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高考化学二轮复习专题9原理综合透题型析(含解析)课件PPT
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这是一份高考化学二轮复习专题9原理综合透题型析(含解析)课件PPT，共45页。PPT课件主要包含了对点集训等内容，欢迎下载使用。
一、原理综合题型的命题特点化学反应原理综合题,通常以速率、平衡知识为中心,还常涉及化学反应与能量变化、电解质溶液等内容。主要的设空方向有根据已知热化学方程式书写待求热化学方程式或直接计算其反应热,电极反应式的书写,化学反应速率的定量计算,外界条件对化学反应速率与平衡的影响,新情境下平衡状态的判定,平衡常数的表达式及平衡常数与转化率的计算,速率平衡图像与数据表格分析,电离平衡、水解平衡、溶解平衡的理解,Ka(Kb)及Ksp的理解与计算等。主要考查考生的信息处理能力、学科内综合分析能力、解决生产实际中的具体问题能力。体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养。原理综合题特别注重对考生图表分析能力的考查,见下表。
二、原理综合题型的解题方法及思路该类试题考查的是高中化学主干知识,试题难度一般较大,特别是原理综合题型,将多个知识点组合在一起,客观上增加了思维容量。解题时要采用逐个分析、各个击破的方法,认真分析每个小题考查的知识点,迅速转变思路,防止在一个知识点、一个思路上“走到底”。平常训练应注重计算能力(重点训练平衡常数以及转化率的计算)、语言表述能力(利用平衡原理解释实际问题)的培养,提高解读图像的能力,掌握解题技巧。电化学应重点掌握电极反应式的书写技巧以及有关电池参数方面的计算,应用盖斯定律解题时要先确定热化学方程式的组合关系,再确定ΔH 间的计算关系。
1.利用盖斯定律书写热化学方程式的思维模式
2.化学平衡相关计算中的两种思维路径(1)平衡常数的应用:反应的化学方程式确定后,该反应的平衡常数只与温度有关;温度不变,该反应的平衡常数就不变,所以利用平衡常数常可以处理多次投料问题。(2)常用的计算思路:涉及平衡的计算常利用“三段式”法,要注意几个关系的应用,反应物的c(平)=c(初)-c(转),生成物的c(平)=c(初)+c(转),反应物的c(初)×α=反应物的c(转),不同物质的c(转)之比等于它们对应的化学计量数之比。3.电极反应式的书写思路电极反应式的本质是一个氧化还原反应的某个半反应,即氧化反应(在原电池的负极上或电解池的阳极上发生)或还原反应(在原电池的正极上或电解池的阴极上发生)。因此在书写电极反应式时,首先找到两对物质,氧化剂+ne—→还原产物、还原剂-ne—→氧化产物,然后结合电解质溶液中存在的微粒、电极反应式两边电荷守恒以及原子守恒,确定应该添加的其他物质,最后再配平。
4.图像题的分析步骤化学理论综合题中的陌生图像打破了传统的速率平衡图像模式,纵坐标和横坐标不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率等物理量,而是引入了更多的变量,如两种物质的物质的量之比、气体分压的负对数等,使得图像更新颖、信息容量更大、题目难度更大。
解析▶ 根据盖斯定律,(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)×2得4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=(HΔ1+HΔ2+HΔ3)×2=-116 kJ·ml-1。
2.(1)用NaOH溶液吸收热电企业产生的废气时,涉及如图1所示转化:由图中关系可得ΔH4= 。(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的式子表示)
ΔH 1+ΔH 2-ΔH 3
