新高考化学一轮复习精品课件 第8章 第50讲　常考化学反应速率和化学平衡图像的分析 (含解析)

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类型一 速率－时间图像
类型二 反应进程折线图
类型三 恒压(或恒温)线
真题演练 明确考向
类型四 投料比—转化率相关图像
1.常见含“断点”的速率—时间图像
2.“渐变”类速率—时间图像
回答下列问题：(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。A.t0～t1　　　　　B.t1～t2C.t2～t3 D.t3～t4E.t4～t5 F.t5～t6
根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。
(2)判断t1、t3、t4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_____。
t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大的更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温；t3时，v正、v逆同时增大且增大程度相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂；t4时，v正、v逆同时减小，且v正减小的更快，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)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是______。A.t0～t1 B.t2～t3C.t3～t4 D.t5～t6
根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，则NH3的含量均比t0～t1时间段内的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。
(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。
t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在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。
A.维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)B.维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)C.维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度D.维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar
维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率增大，正反应速率不变，故A错误；维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率增大，而且反应体系容积增大导致正反应速率减小，故B正确；维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度，正、逆反应速率都增大，故C错误；维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar，反应物和生成物浓度都不变，正、逆反应速率都不变，故D错误。
此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。(1)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平，数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。(2)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用化学平衡移动原理推理分析。
(1)T1_____T2，正反应为______反应。(2) p1____p2，正反应为气体体积______的反应。
(3)图中____使用催化剂或者增大压强，此时m＋n____p＋q。
根据反应N2O4(g) 2NO2(g)，NO2的改变量是N2O4的两倍，从N2O4的曲线可知其达到平衡时减少了0.03 ml·L－1，则NO2从0升高到平衡时的0.06 ml·L－1，即可画出曲线；由题给ΔH>0可知，该反应正向吸热，保持其他条件不变，随着温度的升高，该反应平衡正向移动，且反应速率增大，达到平衡的时间缩短，即可画出曲线。
A.T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应B.T1＞T2，p 1＜p2，m＋n＞p，吸热反应C.T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应D.T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应
由图可知，压强一定时，温度T1先达到平衡，故温度：T1＞T2，升高温度，B在混合气体中的体积分数减小，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应；温度一定时，压强p2先达到平衡，故压强：p1＜p2，增大压强，B在混合气体中的体积分数增大，说明平衡逆向移动，正反应为气体体积增大的反应，则m＋n＜p。
(1)用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的平均反应速率v(A)＝___________________。
0.02 ml·L－1·min－1
(2)根据图像可确定x∶y＝________。
根据图像可知，0～10 min内A的物质的量浓度减少量为0.20 ml·L－1，C的物质的量浓度增加量为0.40 ml·L－1，x、y之比等于A、C的物质的量浓度变化量之比，故x∶y＝0.20 ml·L－1∶0.40 ml·L－1＝1∶2。
(3)0～10 min容器内压强______(填“变大”“不变”或“变小”)。
该反应是气体分子数增大的反应，而容器容积不变，因此0～10 min容器内压强变大。
(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________(填序号，下同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是______。①减压　②增大A的浓度　③增大C的量④升温　⑤降温　⑥加催化剂
