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1、专题讲座三 化学反应速率 化学平衡图像 类型与突破 第七章 化学反应速率和化学平衡 三 陌生图像突破 二 常规图像分类突破 内容索引 一 利用图像 断点 探究外因对反应速率的影响 利用图像 断点 探究外因对反应速率的影响 一 知识梳理 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 图像 t1时刻 所改变 的条件 温度升高降低升高降低 适合正反应为放热的反应适合正反应为吸热的
2、反应 压强增大减小增大减小 适合正反应为气体 物质的量增大的反应 适合正反应为气体 物质的量减小的反应 2 常见含 断点 的速率变化图像分析 解题探究 1 2017 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 答案 解析 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
3、增大 C错误 加入催化剂 v正 v逆同时同倍数增大 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 答案 解析 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 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 3 在一密闭容器中发生反应N2 3H2 2N
4、H3 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 填选项 A t0 t1 B t1 t2 C t2 t3 D t3 t4 E t4 t5 F t5 t6 答案解析 ACDF 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 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 答案解析 C E B 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
5、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 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 t3 C t3 t4 D t5 t6 答案解析 A 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 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
6、变化曲线 答案解析 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 答案 常规图像分类突破 二 典题示例 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
7、 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
8、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 解题探究 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 下列叙述正确的是 A 正反应是放热反应 m n p q B 正反应是吸热反应 m n p q C 正反应是放热反应 m n p q D 正反应是吸热反应 m n p q 答案 解析 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
9、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 该反应的正反应是吸热反应 B T0时 从反应开始到平衡时 v X 0 083 mol L 1 min 1 C 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T1T2 温度越高 X 的物质的量越大 则平衡向左移动
10、正反应放热 A项不正确 3 2015 四川理综 7 一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容 器中反应 C s CO2 g 2CO g 平衡时 体系中气体体积分数与温度 的关系如下图所示 已知 气体分压 p分 气体总压 p总 体积分数 下列说法正确的是 A 550 时 若充入惰性气体 v正 v逆均减小 平衡不移动 B 650 时 反应达平衡后CO2的转化率为25 0 C T时 若充入等体积的CO2和CO 平衡向逆反应方向移动 D 925 时 用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp 24 0p总 答案 解析 解析 A项 C s CO2 g 2CO g 的正反应是气体物质的量增加的反应
11、 由于反应容器为体积可变的恒压密闭容器 充入惰性气体容器体积扩 大 对反应体系相当于减小压强 故v正 v逆均减小 平衡正向移动 错 误 B项 由图可知 650 时 若设起始时CO2的体积为1 L 平衡时CO2消 耗的体积为x L 则 C s CO2 g 2CO g V 始 L 1 0 V 变 L x 2x V 平 L 1 x 2x C项 由图可知 T时平衡体系中CO和CO2的体积分数均为50 故若恒 压时充入等体积的CO2和CO两种气体 平衡不发生移动 错误 AB 平衡后升温 NO2含量降低0 2 s内 v O3 0 2 mol L 1 s 1 CD v正 b点 a点 b点 v逆 v正恒温 t
12、1时再充入O3 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 解析答案 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 2 s内 v O3 0 1 mol 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 陌生图像突破 三 典题示例 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
13、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 已知在压强为a MPa下 该反应在不同温 度 不同投料比时 CO2的转化率见右图 1 转化率 投料比 温度图像 例1 将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为 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 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 答案解析 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
14、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 答案解析 2 0 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 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 答案 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 F
15、e2O3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作催化剂时 在相对较低 温度可获得较高的SO2转化率 从而节约能源 某科研小组用Fe2O3作催化剂 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 答案 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 答案 写出该脱硝原理总反应的化学方程式 4CO2 4H2O 为
16、达到最佳脱硝效果 应采取的条件是 答案 350 负载率3 0 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Ag ZSM 5 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 答案 若不使用CO 温度超过775 K 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 NO分解反应是放热反应 升高温度不利于 分解反应进行 870 K 解题探究 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 lg K 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 0 B 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 2 294 D 30 时 B点对应状态的v正K 反应向逆反应方向进行 v正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