(2)用太阳能分解水制备H2是一项新技术,其过程如图2所示:已知:①2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) ΔH=+483.6 kJ·ml-1②2Fe3O4(s) 6FeO(s)+O2(g) ΔH=+313.8 kJ·ml-1过程Ⅱ的热化学方程式是 ;整个过程中Fe3O4 的作用是 。
3FeO(s)+H2O(g) Fe3O4(s)+H2(g) ΔH=+84.9 kJ·ml-1
-156.6 kJ·ml-1
解析▶ 根据盖斯定律可知,反应Ⅱ可由反应Ⅰ+反应Ⅲ得到,所以ΔH2=ΔH1+ΔH3=85.2 kJ·ml-1-241.8 kJ·ml-1=-156.6 kJ·ml-1。
2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH=+92.1 kJ·ml-1
反应①的ΔH<0,ΔS>0,ΔG=ΔH-TΔS<0,在任意温度下反应都能自发进行
1.参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘、除以某一个数,然后将它们相加或相减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式的ΔH之间的换算关系。2.当热化学方程式乘、除以某一个数时,ΔH也应相应地乘、除以某一个数;方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”,即把ΔH看作一个整体进行运算。3.在设计反应过程中,会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。
运用盖斯定律计算化学反应热或书写热化学方程式的关键
3.(2019年福建南平第一次检测)T ℃时,体积为2 L的恒容密闭容器中加入1.0 ml NH3和0.2 ml H2,30 min 达到平衡时,N2的体积分数为20%,则T ℃ 时平衡常数K= ,NH3的转化率为 ;达到平衡后再加入1.0 ml NH3和0.2 ml H2,此时体系中v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。
3.(2019年安徽安庆第二次模拟)科学家研究出了一种高效催化剂,可以将CO和NO2转化为无污染气体,反应的热化学方程式为2NO2(g)+4CO(g) 4CO2(g)+N2(g) ΔH<0。某温度下,向10 L密闭容器中分别充入0.1 ml NO2和0.2 ml CO,发生上述反应,随着反应的进行,容器内的压强变化如表所示:
回答下列问题:(1)在此温度下,反应的平衡常数Kp= kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果精确到小数点后2位);平衡后,若保持温度不变,再将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,则平衡 (填“右移”“左移”或“不移动”)。 (2)若将温度降低,反应再次平衡后,与原平衡相比,体系压强(p总)如何变化? (填“增大”“减小”或“不变”),原因是 。
降低温度,分子运动速率减慢,对容器的碰撞次数减小,压强降低,同时该反应的正反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,导致体系内气体分子数减小,所以总压强也会减小
平衡常数的计算可用三段式法,即找出浓度可变的反应物和产物起始、转化、平衡的浓度,然后代入平衡常数表达式进行计算即可。用分压表示的化学平衡常数表达式为Kp=其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D气体的分压。气体的分压=气体总压×体积分数;气体体积之比等于气体物质的量之比。
4.(2019年全国Ⅲ卷,28节选)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如下图所示:负极区发生的反应有 (写电极反应式和离子方程式)。电路中转移1 ml电子,需消耗氧气 L(标准状况)。
Fe3++e- Fe2+,4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O
