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    2021版新高考地区选考化学(人教版)一轮复习教师用书:热点题型8 化学反应速率与化学平衡图像题

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    2021版新高考地区选考化学(人教版)一轮复习教师用书:热点题型8 化学反应速率与化学平衡图像题

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    热点题型8 化学反应速率与化学平衡图像题——变化观念与平衡思想突破一 利用速率­时间图像的断点探究外因对化学反应速率和化学平衡的影响[热点精讲]1当可逆反应达到一种平衡后若某一时刻外界条件发生改变都可能使速率­时间图像的曲线出现不连续的情况根据出现断点前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况做出判断。2速率­时间图像(1)改变反应物的浓度(无断点)(2)改变生成物的浓度(无断点)(3)改变气体体系的压强(有断点)对于正反应方向为气体体积增大(或减小)的反应对于反应前后气体体积不变的反应(4)改变温度(有断点)对于正反应放热(或吸热)的反应(5)加催化剂(有断点)(1)条件增强曲线在原图像的上方;条件减弱曲线在原图像的下方。(2)浓度改变时图像曲线一条无断点一条有断点;其他条件改变时图像曲线均有断点。[热点精练]1对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g) ΔH<0已达平衡如果其他条件不变时分别改变下列条件对化学反应速率和化学平衡产生影响下列条件与图像不相符的是(O t1vvt1时改变条件t2时重新建立平衡)(  )解析:C。分析时要注意改变条件瞬间vv的变化。增加O2的浓度v瞬间增大v瞬间不变A正确;增大压强vv都瞬间增大v增大的倍数大于vB正确;升高温度vv都瞬间增大速率曲线是不连续的C错误;加入催化剂vv同时同倍数增大D正确。2在一密闭容器中发生反应N23H22NH3 ΔH<0达到平衡后只改变某一个条件时反应速率与反应时间的关系如图所示。回答下列问题:(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母下同)At0t1  Bt1t2  Ct2t3  Dt3t4   Et4t5   Ft5t6(2)判断t1t3t4时刻分别改变的一个条件。A增大压强   B.减小压强   C.升高温度  D降低温度  E.加催化剂  F.充入氮气t1时刻________t3时刻________t4时刻________(3)(2)中的结论下列时间段中氨的百分含量最高的是________At0t1        Bt2t3Ct3t4  Dt5t6(4)如果在t6时刻从反应体系中分离出部分氨t7时刻反应达到平衡状态请在图中画出反应速率的变化曲线。解析:(1)根据图示可知t0t1t2t3t3t4t5t6时间段内vv相等反应处于平衡状态。(2)t1vv同时增大v增大得更多平衡向逆反应方向移动所以t1时改变的条件是升高温度。t3vv同时增大且增大量相同平衡不移动所以t3时改变的条件是加催化剂。t4vv同时减小平衡向逆反应方向移动所以t4时改变的条件是减小压强。(3)根据图示知t1t2t4t5时间段内平衡均向逆反应方向移动NH3的含量均比t0t1时间段的低所以t0t1时间段内NH3的百分含量最高。(4)t6时刻分离出部分NH3v瞬间减小然后逐渐增大v在原来基础上逐渐减小t7时刻二者相等反应重新达到平衡据此可画出反应速率的变化曲线。答案:(1)ACDF (2)C E B (3)A(4)突破二 常规图像分类突破[热点精讲]1图像类型(1)浓度­时间A(g)B(g)AB(g)(2)含量­时间­温度(压强)(C%指某产物的气体体积分数,B%指某反应物的气体体积分数)(3)恒压(或恒温)线(α表示某反应物的转化率表示某反应物的气体体积分数)p1>p2>p3则正反应为气体体积减小的反应ΔH<0T1>T2则正反应为气体体积增大的反应ΔH<0(4)几种特殊图像如下图对于化学反应:mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)M点前表示化学反应从反应物开始v>vM点为刚达到的平衡点;M点后为平衡受温度的影响情况即升温A的百分含量增加或C的百分含量减少平衡左移故正反应ΔH<0  如下图对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)L线上所有的点都是平衡点。L线左上方的点(E)A的百分含量大于此压强时平衡体系中的A的百分含量所以Ev>v;则L线右下方的点(F)v<v2解题步骤3解题技巧(1)先拐先平在含量(转化率时间曲线中,先出现拐点的先达到平衡,说明该曲线反应速率快,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。(2)定一议二当图像中有三个量时先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系有时还需要做辅助线。