《（新課改省份專版）2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 6.4 難點專攻 圖像中的反應(yīng)速率與化學(xué)平衡學(xué)案（含解析）.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（新課改省份專版）2020高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 6.4 難點專攻 圖像中的反應(yīng)速率與化學(xué)平衡學(xué)案（含解析）.doc（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第4課時　難點專攻——圖像中的反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 考點一　速率－時間(vt)圖像 由圖像變化分析外界條件對其影響，已知反應(yīng)為mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH＝Q kJmol－1。 1．“斷點”類vt圖像 圖像 分析 結(jié)論 t1時v′正、v′逆均突然增大，且v′正＞v′逆；平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行 t1時其他條件不變，增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＞p＋q(正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)) t1時其他條件不變，升高溫度且Q＞0(吸熱反應(yīng)) t1時v′正、v′逆均突然增大，且v′逆＞v′正；平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 t1時其他條件不變，增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＜p＋q(正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)) t1時其他條件不變，升高溫度且Q＜0(放熱反應(yīng)) t1時v′正、v′逆均突然減小，且v′正＞v′逆；平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行 t1時其他條件不變，減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＜p＋q(正反應(yīng)為體積增大的反應(yīng)) t1時其他條件不變，降低溫度且Q＜0(放熱反應(yīng)) t1時v′逆、v′正均突然減小，且v′逆＞v′正；平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行 t1時其他條件不變，減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＞p＋q(正反應(yīng)為體積減小的反應(yīng)) t1時其他條件不變，降低溫度且Q＞0(吸熱反應(yīng)) 2．“平臺”類vt圖像 圖像 分析 結(jié)論 t1時v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移動 t1時其他條件不變使用催化劑 t1時其他條件不變增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＝p＋q(反應(yīng)前后氣體體積無變化) t1時v′正、v′逆均突然減小且v′正＝v′逆，平衡不移動 t1時其他條件不變，減小反應(yīng)體系的壓強(qiáng)且m＋n＝p＋q(反應(yīng)前后氣體體積無變化) 3．“漸變”類vt圖像 圖像 分析 結(jié)論 t1時v′正突然增大，v′逆逐漸增大；v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動 t1時其他條件不變，增大反應(yīng)物的濃度 t1時v′正突然減小，v′逆逐漸減??；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動 t1時其他條件不變，減小反應(yīng)物的濃度 t1時v′逆突然增大，v′正逐漸增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動 t1時其他條件不變，增大生成物的濃度 t1時v′逆突然減小，v′正逐漸減??；v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動 t1時其他條件不變，減小生成物的濃度 [典例]　對于反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0已達(dá)平衡，如果其他條件不變時，分別改變下列條件，對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，下列條件與圖像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1時改變條件，t2時重新建立平衡)(　　) [解析]　分析時要注意改變條件瞬間v正、v逆的變化。增加O2的濃度，v正增大，v逆瞬間不變，A正確；增大壓強(qiáng)，v正、v逆都增大，v正增大的倍數(shù)大于v逆，B正確；升高溫度，v正、v逆都瞬間增大，C錯誤；加入催化劑，v正、v逆同時同倍數(shù)增大，D正確。 [答案]　C [綜合訓(xùn)練] 1．某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B，一定溫度下發(fā)生反應(yīng)A(g)＋xB(g)2C(g)，達(dá)到平衡后，在不同的時間段內(nèi)反應(yīng)物的濃度隨時間的變化如圖甲所示，正逆反應(yīng)速率隨時間的變化如圖乙所示，下列說法中正確的是(　　) A．30～40 min間該反應(yīng)使用了催化劑 B．化學(xué)方程式中的x＝1，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) C．30 min時降低溫度，40 min時升高溫度 D．8 min前A的平均反應(yīng)速率為0.08 molL－1min－1 解析：選D　A項，若使用催化劑，則化學(xué)反應(yīng)速率加快，故錯誤；由甲圖像可知，A、B的濃度變化相同，故A、B的化學(xué)計量數(shù)相同，都為1；由乙圖像可知，30 min時改變的條件為減小壓強(qiáng)，40 min時改變的條件為升高溫度，且升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。8 min前A的平均反應(yīng)速率為＝0.08 molL－1min－1。 2．密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH<0，根據(jù)vt圖像，回答下列問題： (1)下列時刻所改變的外界條件是t1____________________________________________； t3______________________；t4___________________________________________。 (2)反應(yīng)速率最快的時間段是________。 (3)下列措施能增大正反應(yīng)速率的是________。 A．通入A(g)　　　　　 B．分離出C(g) C．降溫 D．增大容器容積 解析：(1)t1時刻，改變條件，v′正、v′逆均增大，且v′逆>v′正，平衡逆向移動，說明改變的條件是升高溫度。