5.(2019年山东潍坊第一次模拟)利用惰性电极电解,能对烟气进行脱硝处理。电解原理如图所示:电极a处发生的电极反应为 ,当电解44.8 L(标准状况)含5% NO的烟气,理论上电路中通过电子的物质的量为 ml。
NO-3e-+2H2O NO3-+4H+
4.(2019年河南安阳第二次模拟)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用H2—N2—生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂,X交换膜为隔膜,在室温条件下既实现了合成NH3还获得了电能。其工作原理图如下:则X膜为 交换膜,正极的电极反应式为 。
N2+6e-+6H+ 2NH3
解析▶ 由图知,正极上N2转化为NH3时需要结合H+,故负极上生成的H+应移向正极,X膜为质子交换膜或阳离子交换膜,N2在正极上得到电子后转化为NH3。
5.回答下列问题:(1)CO-空气碱性燃料电池(用KOH作电解质),当恰好完全生成KHCO3时停止放电。写出此时负极的电极反应式: 。 (2)(2019年山东青岛第一次模拟)电解法可以对亚硝酸盐污水进行处理(工作原理如图所示)。通电后,左极区产生浅绿色溶液,随后生成无色气体。当Fe电极消耗11.2 g时,理论上可处理 NaNO2含量为4.6%的污水 g。
CO-2e-+3OH- HCO3-+H2O
电极反应式的书写技巧1.首先要读懂题意,尤其是相关示意图,分析所给物质(或离子)化合价变化情况,标出得失电子的情况,结合原电池或电解池原理,确定正负极或阴阳极,找准、找全反应物和生成物,然后根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒书写并配平电极反应式。2.在书写原电池的电极反应式时要注意溶液的酸碱性,适当地在反应式两边添加H+、OH—、H2O等,以遵守电荷守恒和原子守恒。3.在书写电解池电极反应式时,如果H+或OH—来自H2O,则电极反应式中要写H2O。
6.(2019年山东青岛第一次模拟)亚硝酸盐广泛存在于各种水体和腌制品中,可用电吸附装置去除。去除量跟电压、初始浓度、共存阴离子等因素有关。某科研机构的实验结果如图所示:(1)根据图示可知,待处理液中NO2-与NO3-的c0= mg·L-1时,装置对NO3-的吸附量高于NO2-。 (2)根据图示分析,为提高离子去除量可采取的措施有 (写出一条即可)。
将NO2-预先氧化成 NO3-(或降低氯化钠浓度)
解析▶ 当NO2-与NO3-的c0=500 mg·L-1时,NO3-的去除率比NO2-的高,且氯化钠浓度越低,去除率越高,所以提高离子去除率可采取的措施为将NO2-预先氧化成 NO3-或降低氯化钠浓度。
7.(2019年广东惠州第三次调研)CO2可通过反应CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)来制取H2。在1.0 L 密闭容器中充入CO2、CH4各1 ml,发生上述反应,测得CH4的平衡转化率与温度压强的关系如图所示:(1)由图可知,压强p1 (填“大于”或“小于”,下同)p2,该反应的ΔH 0。 (2)当压强为p2时,y点的v正 (填“大于”“小于”或“等于”)v逆 ;y点对应温度下,该反应的平衡常数K= (保留四位有效数字)。 (3)实验表明,温度高于1250 ℃时,容器中c(CO2)>c(CH4),请结合两种反应物的性质分析可能的原因: 。
CH4在高温下分解使其浓度减小,CO2较稳定
解析▶ (1)该反应的正反应为气体体积增大的反应,压强越大,CH4的转化率越小,已知相同温度下p,1条件下的转化率大于p2条件下的转化率,则p1小于p2;在压强一定时,温度越高,CH4的转化率越大,所以正反应为吸热反应,ΔH大于0。(2)压强为p2时,y点反应未达到平衡,则反应正向移动,所以v正大于v逆;y点对应温度为1100 ℃,平衡时CH4的转化率为80%,利用三段式法可求出平衡时CO2、CH4、CO、H2的浓度分别为0.2 ml·L-1、0.2 ml·L-1、1.6 ml·L-1、1.6 ml·L-1,带入平衡常数表达式计算出K≈163.8。
