《高考化学一轮复习 第3节 化学平衡图象及化学反应原理的综合运动 大纲.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学一轮复习 第3节 化学平衡图象及化学反应原理的综合运动 大纲.ppt（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章化学反应速率化学平衡 第三节化学平衡图象及化学反应原理的综合应用 复习目标展示1 掌握几种典型的化学图象及其分析方法 2 了解合成氨工业的生产流程及生产条件的选择 3 能够综合利用反应速率原理和平衡原理讨论有关工业生产问题 知识点1外界条件对化学平衡影响的基本图象问题1 常见的化学平衡图象有哪几种类型 常见类型对于反应mA g nB g pC g qD g 若m n p q 且 H 0 想一想 将图补充完整 1 V t图象 2 c t图象 1 可逆反应达到平衡时 宏观速率 从某反应物量的消耗或某生成物量的增加来计算 为零 此时各物质的浓度不一定相等 不一定与方程式的计量数成比例 3 c
2、p T 图象 4 其他图象 a是在b的基础上加入正催化剂 思维延伸 1 浓度 时间图此类图象能说明平衡体系各组分 或某一成分 在反应过程中的变化情况 如A B AB反应情况如右图所示 此类图象要注意各物质曲线的折点 达平衡 时刻相同 各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系 2 含量 时间 温度 压强 图常见形式有如下几种 C 指其产物的质量分数 B 指某反应 物的质量分数 如下图所示 知识点2合成按工业问题2 怎样选择合成氨工业的生产条件 5 合成氨工业的简要流程可用方框图表示为 2 制得的N2 H2需净化 除杂质 再用压缩至高压 3 氨的合成 在适宜的条件下 在中进行
3、 4 氨的分离 经冷凝使氨液化 将氨分离出来 并将没有转化成NH3的和循环送入合成塔 使其充分利用 提高原料的利用率 压缩机 合成塔 N2 H2 6 适宜条件的选择 500 2 107Pa 5 107Pa 铁触媒 思维延伸 合成氨工业上投入原料N2和H2时 体积比一般不是1 3 而是1 2 6或1 2 4 即使用过量的N2 提高H2的利用率 因为N2来自空气 来源丰富 成本低容易得到 考点1化学平衡图象分析法1 不管是速率图象还是平衡图象 都要搞清纵 横坐标的含义 都要与化学原理相联系 特别是与平衡移动原理相联系 2 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
4、平衡移动的方向 3 四要素分析法 看曲线的起点 看曲线的变化趋势 看曲线的转折点 看曲线的终点 一定要注意可逆反应的特点 4 先拐先平 对于可逆反应mA g nB g pC g qD g 在转化率 时间曲线中 先出现拐点的曲线先达到平衡 它所对应的温度高或压强大 这时如果转化率也增大 则反应中 H 0 m n p q 若转化率降低 则 H 0 m n p q 5 定一议二 图象中有三个变量时 先确定一个量不变 再讨论另外两个变量的关系 例1 2009 重庆理综 13 各可逆反应达平衡后 改变反应条件 其变化趋势正确的是 解析 本题考查化学平衡图象知识 选项A CH3COOH溶出液中加入CH3C
5、OONa晶体 增大了溶液中的c CH3COO CH3COOH电离平衡向左移动 溶液中的c H 减小 pH增大 错误 选项B 加入KCl对平衡无影响 c Fe3 不变 选项C 恒温恒压下加入稀有气体 平衡向着气体物质的量增大的方向 逆反应 移动 H2的转化率降低 选项D 该可逆反应的正反应为吸热反应 升温平衡向正反应方向移动 CH3OCH3转化率增大 正确 答案 D 变式练习 1 2009 全国 理综 13 下图表示反应X g 4Y g Z g H 0 在某温度时X的浓度随时间变化的曲线 下列有关该反应的描述正确的是 A 第6min后 反应就终止了B X的平衡转化率为85 C 若升高温度 X的平
