3H8(g)＋ O2(g) C3H6(g)＋H2O(g)　ΔH<0。一定条件下，恒压密闭容器中C3H8与O2起始物质的量之比分别为2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，平衡时C3H8的体积分数[φ(C3H8)]随温度、 的变化关系如图所示。
(1)表示 ＝1∶2的曲线是_____(填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)，判断理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
在温度一定时， 减小相当于增大氧气的浓度，平衡向正反应方向移动，丙烷的转化率增大，平衡时的体积分数减小，“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”“Ⅳ”代表 比值分别为1∶3、1∶2、1∶1、2∶1
(2)T3___T4(填“>”或“<”)，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________。
该反应是放热反应，C3H8与O2起始物质的量之比相同时，升高温度，平衡逆向移动，C3H8体积分数增大，故横坐标向左是升高温度，所以T3(3)M点时，O2的转化率是_______(保留三位有效数字)。
由图可知， M点时，起始 ＝1∶1，丙烷的体积分数为20%，设丙烷和氧气的物质的量都为1 ml，平衡时生成a ml丙烯，由题意可建立如下三段式：
C3H8(g)＋ O2(g) C3H6(g)＋H2O(g)起/ml 1 　　　1 　　　 0 　　 0变/ml a 　　　0.5a 　　 a 　　 a平/ml 1－a 　 1－0.5a a 　　 a
3.[2021·天津，16(3)]CS2是一种重要的化工原料。工业上可以利用硫(S8)与CH4为原料制备CS2，S8受热分解成气态S2，发生反应2S2(g)＋CH4(g)CS2(g)＋2H2S(g)。回答下列问题：一定条件下，CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如右图所示。据图分析，生成CS2的反应为____(填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600～650 ℃的条件下进行此反应，不采用低于600 ℃的原因是__________________________________________________________________________________。
600 ℃时甲烷的平衡转化率高达99%，低于600 ℃时，S2的体积分数明显偏小，且反应速率慢
等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应： 2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：
已知：2N2O5(g)===2N2O4(g)＋O2(g)ΔH1＝－4.4 kJ·ml－1；2NO2(g) N2O4(g)ΔH2＝－55.3 kJ·ml－1。若提高反应温度至35 ℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35 ℃)_____(填“大于”“等于”或“小于”)63.1 kPa，原因是___________________________________________________________________________________________________________。
温度升高，体积不变，总压强升高；NO2二聚反应为放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强升高
考向二　选择性与转化率之文字说理5.科学家正致力于研究一种“碳中和”技术—(CH4-CO2)重整，该技术具有一定的经济效益和深远的社会意义。其工艺过程中涉及如下反应：Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g) 2CO(g)＋2H2(g)　ΔH1＝＋234 kJ·ml－1Ⅱ：H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)　ΔH2＝＋41 kJ·ml－1将1 ml CH4与1 ml CO2在2 L密闭容器中反应制取CO和H2时，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化关系如图所示。
(1)923 K时CO2的平衡转化率大于CH4的原因是____________________________________________________________________________________。(2)1 200 K以上CO2和CH4的平衡转化率趋于相等的原因可能是_____________________________________________。
CH4和CO2按1∶1投料发生反应Ⅰ时转化率相等，CO2还发生反应Ⅱ，所以平衡转化率大于CH4
1 200 K以上时反应Ⅰ的正向进行程度远大于反应Ⅱ
6.丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)ΔH＝＋123 kJ·ml－1。回答下列问题：(1)图(a)是该反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x______0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是____(填字母)。A.升高温度 B.降低温度C.增大压强 D.降低压强
由图(a)可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x<0.1。由于正反应为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误；反应正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误、D正确。
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是
__________________________________________________________。
(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是________________________________________________________________________________________________________；590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_________________________________。
升高温度，反应速率加快，生成的丁烯会增多，同时由于反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动
丁烯高温裂解生成短碳链烃类化合物
7.[2021·辽宁，17(2)(3)(4)]苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：Ⅰ.主反应： (g)＋3H2(g) (g)　ΔH1<0Ⅱ.副反应： (g) (g)　ΔH2>0回答下列问题：(2)有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有____(填字母)。A.适当升温 B.适当降温C.适当加压 D.适当减压
(3)反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在n(H2)∶n(C6H6)＝3∶1的基础上适当增大H2用量，其目的是_______________。(4)氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当H2中混有微量H2S或CO等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为___________________________________________。
金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性
8.将甲醇转化耦合到丁烯裂解过程中生产丙烯，主要涉及下列反应：①2C4H8(g)―→ 2C3H6(g)＋ C2H4(g) 　ΔH＞0②2CH3OH(g)―→ C2H4(g)＋2H2O(g) 　ΔH＜0③C2H4(g)＋C4H8(g)―→ 2C3H6(g)　ΔH＜0已知：甲醇吸附在催化剂上，可以活化催化剂；甲醇浓度过大也会抑制丁烯在催化剂上的转化。
(2)图2是某压强下，将CH3OH和C4H8按一定的物质的量之比投料，反应达到平衡时C3H6的体积分数随温度的变化曲线。由图2可知平衡时C3H6的体积分数随温度的升高呈现先升高后降低的变化，其原因可能是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
300～500 ℃时，丁烯裂解(反应①)为主要反应，是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，使C3H6的体积分数增大；温度高于500 ℃时，反应②③为主要反应，是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，使C3H6的体积分数降低，同时温度升高易发生副反应，C3H6可能转化为C2H4、C3H8、C4H10、 等，使C3H6的体积分数降低
考向三　催化活性之文字说理9.乙烯是重要的基础化工原料，工业上利用乙烷脱氢制乙烯的相关反应如下：反应Ⅰ：C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)ΔH1＝＋137 kJ·ml－1反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41 kJ·ml－1
(1)科研人员研究催化剂对乙烷无氧脱氢的影响①在一定条件下，Zn/ZSM-5催化乙烷脱氢转化为乙烯的反应历程如图所示，该历程的各步反应中，生成下列物质速率最慢的是____(填字母)。
②用C基催化剂研究C2H6催化脱氢，该催化剂对C—H和C—C的断裂均有高活性，易形成碳单质。一定温度下，C基催化剂在短时间内会失活，其失活的原因是_____________________________。
积碳在其表面快速沉积使其失活
(2)在923 K和催化剂条件下，向体积固定的容器中充入1.0 ml C2H6与一定量CO2发生反应(忽略反应Ⅰ和反应Ⅱ外的其他反应)，平衡时C2H6、C2H4和CO的物质的量分数随起始投料比 的变化关系如图所示。曲线c表示的物质为CO，表示C2H6的曲线为_______(填“a”或“b”)，判断依据是____________________________________________________________________。
比值增大，乙烷转化率增大，其物质的量分数变化比CO和C2H4要大