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1、 化学反应速率 化学平衡图像 类型与突破 专题讲座四 大一轮复习讲义 第7章化学反应的方向 限度与速率 一 利用图像 断点 探究外因对反应速率的影响 二 常规图像分类突破 内容索引NEIRONGSUOYIN 三 陌生图像突破 01 一 利用图像 断点 探究外因对反应速率的影响 知识梳理 ZHISHISHULI 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作出判断 如图 t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强 仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应 2 常见含 断点 的速率
2、变化图像分析 1 2018 马鞍山二中质检 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 解题探究 JIETITANJIU 解析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正增大 v逆瞬间不变 A正确 增大压强 v正 v逆都增大 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 C错误 加入催化剂 v正 v逆同时同倍数增大 D正确 解析由图像可知 外界条件同等程度地增大了该反应的正 逆反应速率
3、增大X的浓度 升高 或降低 体系温度均不会同等程度地改变正 逆反应速率 A B C错误 使用催化剂可同等程度地改变正 逆反应速率 D正确 2 2018 长沙模拟 对于反应 X g Y g 2Z g H 0的反应 某一时刻改变外界条件 其速率随时间的变化图像如图所示 则下列说法符合该图像的是A t1时刻 增大了X的浓度B t1时刻 升高了体系温度C t1时刻 降低了体系温度D t1时刻 使用了催化剂 解析根据图示可知 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 3 在一密闭容器中发生反应N2 3H2 2NH3 H 0 达到平衡后 只改变某一个条件时
4、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 A t0 t1B t1 t2C t2 t3D t3 t4E t4 t5F t5 t6 ACDF 解析t1时 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时改变的条件是升温 t3时 v正 v逆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 t4时 v正 v逆同时减小 但平衡向逆反应方向移动 所以t4时改变的条件是减小压强 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
5、刻 CEB 解析根据图示知 t1 t2 t4 t5时间段内平衡均向逆反应方向移动 NH3的含量均比t0 t1时间段的低 所以t0 t1时间段内NH3的百分含量最高 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 t1B t2 t3C t3 t4D t5 t6 A 解析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 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 02 二 常规图像分类突破 典型图像示例 DIANXINGTUXIANGSHILI
6、 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 指产物的质量分数 B 指某反应物的质量分数 3 恒压 或恒温 线 表示反应物的转化率 c表示反应物的平衡浓度 图 若p1 p2 p3 则正反应为气体体积 的反应 H 0 图 若T1 T2 则正反应为 反应 减小 放热 4 几种特殊图像 对于化学反应mA g nB g pC g qD g M点前 表示从反应物开始 v正 v逆 M点为刚达到平衡点 如下图 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 对于化学反应mA g nB g pC g qD g L
7、线上所有的点都是平衡点 如下图 L线的左上方 E点 A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量 所以 E点v正 v逆 则L线的右下方 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 1 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
8、确的是A 正反应是放热反应 m n p qB 正反应是吸热反应 m n p qC 正反应是放热反应 m n p qD 正反应是吸热反应 m n p q 解题探究 JIETITANJIU 解析图像中有三个变量 应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系 定压强 讨论T与A的转化率的关系 同一压强下 温度越高 A的转化率越高 说明正反应是吸热反应 定温度 讨论压强与A的转化率的关系 同一温度下 压强越大 A的转化率越高 说明正反应是气体体积缩小的反应 即m n p q 2 2018 惠州高三模拟 T0时 在2L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