6、衡转化率将大于85 D 若降低温度 v正和v逆将以同样倍数减小解析 A项 6min时反应达到了平衡状态 但正 逆反应并未停止 B项 X的起始浓度为1 0mol L 1 平衡时为0 15mol L 1 浓度变化量为0 85mol L 1 转化率为85 C项 正反应放热 升高温度平衡向逆反应方向移动 X的转化率将小于85 D项 降温正 逆反应速率均减小 但逆反应速率减小的倍数大于正反应速率减小的倍数 答案 B 考点2合成氨工业合成氨工业的反应原理 N2 3H22NH3 H 92 4kJ mol 正反应为气体体积缩小的放热反应 每有amolNH3生成 气体总物质的量就减小amol 例2 2009 重
7、庆联考题 有关合成氨工业的下列说法中 正确的是 A 从合成塔出来的混合气体 其中NH3只占15 所以生产氨的工厂的效率都很低B 由于氨易液化 N2 H2在实际生产中是循环使用的 所以总体来说氨的产率很高C 合成氨工业的反应温度控制在500 目的是使化学平衡向正反应方向移动 D 合成氨厂采用的压强是20 50MPa 因为该压强下铁触媒的活性最大解析 本题考查了合成氨工业的基础知识 需要从反应速率和化学平衡两个角度理解合成氨反应的条件选择 合成氨工业中从合成塔出来的混合气体 NH3只占15 但由于分离出NH3后 N2和H2可循环使用 所以总体来说氨的产率是很高的 则A说法错误 B说法正确 合成氨工
8、业的反应温度控制在500 左右而不选择常温 是为了加快反应速率 且催化剂铁触媒在500 时催化活性最高 C说法错误 合成氨的反应为气体体积减小的反应 增大压强主要是为了使平衡向正反应方向移动 与催化剂活性无关 D说法错误 答案 B 变式练习2 如下图所示是合成氨的简单流程示意图 沿X路线回去的物质是 A N2和H2B 催化剂C N2D H2解析 合成氨的工艺流程中 从合成塔出来的混合气体 经过降温 分离出氨气 未反应的N2 H2可以循环使用 以提高原料的利用率 答案 A 客观题以考查读图 析图能力以及图与原理相结合的知识内容为主 考题一 全国高考题 右图是温度和压强对X Y 2Z反应影响的示意
9、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中只有一种为气态 Z为气态D 上述反应的逆反应的 H 0 审题视点 图中三条曲线均是等压线 即压强一定时的变化线 同时还可以根据三条等压线做一个等温线 温度一定时变化线平行于纵轴 思路点拨 本题考查考生对曲线的分析能力 从图象可知 温度越高 Z的体积分数越大 说明升高温度 平衡正向移动 正反应方向是吸热反应 A D错 在图中所作等温线可知 压强越大 Z的体积分数越小 即增大压强 平衡逆向移动 逆反应方向是气体体积缩小的方向 所以Z必为气体 又因Z的
10、体积分数发生了变化 说明除Z为气体外 还有其他气体 故X Y中必有气体 且只有一种 B错 C正确 标准答案 C 高分解密解化学平衡图象题三步骤 1 看懂图象 看图象要五看 一看面 即看清横坐标和纵坐标 二看线 即看线的走向 变化趋势 三看点 即看曲线的起点 终点 交点 拐点 原点 极值点等 四看要不要作辅助线 如等温线 等压线 五看定量图象中有关量的多少 2 联想规律 联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律 3 推理判断 结合题中给定的化学反应和图象中的相关信息 根据有关知识规律分析作出判断 主观题以考查化学反应速率 化学平衡理论在实际生产 生活中应用为主 考题二 12分 2009 广
11、东单科 20 甲酸甲酯水解反应方程式为 HCOOCH3 l H2O l HCOOH l CH3OH l H 0某小组通过实验研究该反应 反应过程中体积变化忽略不计 反应体系中各组分的起始量如下表 甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间 t 的变化见下图 1 根据上述条件 计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率 结果见下表 请计算15 20min范围内甲酸甲酯的减少量为mol 甲酸甲酯的平均反应速率为mol min 1 不要求写出计算过程 2 依据以上数据 写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因 0 045 9 0 10 3 该反应中甲酸具有催化作用 反应初期 虽然甲酸甲酯量较大 但甲