6.(2019年福建南平第一次模拟)在C-Al催化剂体系中,压强p0下氨气以一定流速通过反应器,发生反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)。在相同时间下测转化率,得到不同催化剂下氨气转化率随温度变化曲线如图所示。使反应的活化能最小的催化剂为 ;同一催化剂下,温度高时NH3的转化率接近平衡转化率的原因为 ;如果增大氨气浓度(其他条件不变),则b点对应的点可能为 (填“a”“c”或“d”)点。
温度升高,反应速率加快,转化率接近平衡转化率
解析▶ 由图可知,90 C-Al催化剂在较低的温度就达到平衡,反应的活化能最小;同一催化剂下,温度高时NH3的转化率接近平衡转化率,是因为温度升高,反应速率加快,达到平衡所需时间减小,转化率接近平衡转化率;该反应的正反应为气体体积增大的反应,如果增大氨气浓度(其他条件不变),平衡逆向移动,则b点对应的点可能为c。
7.(2019年福建莆田第一次模拟)容积均为1 L的甲、乙两个容器,其中甲为绝热容器,乙为恒温容器。相同温度下,分别充入0.2 ml的NO2,发生反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0,甲中NO2的相关量随时间变化如图所示。(1)0~3 s内,甲容器中NO2的反应速率增大的原因是 。 (2)甲达平衡时,若温度为T ℃,此温度下的平衡常数Kc= 。 (3)平衡时,K甲 (填“>”“<”或“=”,下同)K乙,p甲 p乙。
该反应为放热反应,故0~3 s内温度升高对反应速率的影响大于浓度降低的影响,导致反应速率增大
化学图像等信息的提取和加工常考题型有依据图像判断转化率和平衡常数的变化,解释产生某种现象的原因,选择最佳反应条件,判断化学反应的方向,计算物料投放比例、反应速率、化学平衡常数、转化率等。图像题的分析方法:1.明标:明晰横、纵坐标所表示的化学含义,这是理解题意和进行正确思维的前提。明晰坐标含义,也就是用变量的观点分析坐标,找出横、纵坐标的关系,再结合教材,联系相应的知识点。2.找点:找出曲线中的特殊点(起点、顶点、拐点、终点、交叉点、平衡点等),分析这些点所表示的化学意义以及影响这些点的主要因素及限制因素等,大多考题就落在这些点的含义分析上,因为这些点往往隐含着某些限制条件或某些特殊的化学含义。3.析线:正确分析曲线的走向、变化趋势(上升、下降、平缓、转折等),同时对走势有转折变化的曲线,要分区段进行分析,找出并研究各段曲线的变化趋势及其含义。
一、原理综合题型的命题特点化学反应原理综合题,通常以速率、平衡知识为中心,还常涉及化学反应与能量变化、电解质溶液等内容。主要的设空方向有根据已知热化学方程式书写待求热化学方程式或直接计算其反应热,电极反应式的书写,化学反应速率的定量计算,外界条件对化学反应速率与平衡的影响,新情境下平衡状态的判定,平衡常数的表达式及平衡常数与转化率的计算,速率平衡图像与数据表格分析,电离平衡、水解平衡、溶解平衡的理解,Ka(Kb)及Ksp的理解与计算等。主要考查考生的信息处理能力、学科内综合分析能力、解决生产实际中的具体问题能力。体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养。原理综合题特别注重对考生图表分析能力的考查,见下表。
二、原理综合题型的解题方法及思路该类试题考查的是高中化学主干知识,试题难度一般较大,特别是原理综合题型,将多个知识点组合在一起,客观上增加了思维容量。解题时要采用逐个分析、各个击破的方法,认真分析每个小题考查的知识点,迅速转变思路,防止在一个知识点、一个思路上“走到底”。平常训练应注重计算能力(重点训练平衡常数以及转化率的计算)、语言表述能力(利用平衡原理解释实际问题)的培养,提高解读图像的能力,掌握解题技巧。电化学应重点掌握电极反应式的书写技巧以及有关电池参数方面的计算,应用盖斯定律解题时要先确定热化学方程式的组合关系,再确定ΔH 间的计算关系。
1.利用盖斯定律书写热化学方程式的思维模式