t3時刻，改變條件，v″正、v″逆同等程度增大，且該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)，故改變的條件是加入催化劑。t4時刻，改變條件，v正、v逆均減小，且v逆>v正，平衡逆向移動，說明改變的條件是減小壓強(qiáng)。 (2)t3～t4時間段內(nèi)，反應(yīng)使用催化劑，由圖像可知該時間段內(nèi)反應(yīng)速率最快。 (3)降溫、增大容器容積均會使正、逆反應(yīng)速率減小；分離出C(g)時，v正不變，v逆減小，隨著反應(yīng)的進(jìn)行v正會減小，通入A(g)，反應(yīng)物的濃度增大，v正增大。 答案：(1)升高溫度　加入催化劑　減小壓強(qiáng)　(2)t3～t4　(3)A 考點二　突破常規(guī)圖像 1．含量—時間—溫度(壓強(qiáng))圖像 常見圖像形式有如下幾種。其中C%指生成物的百分含量，B%指反應(yīng)物的百分含量。 ① ② ③ ④ ⑤ [析圖關(guān)鍵] 表示不同條件下，反應(yīng)達(dá)到平衡的時間快慢、反應(yīng)速率的快慢以及平衡混合物中某物質(zhì)的百分含量的關(guān)系。解題方法是“先拐先平，數(shù)值大”。即曲線先出現(xiàn)拐點的首先達(dá)到平衡，反應(yīng)速率快，以此判斷溫度或壓強(qiáng)的高低。再依據(jù)外界條件對平衡的影響分析判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)及反應(yīng)前后氣體體積的變化。 2．轉(zhuǎn)化率(或質(zhì)量分?jǐn)?shù))與壓強(qiáng)—溫度圖像 (1)恒壓線圖像 　[析圖關(guān)鍵] 表示兩個外界條件同時變化時，反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率變化情況，解決這類圖像一般采用“定一議二”的方法，即把自變量(溫度、壓強(qiáng))之一設(shè)為恒量，討論另外兩個變量的關(guān)系。如：圖1中，當(dāng)壓強(qiáng)相等(任意一條等壓線)時，升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明升高溫度平衡正向移動，即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。當(dāng)溫度相等時，在圖1中作直線，與三條等壓線交于三點，這三點自下而上為增大壓強(qiáng)，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明增大壓強(qiáng)平衡正向移動，即正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。 (2)恒溫線圖像 [析圖關(guān)鍵] 圖3中，當(dāng)溫度相等(任意一條等溫線)時，增大壓強(qiáng)，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明增大壓強(qiáng)平衡正向移動，即正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)。當(dāng)壓強(qiáng)相等時，在圖3中作直線，與兩條等溫線交于兩點，這兩點自下而上為降低溫度，A的轉(zhuǎn)化率增大，說明降低溫度平衡正向移動，即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 3．化學(xué)平衡中的特殊圖像 (1)對于化學(xué)反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M點前，表示從反應(yīng)開始，v(正) >v(逆)；M點為剛達(dá)到平衡點；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故ΔH<0。 (2)對于化學(xué)反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點都是平衡點。L線的上方(E點)，A的百分含量大于此壓強(qiáng)時平衡體系中A的百分含量，所以E點滿足v(正)>v(逆)；同理L線的下方(F點)滿足v(正)c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) B．T1>T2，p1p2，a＋bT2，p1>p2，a＋b>c，正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 解析：選B　由(T1，p1)和(T1，p2)兩條曲線可以看出：溫度相同(T1)，但壓強(qiáng)為p2時達(dá)到平衡所需的時間短，即反應(yīng)速率大，所以p2>p1；壓強(qiáng)較大(即壓強(qiáng)為p2)時對應(yīng)的w(B)較大，說明增大壓強(qiáng)平衡逆向移動，則a＋bT2；溫度較高(即溫度為T1)時對應(yīng)的w(B)較小，說明升高溫度平衡正向移動，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 2．在一恒容的密閉容器中充入0.1 molL－1 CO2、0.1 mol L－1 CH4，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，測得CH4平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)關(guān)系如圖，下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．上述反應(yīng)的ΔH<0 B．壓強(qiáng)：p4>p3>p2>p1 C．1 100 ℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)約為1.64 D．壓強(qiáng)為p4時，在y點：v正>v逆 解析：選A　p1、p2、p3、p4是四條等壓線，由圖像可知，壓強(qiáng)一定時，溫度越高，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越高，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0，A項錯誤；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，壓強(qiáng)越高，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率越小，故壓強(qiáng)p4>p3>p2>p1，B項正確；壓強(qiáng)為p4、溫度為1 100 ℃時，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為80.00%，故平衡時各物質(zhì)的濃度分別為c(CH4)＝0.02 molL－1，c(CO2)＝0.02 molL－1，c(CO)＝0.16 molL－1，c(H2)＝0.16 molL－1，即平衡常數(shù)K＝≈1.64，C項正確；壓強(qiáng)為p4時，y點未達(dá)到平衡，此時v正>v逆，D項正確。 3.(2018濱州期末)在一定溫度下，發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0。改變起始時n(SO2)對反應(yīng)的影響如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．SO2的起始量越大，混合氣體中SO3的體積分?jǐn)?shù)越大 B．