9、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 该反应的正反应是吸热反应B T0时 从反应开始到平衡时 v X 0 083mol L 1 min 1C 图a中反应达到平衡时 Y的转化率为37 5 D T1时 若该反应的平衡常数K的值为50 则T1 T0 解析根据 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 正反应放热 A项不正确 由图a可知X Y Z物质的量变化之比为1 1 2 则反应为X g Y g 2Z g 则T0时平衡常数的值为33 3 50 平衡常数越小 温度越高 D项正确
10、 3 2018 郴州质检 一定条件下 CO2 g 3H2 g H2O g CH3OH g H 53 7kJ mol 1 向2L恒容恒温密闭容器中充入1molCO2和2 8molH2反应 图中过程 是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO2的转化率 CO2 随时间 t 的变化曲线 下列说法中不正确的是A m点 v正 v逆B 活化能 过程 过程 C n点时该反应的平衡常数K 50L2 mol 2D 过程 t2时刻改变的反应条件可能是升高温度 解析m点CO2的转化率不是最大 反应向正反应方向进行 因此v正 v逆 A项正确 过程 首先达到平衡状态 说明反应速率快 因此活化能 过程 过程 B项正确
11、n点时CO2的转化率是80 则根据方程式可知 CO2 g 3H2 g H2O g CH3OH g 起始浓度 mol L 1 0 51 400转化浓度 mol L 1 0 41 20 40 4平衡浓度 mol L 1 0 10 20 40 4 过程 t2时刻CO2的转化率降低 说明平衡向逆反应方向移动 由于正反应放热 因此改变的反应条件可能是升高温度 D项正确 4 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 解析由图可知该反应为放热反应 平衡后升高温度 NO2含量升高 A项错误 0 2s内 v O3
12、 0 1mol L 1 s 1 B项错误 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 C项正确 t1时再充入O3 平衡正向移动 v正 v逆 D项错误 03 三 陌生图像突破 典型图像示例 DIANXINGTUXIANGSHILI 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 在新课标高考中受到命题者的青睐 解析当投料比一定时 温度越高 CO2的转化率越低 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 1 转化率 投料比 温度
13、图像 例1 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aMPa下 该反应在不同温度 不同投料比时 CO2的转化率见下图 此反应 填 放热 或 吸热 若温度不变 提高投料比 n H2 n CO2 则K将 填 增大 减小 或 不变 放热 不变 解析由图可知当催化剂中n Mn n Cu 约为2 0时 CO的转化率最大 生成的二甲醚最多 2 根据图像判断投料比 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 主反应 2CO g 4H2 g CH3OCH3 g H2O g 副反应 CO g H
14、2O 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 2 0 3 废物回收及污染处理图像 例3 1 一定条件下 用Fe2O3 NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收 反应为2CO g SO2 g 2CO2 g S l H 270kJ mol 1 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作催化剂均能使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 Fe2O3做催化剂时 在相对较低温度可获得较
15、高的SO2转化率 从而节约能源 某科研小组用Fe2O3做催化剂 在380 时 分别研究了 n CO n SO2 为1 1 3 1时SO2转化率的变化情况 图2 则图2中表示n CO n SO2 3 1的变化曲线为 a 2 目前 科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝 NO 原理 其脱硝机理示意图如图3 脱硝率与温度 负载率 分子筛中催化剂的质量分数 的关系如图4所示 写出该脱硝原理总反应的化学方程式 为达到最佳脱硝效果 应采取的条件是 350 负载率3 0 4H2O 若不使用CO 温度超过775K 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
16、右 3 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课题 某研究小组在实验室以为催化剂 测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图5所示 NO 分解反应是放热反应 升高温度不利于分解反应进行 870K 1 2018 山西省实验中学月考 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 lgK 值随温度 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 H 0B NH3的体积分数不变时 该反应一定达到平衡状态C A点对应状态的平衡常数K A 的值为10 2 294mol3 L 3D 30 时 B点对应状态的v正 v逆 解题探究 JIETITANJIU 解析此题的关键是弄清 lgK越小 K越大 由图中数据可知随温度的升高 lgK逐渐减小 说明随温度的升高 化学平衡向右移动 正反应为吸热反应 A项正确 A点时 lgK 2 294 C项正确 由B点对应的数值可知此时Q K 反应向逆反应方向进行 v正 v逆 D项正确 2 以二氧化碳和氢气为原料制取乙醇的反应为2C