2.化学平衡相关计算中的两种思维路径(1)平衡常数的应用:反应的化学方程式确定后,该反应的平衡常数只与温度有关;温度不变,该反应的平衡常数就不变,所以利用平衡常数常可以处理多次投料问题。(2)常用的计算思路:涉及平衡的计算常利用“三段式”法,要注意几个关系的应用,反应物的c(平)=c(初)-c(转),生成物的c(平)=c(初)+c(转),反应物的c(初)×α=反应物的c(转),不同物质的c(转)之比等于它们对应的化学计量数之比。3.电极反应式的书写思路电极反应式的本质是一个氧化还原反应的某个半反应,即氧化反应(在原电池的负极上或电解池的阳极上发生)或还原反应(在原电池的正极上或电解池的阴极上发生)。因此在书写电极反应式时,首先找到两对物质,氧化剂+ne—→还原产物、还原剂-ne—→氧化产物,然后结合电解质溶液中存在的微粒、电极反应式两边电荷守恒以及原子守恒,确定应该添加的其他物质,最后再配平。
4.图像题的分析步骤化学理论综合题中的陌生图像打破了传统的速率平衡图像模式,纵坐标和横坐标不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率等物理量,而是引入了更多的变量,如两种物质的物质的量之比、气体分压的负对数等,使得图像更新颖、信息容量更大、题目难度更大。
解析▶ 根据盖斯定律,(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)×2得4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=(HΔ1+HΔ2+HΔ3)×2=-116 kJ·ml-1。
2.(1)用NaOH溶液吸收热电企业产生的废气时,涉及如图1所示转化:由图中关系可得ΔH4= 。(用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的式子表示)
ΔH 1+ΔH 2-ΔH 3
(2)用太阳能分解水制备H2是一项新技术,其过程如图2所示:已知:①2H2O(g) 2H2(g)+O2(g) ΔH=+483.6 kJ·ml-1②2Fe3O4(s) 6FeO(s)+O2(g) ΔH=+313.8 kJ·ml-1过程Ⅱ的热化学方程式是 ;整个过程中Fe3O4 的作用是 。
3FeO(s)+H2O(g) Fe3O4(s)+H2(g) ΔH=+84.9 kJ·ml-1
-156.6 kJ·ml-1
解析▶ 根据盖斯定律可知,反应Ⅱ可由反应Ⅰ+反应Ⅲ得到,所以ΔH2=ΔH1+ΔH3=85.2 kJ·ml-1-241.8 kJ·ml-1=-156.6 kJ·ml-1。
2NH3(g) N2(g)+3H2(g) ΔH=+92.1 kJ·ml-1
反应①的ΔH<0,ΔS>0,ΔG=ΔH-TΔS<0,在任意温度下反应都能自发进行
1.参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘、除以某一个数,然后将它们相加或相减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式的ΔH之间的换算关系。2.当热化学方程式乘、除以某一个数时,ΔH也应相应地乘、除以某一个数;方程式进行加减运算时,ΔH也同样要进行加减运算,且要带“+”“-”,即把ΔH看作一个整体进行运算。3.在设计反应过程中,会遇到同一物质的三态(固、液、气)的相互转化,状态由固→液→气变化时,会吸热;反之会放热。
运用盖斯定律计算化学反应热或书写热化学方程式的关键
3.(2019年福建南平第一次检测)T ℃时,体积为2 L的恒容密闭容器中加入1.0 ml NH3和0.2 ml H2,30 min 达到平衡时,N2的体积分数为20%,则T ℃ 时平衡常数K= ,NH3的转化率为 ;达到平衡后再加入1.0 ml NH3和0.2 ml H2,此时体系中v正 (填“>”“<”或“=”)v逆。
3.(2019年安徽安庆第二次模拟)科学家研究出了一种高效催化剂,可以将CO和NO2转化为无污染气体,反应的热化学方程式为2NO2(g)+4CO(g) 4CO2(g)+N2(g) ΔH<0。某温度下,向10 L密闭容器中分别充入0.1 ml NO2和0.2 ml CO,发生上述反应,随着反应的进行,容器内的压强变化如表所示:
回答下列问题:(1)在此温度下,反应的平衡常数Kp= kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数,计算结果精确到小数点后2位);平衡后,若保持温度不变,再将CO、CO2气体浓度分别增加一倍,则平衡 (填“右移”“左移”或“不移动”)。 (2)若将温度降低,反应再次平衡后,与原平衡相比,体系压强(p总)如何变化? (填“增大”“减小”或“不变”),原因是 。
降低温度,分子运动速率减慢,对容器的碰撞次数减小,压强降低,同时该反应的正反应为放热反应,降低温度,平衡正向移动,导致体系内气体分子数减小,所以总压强也会减小
平衡常数的计算可用三段式法,即找出浓度可变的反应物和产物起始、转化、平衡的浓度,然后代入平衡常数表达式进行计算即可。用分压表示的化学平衡常数表达式为Kp=其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D气体的分压。气体的分压=气体总压×体积分数;气体体积之比等于气体物质的量之比。
4.(2019年全国Ⅲ卷,28节选)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化学过程,如下图所示:负极区发生的反应有 (写电极反应式和离子方程式)。电路中转移1 ml电子,需消耗氧气 L(标准状况)。
Fe3++e- Fe2+,4Fe2++O2+4H+ 4Fe3++2H2O
5.(2019年山东潍坊第一次模拟)利用惰性电极电解,能对烟气进行脱硝处理。电解原理如图所示:电极a处发生的电极反应为 ,当电解44.8 L(标准状况)含5% NO的烟气,理论上电路中通过电子的物质的量为 ml。
NO-3e-+2H2O NO3-+4H+
4.(2019年河南安阳第二次模拟)氨气是合成众多含氮物质的原料,利用H2—N2—生物燃料电池,科学家以固氮酶为正极催化剂、氢化酶为负极催化剂,X交换膜为隔膜,在室温条件下既实现了合成NH3还获得了电能。其工作原理图如下:则X膜为 交换膜,正极的电极反应式为 。
N2+6e-+6H+ 2NH3
解析▶ 由图知,正极上N2转化为NH3时需要结合H+,故负极上生成的H+应移向正极,X膜为质子交换膜或阳离子交换膜,N2在正极上得到电子后转化为NH3。
5.回答下列问题:(1)CO-空气碱性燃料电池(用KOH作电解质),当恰好完全生成KHCO3时停止放电。写出此时负极的电极反应式: 。 (2)(2019年山东青岛第一次模拟)电解法可以对亚硝酸盐污水进行处理(工作原理如图所示)。通电后,左极区产生浅绿色溶液,随后生成无色气体。当Fe电极消耗11.2 g时,理论上可处理 NaNO2含量为4.6%的污水 g。
CO-2e-+3OH- HCO3-+H2O
电极反应式的书写技巧1.首先要读懂题意,尤其是相关示意图,分析所给物质(或离子)化合价变化情况,标出得失电子的情况,结合原电池或电解池原理,确定正负极或阴阳极,找准、找全反应物和生成物,然后根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒书写并配平电极反应式。2.在书写原电池的电极反应式时要注意溶液的酸碱性,适当地在反应式两边添加H+、OH—、H2O等,以遵守电荷守恒和原子守恒。3.在书写电解池电极反应式时,如果H+或OH—来自H2O,则电极反应式中要写H2O。
6.(2019年山东青岛第一次模拟)亚硝酸盐广泛存在于各种水体和腌制品中,可用电吸附装置去除。去除量跟电压、初始浓度、共存阴离子等因素有关。某科研机构的实验结果如图所示:(1)根据图示可知,待处理液中NO2-与NO3-的c0= mg·L-1时,装置对NO3-的吸附量高于NO2-。 (2)根据图示分析,为提高离子去除量可采取的措施有 (写出一条即可)。
将NO2-预先氧化成 NO3-(或降低氯化钠浓度)