12、酸量很小 催化效果不明显 反应速率较慢 反应中期 甲酸量逐渐增多 催化效果显著 反应速率明显增大 反应后期 甲酸量增加到一定程度后 浓度对反应速率的影响成主导因素 特别是逆反应速率的增大 使总反应速率逐渐减小 直至为零 3 上述反应的平衡常数表达式为 则该反应在温度T1下的K值为 4 其他条件不变 仅改变温度为T2 T2大于T1 画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图 0 14 点评1 温度 浓度 压强和催化剂对化学反应速率的影响在实际化工生产中都是为了在单位时间内产生最大经济效益为目的 而外界条件的改变可能不利于平衡向生成物的方向移动 2 该反应中几个表格和图像明确表明了
13、反应中各物质的变化情况 所以要充分利用这些图表 点拨 1 15min时甲酸甲酯转化率为6 7 20min时甲酸甲酯转化率为11 2 则其减少量为 1 00 11 2 1 00 6 7 0 045mol 平均反应速率为 2 由表中数据及 1 中计算出的15 20min的平均反应速率可知 反应前期反应速率增加 随着反应的进行反应速率增加更快 反应后期反应速率又减小 结合影响反应速率的因素可推测是反应中生成的甲酸具有催化作用 反应初期生成甲酸量少 催化效果不明显 反应速率较慢 随着生成甲酸量增多 催化效果显著 反应速率明显增大 到反应后期 浓度对反应速率的影响起主导作用 使反应速率减小 3 平衡时甲
14、酸甲酯转化率为24 0 则 4 升高温度 反应速率加快 达到平衡时间短 该反应是吸热反应 升高温度时平衡向正反应方向移动 故T2比T1温度下甲酸甲酯转化率要高 抓住这两点 则不难画出示意图 作答与批改实录 题后反思1 不能正确识表图像 从图像中获取有用信息 2 根据化学平衡常数计算 要注意知识的合理迁移 即 浓度的确定 2010 广州模拟一 甲醇 CH3OH 是一种重要的化工原料 合成甲醇的主要反应为 CO g 2H2 g CH3OH g H 0 在一定条件下 上述反应在一密闭容器中达到平衡 1 体积不变的条件下 下列措施中有利于提高CO的转化率的是 A 升高温度B 增大压强C 通入COD 通
15、入H2答案 BD 2 在保证H2浓度不变的情况下 增大容器的体积 平衡 填字母 提示 已知平衡常数只随温度改变而改变 若某体系中CO H2 CH3OH的浓度存在上述关系 就说明该体系是平衡体系 A 向正反应方向移动B 向逆反应方向移动C 不移动作出此判断的理由是 C 该反应达到平衡时 平衡常数 增大容器体积时 等比例减小 由于H2浓度不变 此时的值仍然等于K 所以平衡不移动 原料气的加工过程中常常混有一定量CO2 为了研究不同温度下CO2对该反应的影响 以CO2 CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验 结果表明 原料气各组分含量不同时 反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是不相同的 实验
16、数据见下表 3 由上表数据可得出多个结论 结论一 在一定条件下 反应温度越高 碳转化率 结论二 4 为了验证结论二 有科学家又用以下五组不同组成的原料气再次进行实验 越高 原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率 CO2含量过高碳转化率又降低且有甲烷生成 进行该验证实验时 控制不变的因素有 等 思路点拨 本题考查化学平衡 中等题 1 提高CO的转化率 则平衡向正反应方向移动 注意通入CO 平衡向正反应方向 温度 压强 CO和H2的体积分数之比 移动 但CO的转化率降低 2 根据平衡常数变化分析平衡移动方向 根据表格提供的数据 反应温度越高 碳转化率越高 CO2的含量对碳的转化率有影响 高分解密首先要熟记与速率有关的基础知识 与平衡有关的基础知识 要明确速率只讨论快慢问题 而平衡只讨论可逆反应进行程度大小的问题 其次要将速率和平衡有关知识有机结合在一起 综合讨论工业生产效益问题 规律支持适宜生产条件选择的一般原则 1 对任一可逆反应 增大某一反应物浓度 能提高反应速率和其他反应物的转化率 故生产中常使廉价易得的原料适当过量 以提高另一原料的利用率 如氮气与氢气的配比为1 07 3
