2021版江苏新高考选考化学（苏教版）一轮复习教师用书：专题7 4 小专题突破6　化学反应速率与化学平衡图像题 .doc

小专题突破6化学反应速率与化学平衡图像题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 专题精讲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。专题精练1对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H<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 t1：v正v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)()解析：选C。分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正瞬间增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都瞬间增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，速率曲线是不连续的，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。2在一密闭容器中发生反应N23H22NH3H<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 Bt1t2Ct2t3Dt3t4 Et4t5 Ft5t6(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_。(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是_。At0t1Bt2t3Ct3t4 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，t0t1、t2t3、t3t4、t5t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。(2)t1时刻，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时刻改变的条件是升高温度。t3时刻，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以t3时刻改变的条件是加催化剂。t4时刻，v正、v逆同时减小，平衡向逆反应方向移动，所以t4时刻改变的条件是减小压强。(3)根据图示知，t1t2、t4t5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NH3，v逆瞬间减小，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。答案：(1)ACDF(2)CEB(3)A(4)突破二常规图像分类突破 专题精讲1图像类型(1)浓度时间如A(g)B(g)AB(g)(2)含量时间温度(压强)(C%指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(表示反应物的转化率，表示反应物的气体体积分数)图，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，H<0；图，若T1>T2，则正反应为气体体积增大的反应，H<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，则v正>v逆；M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H<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点)，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，E点v正>v逆；则L线右下方的点(F点)，v正<v逆。2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变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。(3)三步分析法一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。专题精练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：选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T与A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减小的反应，即mn>pq。4(双选)(2020无锡高三模拟)T0时，在2 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T1、T2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时，从反应开始到平衡时：v(X)0.083 molL1min1C图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5%DT1时，若该反应的平衡常数K为50，则T1<T0解析：选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 molL1min1，B项不正确；Y的转化率为100%62.5%，C项不正确；由题图a可知，X、Y、Z的物质的量变化量之比为112，则反应为X(g)Y(g)2Z(g)，则T0时平衡常数为33.3<50，由A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 s内，v(O3)0.2 molL1s1CDv正：b点>a点b点：v逆>v正恒温，t1时再充入O3解析：选C。A项，由题图可知，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；B项，02 s内，v(O3)v(NO2)0.1 molL1s1，错误；C项，升高温度，NO2含量升高，速率增大，v正：b点>a点，b点反应逆向进行，故v逆>v正，正确；D项，t1时再充入O3，平衡正向移动，v正>v逆，错误。突破三新型图像突破专题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下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图：此反应_(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，增大投料比n(H2)/n(CO2)，则平衡常数K将_(填“增大”“减小”或“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2.0时，CO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，用Fe2O3、NiO或Cr2O3做催化剂对燃煤烟气进行回收，反应为2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(l)H270 kJmol1。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1，Fe2O3和NiO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，在380 时，分别研究了n(CO)n(SO2)为11、31时SO2转化率的变化情况(图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时，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专题精练6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，按CO2和H2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b点Bb点，v正(CO2)v逆(H2O)Ca点，H2和H2O的物质的量相等D其他条件恒定，充入更多H2，v(CO2)不变解析：选C。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>b，A错误；b点只能说明该温度下，CO2和H2O的浓度相等，不能说明v正(CO2)v逆(H2O)，B错误；从图像可知，a点H2和H2O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，即v(CO2)增大，D错误。7(2017高考全国卷)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1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g) H2119 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJmol1反应的H1为_kJmol1。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(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)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_。 解析：(1)根据盖斯定律，可得，则H1H2H3119 kJmol1242 kJmol1123 kJmol1。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，故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，当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)在 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 时，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