a(chǎn)、b、c三點中，a點時SO2的轉(zhuǎn)化率最高 C．a(chǎn)、b、c三點的平衡常數(shù)：Kb＞Kc＞Ka D．b、c點均為化學(xué)平衡點，a點未達(dá)到平衡且反應(yīng)正向進(jìn)行 解析：選B　由題圖可知，O2的量一定，SO2的量越少，其轉(zhuǎn)化率越高，故a點時SO2的轉(zhuǎn)化率最高，B正確。 考點三　突破陌生圖像 研究化學(xué)的目的是有利于提高人類生活、生產(chǎn)的水平，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，如何提升原料利用率、降低化學(xué)反應(yīng)條件、提高產(chǎn)物的產(chǎn)率等是化學(xué)工作者研究的重要課題。命題者往往根據(jù)實際工業(yè)生產(chǎn)，結(jié)合圖像，從分析投料比、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等角度來命題。此類題目的信息量大，能充分考查學(xué)生讀圖、提取信息、解決實際問題的能力，因此是現(xiàn)代高考及平時模擬考試的“新寵”。 [典例1]　(2018江蘇高考)NOx(主要指NO和NO2)是大氣主要污染物之一。有效去除大氣中的NOx是環(huán)境保護(hù)的重要課題。在有氧條件下，新型催化劑M能催化NH3與NOx反應(yīng)生成N2。 將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應(yīng)器中反應(yīng)(裝置見圖1)。 反應(yīng)相同時間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖2所示，在50～250 ℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是_____________________；當(dāng)反應(yīng)溫度高于380 ℃時，NOx的去除率迅速下降的原因可能是________________________。 溫度升高，反應(yīng)速率增大，同時催化劑的活性增大也會提高反應(yīng)速率。一段時間后催化劑活性增大幅度變小，主要是溫度升高使反應(yīng)速率增大。當(dāng)溫度超過一定值時，催化劑的活性下降，同時氨氣與氧氣能夠反應(yīng)生成NO而使反應(yīng)速率減小。 [解題指導(dǎo)] [典例2]　研究發(fā)現(xiàn)利用NH3可消除硝酸工業(yè)尾氣中的NO污染。NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為1∶3、3∶1、4∶1時，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖所示。 (1)曲線a中，NO的起始濃度為610－4 mgm－3，從A點到B點經(jīng)過0.8 s，該時間段內(nèi)NO的脫除速率為________mgm－3s－1。 (2)曲線b對應(yīng)的NH3與NO的物質(zhì)的量之比是________，其理由是______________。 [解題指導(dǎo)] 從A點到B點的濃度變化為(0.75－0.55)610－4 mgm－3＝1.210－4 mgm－3，脫除速率為＝1.510－4 mgm－3s－1；根據(jù)勒夏特列原理，NH3與NO的物質(zhì)的量之比越大，NH3的量越多，促使平衡向正反應(yīng)方向移動，NO的脫除率越大，再根據(jù)圖像，可推得曲線b對應(yīng)的NH3與NO的物質(zhì)的量之比為3∶1。 [典例3]　采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu－Mn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(CH3OCH3)。 主反應(yīng)：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) 副反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 測得反應(yīng)體系中各物質(zhì)的產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率與催化劑的關(guān)系如圖所示。 則催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為________時最有利于二甲醚的合成。 [解題指導(dǎo)] 由題圖可知當(dāng)催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時，CO的轉(zhuǎn)化率最大，生成的二甲醚最多。 [典例4]　以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑，可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如圖所示。250～300 ℃時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是__________________________________________________。 [解題指導(dǎo)] 在兩條曲線中注意弄清每條曲線所表示的含義，分析兩個量之間內(nèi)在的聯(lián)系。這里涉及影響反應(yīng)速率的兩個因素：催化劑和溫度，弄清影響因素即可。所以，250～300 ℃時，溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250 ℃時，催化劑的催化效率降低。 [典例5]　將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為甲醚的反應(yīng)原理為2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) 已知在壓強(qiáng)為a MPa下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉(zhuǎn)化率如圖： 此反應(yīng)________(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，則K將________(填“增大”“減小”或“不變”)。 [解題指導(dǎo)] 當(dāng)投料比一定時，溫度越高，CO2的轉(zhuǎn)化率越低，所以升溫，平衡左移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，不隨投料比的變化而變化，故K不變。 [典例6]　(2016全國卷Ⅱ節(jié)選)以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學(xué)方程式如下： ①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)ΔH＝－515 kJmol－1 ②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝－353 kJmol－1 丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與的關(guān)系如圖所示。由圖可知，最佳約為______。 [解題指導(dǎo)] 由圖可知，當(dāng)＝1時，丙烯腈的產(chǎn)率最高，而丙烯醛的產(chǎn)率已趨近于0，如果再增大，丙烯腈的產(chǎn)率反而降低，故最佳約為1。