解析▶ 当NO2-与NO3-的c0=500 mg·L-1时,NO3-的去除率比NO2-的高,且氯化钠浓度越低,去除率越高,所以提高离子去除率可采取的措施为将NO2-预先氧化成 NO3-或降低氯化钠浓度。
7.(2019年广东惠州第三次调研)CO2可通过反应CO2(g)+CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)来制取H2。在1.0 L 密闭容器中充入CO2、CH4各1 ml,发生上述反应,测得CH4的平衡转化率与温度压强的关系如图所示:(1)由图可知,压强p1 (填“大于”或“小于”,下同)p2,该反应的ΔH 0。 (2)当压强为p2时,y点的v正 (填“大于”“小于”或“等于”)v逆 ;y点对应温度下,该反应的平衡常数K= (保留四位有效数字)。 (3)实验表明,温度高于1250 ℃时,容器中c(CO2)>c(CH4),请结合两种反应物的性质分析可能的原因: 。
CH4在高温下分解使其浓度减小,CO2较稳定
解析▶ (1)该反应的正反应为气体体积增大的反应,压强越大,CH4的转化率越小,已知相同温度下p,1条件下的转化率大于p2条件下的转化率,则p1小于p2;在压强一定时,温度越高,CH4的转化率越大,所以正反应为吸热反应,ΔH大于0。(2)压强为p2时,y点反应未达到平衡,则反应正向移动,所以v正大于v逆;y点对应温度为1100 ℃,平衡时CH4的转化率为80%,利用三段式法可求出平衡时CO2、CH4、CO、H2的浓度分别为0.2 ml·L-1、0.2 ml·L-1、1.6 ml·L-1、1.6 ml·L-1,带入平衡常数表达式计算出K≈163.8。
6.(2019年福建南平第一次模拟)在C-Al催化剂体系中,压强p0下氨气以一定流速通过反应器,发生反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)。在相同时间下测转化率,得到不同催化剂下氨气转化率随温度变化曲线如图所示。使反应的活化能最小的催化剂为 ;同一催化剂下,温度高时NH3的转化率接近平衡转化率的原因为 ;如果增大氨气浓度(其他条件不变),则b点对应的点可能为 (填“a”“c”或“d”)点。
温度升高,反应速率加快,转化率接近平衡转化率
解析▶ 由图可知,90 C-Al催化剂在较低的温度就达到平衡,反应的活化能最小;同一催化剂下,温度高时NH3的转化率接近平衡转化率,是因为温度升高,反应速率加快,达到平衡所需时间减小,转化率接近平衡转化率;该反应的正反应为气体体积增大的反应,如果增大氨气浓度(其他条件不变),平衡逆向移动,则b点对应的点可能为c。
7.(2019年福建莆田第一次模拟)容积均为1 L的甲、乙两个容器,其中甲为绝热容器,乙为恒温容器。相同温度下,分别充入0.2 ml的NO2,发生反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0,甲中NO2的相关量随时间变化如图所示。(1)0~3 s内,甲容器中NO2的反应速率增大的原因是 。 (2)甲达平衡时,若温度为T ℃,此温度下的平衡常数Kc= 。 (3)平衡时,K甲 (填“>”“<”或“=”,下同)K乙,p甲 p乙。
该反应为放热反应,故0~3 s内温度升高对反应速率的影响大于浓度降低的影响,导致反应速率增大
化学图像等信息的提取和加工常考题型有依据图像判断转化率和平衡常数的变化,解释产生某种现象的原因,选择最佳反应条件,判断化学反应的方向,计算物料投放比例、反应速率、化学平衡常数、转化率等。图像题的分析方法:1.明标:明晰横、纵坐标所表示的化学含义,这是理解题意和进行正确思维的前提。明晰坐标含义,也就是用变量的观点分析坐标,找出横、纵坐标的关系,再结合教材,联系相应的知识点。2.找点:找出曲线中的特殊点(起点、顶点、拐点、终点、交叉点、平衡点等),分析这些点所表示的化学意义以及影响这些点的主要因素及限制因素等,大多考题就落在这些点的含义分析上,因为这些点往往隐含着某些限制条件或某些特殊的化学含义。3.析线:正确分析曲线的走向、变化趋势(上升、下降、平缓、转折等),同时对走势有转折变化的曲线,要分区段进行分析,找出并研究各段曲线的变化趋势及其含义。