(3)三步分析法一看反应速率是增大还是减小;二看vv的相对大小;三看化学平衡移动的方向。[热点精练]3有一化学平衡mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是(  )A正反应是放热反应;mn>pqB正反应是吸热反应;mn<pqC正反应是放热反应;mn<pqD正反应是吸热反应;mn>pq解析:D。图像中有三个变量应先确定一个量不变来分别讨论另外两个量之间的关系。确定压强不变讨论TA的转化率的关系:同一压强下温度越高A的转化率越大说明正反应是吸热反应;确定温度不变讨论压强与A的转化率的关系:同一温度下压强越大A的转化率越大说明正反应是气体体积缩小的反应mn>pq4(双选)(2020·德州高三模拟)T02 L的密闭容器中发生反应:X(g)Y(g)Z(g)(未配平)各物质的物质的量随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同温度分别为T1T2时发生反应X的物质的量随时间变化的关系如图b所示。下列叙述中正确的是(  )A该反应的正反应是放热反应BT0从反应开始到平衡时:v(X)0.083 mol·L1·min1Ca中反应达到平衡时Y的转化率为37.5%DT1若该反应的平衡常数K50T1<T0解析:AD。根据先拐先平数值大的原则可推知T1>T2温度越高X的物质的量越大则平衡向左移动正反应是放热反应A项正确;v(X)0.042 mol·L1·min1B项不正确;Y的转化率为×100%62.5%C项不正确;由图a可知XYZ的物质的量变化之比为112则反应为X(g)Y(g)2Z(g)T0时平衡常数为33.3<50A项分析可知该反应为放热反应故平衡常数越小温度越高D项正确。5臭氧在烟气脱硝中的反应为2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g)。若此反应在恒容密闭容器中进行相关图像如下其中对应分析结论正确的是(  )AB平衡后升温NO2含量降低02 sv(O3)0.2 mol·L1·s1CDvb>ab点:v>v恒温t1时再充入O3解析:CA由图可知该反应为放热反应平衡后升高温度平衡逆向移动NO2含量升高错误;B02 sv(O3)v(NO2)×0.1 mol·L1·s1错误;C升高温度NO2含量升高速率增大vb>ab点反应逆向进行v>v正确;Dt1时再充入O3平衡正向移动v>v错误。突破三 新型图像突破[热点精讲]新型图像往往根据实际工业生产结合图像分析投料比、转化率、产率的变化。此类题目信息量较大,能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力,在高考中受到命题者的青睐。1转化率­投料比­温度图像 将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)6H2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)已知在压强为a MPa该反应在不同温度、不同投料比时CO2的转化率如图:此反应________(放热吸热);若温度不变增大投料比[n(H2)/n(CO2)]则平衡常数K________(增大”“减小不变)解析】 当投料比一定时温度越高CO2的转化率越小所以升温平衡左移正反应为放热反应。平衡常数只与温度有关不随投料比的变化而变化。答案】 放热 不变2根据图像判断投料比 采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu­Mn合金)利用COH2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n(Mn)/n(Cu)约为________时最有利于二甲醚的合成。解析】 由题图可知当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0CO的转化率最大生成的二甲醚最多同时副产物的产率相对较小。答案】 2.03废物回收及污染处理图像 (1)一定条件下Fe2O3NiOCr2O3做催化剂对燃煤烟气进行回收反应为2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(l) ΔH=-270 kJ·mol1其他条件相同、催化剂不同SO2的转化率随反应温度的变化如图1Fe2O3NiO做催化剂均能使SO2的转化率达到最高不考虑催化剂价格因素选择Fe2O3的主要优点是________________________________________________________________________某科研小组用Fe2O3做催化剂380 分别研究了n(CO)n(SO2)1131SO2转化率的变化情况(2)。则图2中表示n(CO)n(SO2)31的变化曲线为________(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放这使NOx的有效消除成为环保领域的重要研究课题。某研究小组在实验室以Ag­ZSM­5为催化剂测得NO转化为N2的转化率随反应温度变化的情况如图3所示。