根据图像可知，10 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变且随后反应速率加快，故改变的条件可能是升温或加入催化剂；16 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变，且随后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐渐减小，说明平衡逆向移动，故改变的条件可能是升温。
(5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ平衡常数为K2，则K1_____(填“>”“＝”或“K2。
此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强，解答此类问题，要关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。
1.如图是温度和压强对反应X＋Y 2Z影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是A.上述可逆反应的正反应为放热反应B.X、Y、Z均为气态C.X和Y中最多只有一种为气态，Z为气态D.上述反应的逆反应的ΔH＞0
由图像可知，随温度升高Z的体积分数增大，正反应为吸热反应，逆反应为放热反应，故A、D错误；相同温度下，压强越大，Z的体积分数越小，说明增大压强平衡左移，则Z为气态，X、Y中最多只有一种气态物质，故B错误、C正确。
A.A、C两点的化学平衡常数：KA>KCB.A、C两点气体的颜色：A深，C浅C.由状态B到状态A，可以用加热的方法D.A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C
A、C两点对应的温度相同，平衡常数只受温度的影响，KA＝KC，A错误；A点到C点，压强增大，NO2(g)的浓度增大，虽然平衡逆向移动，最终二氧化氮的浓度比原浓度大，即C点气体颜色比A点深，B错误； A点到B点，NO2的体积分数减小，说明相同压强下，T2到T1，平衡逆向移动，T2>T1，即由状态B到状态A，可以用加热的方法，C正确；A点到C点，压强增大，平衡逆向移动，该反应的逆反应为气体相对分子质量增大的反应，即A点气体的平均相对分子质量小于C点气体的平均相对分子质量，D错误。
投料比—转化率相关图像
(1)图中m1、m2、m3的大小顺序为___________。反应的化学平衡常数Kp表达式为______________________(用平衡分压代替平衡浓度表示)。
在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，SO2的平衡转化率越小。
(2)图中A点原料气的成分：n(SO2)＝10 ml，n(O2)＝24.4 ml，n(N2)＝70 ml，达平衡时SO2的分压p(SO2)为________ Pa(分压＝总压×物质的量分数)。
A点二氧化硫的平衡转化率为88%，可列三段式：
平衡/ml 10×12% 24.4－5×88% 10×88%
例2　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)。
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。
投料比与转化率之间的关系
A.该反应的ΔH0B.气体的总物质的量：na0，B正确；
由B分析可知，其他条件不变时，温度越高，反应Ⅰ占据主导地位，CO2主要还原产物为CO，CO中碳元素的价态较高，C错误；反应Ⅰ为气体分子数不变的反应，反应Ⅱ为气体分子数减小的反应，其他条件不变时，增大体系压强，导致反应Ⅱ平衡正向移动，可以提高A点CH3OCH3的选择性，D正确。
8.CO2催化加氢合成甲醇是重要的碳捕获利用与封存技术，该过程发生下列反应：
B.曲线a表示CH3OH的选择性随温度的变化C.图中所示270 ℃时，对应CO2的转化率为21%D.在210～250 ℃之间，CH3OH的收率增大是由于CH3OH的选择性增大导致
曲线a代表CO的选择性随温度的变化，B错误；
在210～250 ℃之间，反应Ⅰ未达平衡，CH3OH的收率增大是由于温度升高，生成CH3OH的反应速率增大导致，D错误。
(1)在一定条件下，反应体系中CO2的平衡转化率α(CO2)与L和X的关系如图所示，L和X表示温度或压强。①X表示的物理量是_______。
②L1_____L2(填“”)，判断理由是___________________________________________________________________________________________________。
反应为气体分子数减小的反应，其他条件一定时，增大压强，平衡右移，CO2的平衡转化率升高
L表示压强，结合题图及分析，可知L1＞L2。
(2)向1 L恒容密闭容器中加入4.0 ml H2(g)、1.0 ml CO2(g)，控制条件(温度为T1)使之发生上述反应，测得容器内气体的压强随时间的变化如图所示。①4 min时CO2的转化率为______。
由题图可知，4 min时反应体系处于平衡状态，此时压强为0.7p0，设发生反应的CO2为x ml，列出三段式：CO2(g)＋4H2(g)　　CH4(g)＋2H2O(g)始/ml　1.0　　　4.0　　　　0　　 　0转/ml 　x 　　　4x 　　　 x 　　　2x平/ml 1.0－x 　4.0－4x 　　x 　　　2x
②T1温度下该反应的化学平衡常数为________。
10.[2021·湖北，19(2)]丙烯是一种重要化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
对于反应Ⅰ，总压恒定为100 kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应)，从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入N2”的作用是_____________________________________________；在温度为T1时，C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图所示，计算T1时反应Ⅰ的平衡常数Kp＝______kPa(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数，保留一位小数)。
减小气体浓度，使平衡右移，提高C3H8(g)的转化率
达到平衡后，通入N2，由于总压恒定为100 kPa，则容器体积增大，平衡向气体体积增大的方向移动，即向正反应方向移动，C3H8(g)的转化率增大。根据图像，C3H8的物质的量分数为0.4时，其平衡转化率为50%。假设混合气体为1 ml，则起始时C3H8为0.4 ml，N2为0.6 ml，运用三段式计算：　　　　 　C3H8(g)　 C3H6(g)＋H2(g)起始量/ml 0.4 　　　　0 　　　0转化量/ml 0.2 　　　　0.2 　　0.2平衡量/ml 0.2 　　　　0.2 　　0.2
由于总压恒定为100 kPa，平衡时C3H8为0.2 ml，C3H6为0.2 ml，H2为0.2 ml，N2为0.6 ml，则C3H8(g)、