若不使用CO温度超过775 K发现NO的分解率降低其可能的原因是_____________________________________________________;在n(NO)/n(CO)1的条件下应控制的最佳温度在________左右。答案】 (1)Fe2O3做催化剂时在相对较低温度下即可获得较高的SO2转化率从而节约能源 a(2)NO的分解反应是放热反应升高温度不利于分解反应正向进行 870 K[热点精练]6(双选)(2020·滨州高三月考)将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中发生反应NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(lg K)随温度(T)的变化曲线如图所示下列说法中不正确的是(  )A该反应的ΔH>0BNH3的体积分数不变时,该反应一定达到平衡状态CA点对应状态的平衡常数K(A)102.294D30 B点对应状态的v>v解析:BD。此题的关键是弄清-lg K越小K越大由图中数据可知随温度升高lg K逐渐减小说明随温度升高化学平衡向右移动正反应为吸热反应A项正确;由反应NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)可知氨的体积分数始终为为恒量B项错误;A点时lg K2.294C项正确;由B点对应的数值可知此时Qc>K反应向逆反应方向进行v<vD项错误。7(双选)以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为2CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)。某压强下的密闭容器中CO2H2的物质的量之比为13 投料不同温度下平衡体系中各物质的物质的量百分数(y%)随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(  )Aa点的平衡常数小于bBbv(CO2)v(H2O)CaH2H2O的物质的量相等D其他条件恒定充入更多H2v(CO2)增大解析:CD。从图像可知温度越高氢气的含量越高说明升高温度平衡向逆反应方向移动平衡常数减小故平衡常数:a>bA错误;b点只能说明该温度下CO2H2O的浓度相等不能说明v(CO2)v(H2O)B错误;从图像可知aH2H2O的物质的量百分数相等故物质的量相等C正确;其他条件恒定充入更多H2使反应物浓度增大正反应速率增大v(CO2)增大D正确。8(2017·高考全国卷2714)丁烯是一种重要的化工原料可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:(1)正丁烷(C4H10)脱氢制丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:C4H10(g)===C4H8(g)H2(g) ΔH1已知:C4H10(g)O2(g)===C4H8(g)H2O(g)  ΔH2=-119 kJ·mol1H2(g)O2(g)===H2O(g)  ΔH3=-242 kJ·mol1反应ΔH1________kJ·mol1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图x________0.1(大于小于);欲使丁烯的平衡产率提高应采取的措施是________(填标号)A升高温度      B.降低温度C增大压强  D.降低压强(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)(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________________________________________________________________________解析:(1)根据盖斯定律可得ΔH1ΔH2ΔH3=-119 kJ·mol1242 kJ·mol1=+123 kJ·mol1。反应为气体总体积增大的反应在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率x<0.1。反应为吸热反应升高温度有利于平衡正向移动A项正确;降低压强平衡向气体总体积增大的方向移动D项正确。(2)结合图(b)可看出随着n(氢气)/n(丁烷)增大丁烯产率先升高后降低这是因为氢气是生成物n(氢气)/n(丁烷)逐渐增大时逆反应速率加快故丁烯的产率逐渐降低。(3)590 之前随温度升高丁烯产率逐渐增大这是因为温度升高不仅能加快反应速率还能促使平衡正向移动;但温度高于590 丁烯高温裂解生成短链烃类导致丁烯产率快速降低。答案:(1)123 小于 AD(2)氢气是产物之一随着n(氢气)/n(丁烷)增大逆反应速率增大(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链烃类 

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