《2019高考化学二轮复习微专题4陌生平衡图像的理解与分析教案（含答案）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019高考化学二轮复习微专题4陌生平衡图像的理解与分析教案（含答案）（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、微专题4陌生平衡图像的理解与分析近三年全国卷考情年份题号考查点2016年全国27浓度浓度2016年全国27温度产率n(氨)/n(丙烯)产率2016年全国27Tlg(pe/Pa)2017年全国27时间浸出率2017年全国27温度平衡转化率n(H2)/n(丁烷)丁烯产率温度产率2017年全国27温度溶解度28时间浓度2018年全国27温度积碳量时间积碳量2018年全国28时间转化率 从近三年卷对图像的考查看,体现出以下几个特点:1.稳定。几乎是每年都会出现,特别是温度、时间产率(转化率)出现频率比较高。虽然2018年的卷中没出现图像,但在28题中给出了分压与时间的表格,其难度也比较大。2.创新。除
2、了常见的图像。2016年的n(氨)/n(丙烯)产率;2017年的n(H2)/n(丁烷)丁烯产率;2018年的温度积碳量、时间积碳量,每年都会出现一个新的坐标物理量。所以掌握图像的数学意义,冷静分析图像蕴藏的化学、物理过程,才可遇变不惊,妥善应答。通过图像图表描述试题信息是高考化学常用的考查方式,在卷中的速率、平衡图像开始逐渐打破传统的图像模式,反应体系不再局限于气体间的反应,开始增加溶液中反应的图像。横纵坐标也不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率等常见的物理量,开始引入更多的变量,如物质的量之比、气体分压的负对数等来增加新颖度、陌生度,属于高区分度试题。这类试题对考生的数理逻辑思维判断有较
3、高的要求。但任何图像都是函数关系的形象化表达,不管图像的形式多么怪异复杂,最终所表达的还是两个变量的关系。1.首先明确横纵坐标的含义2.在上述基础上分析出图像中起点、终点、拐点的意义,这些往往代表一个反应阶段的结束或条件的改变。分清直线(水平段居多)、曲线的变化(上升、下降、平缓、转折等),同时对走势有转折变化的曲线,要分段分析,找出各段曲线的变化趋势及其含义,每一段可能发生了不同的反应。3.当有两个条件因素对一个事件的影响相反时,事件的最终发展方向由影响大的因素决定。但两个条件的影响程度可能会发生转变,此时事件的发展方向会发生转折。【例题】 (2017全国卷,27)丁烯是一种重要的化工原料,
4、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)H2=-119 kJmol-1H2(g)+ 12O2(g)H2O(g)H3=-242 kJmol-1反应的H1为 kJmol-1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x0.1(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
5、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。思路点拨:(1)观察反应特点:气体体积增大,吸热反应。(2)观察图(a)特点,同一温度下x MPa下平衡转化率更高,利于正反应,x MPa是低压。(3)图(b)横坐标的意义:氢气与丁烷的物质的量之比,观察反应特点考虑氢气对反应的影响。(4)注意到丁烯产
6、率的降低伴随着副产物的增加,分析此两者的关系。解析:(1)反应=-,则H1=H2-H3=-119 kJmol-1-(-242 kJmol-1)=+123 kJmol-1。反应是分子数增大的反应,随压强的增大,平衡逆向移动,平衡转化率降低,所以x小于0.1。因正向反应是一个分子数增大的吸热反应,所以产率提高采取的措施是A、D。(2)因为反应中生成H2,所以随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大,丁烯的产率降低。(3)反应正向为吸热反应,所以590 前升高温度,平衡正向移动,而升高温度时,反应速率加快,单位时间内产生丁烯更多,590 以后,高温使丁烯裂解生成短碳链烃类,故丁烯产率降低。答案
7、:(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1.(2016全国卷,27)丙烯腈()是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛()和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题:(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:C3H6(g)+NH3(g)+32O2(g)C3H3N(g)+3H2O(g)H=-515 kJmol-1C3H6(g)+O2(g)C3H4O(g)+H2O(g)
8、H=-353 kJmol-1两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460 。低于460 时,丙烯腈的产率(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是;高于460 时,丙烯腈产率降低的可能原因是(双选,填标号)。A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.副反应增多D.反应活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为,理由是。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为。解析:(1)由热
9、化学方程式可知,反应气体分子数增加,是一个熵增的放热反应,反应气体分子数不变,是一个熵变化不大的放热量较大的反应,在热力学上都属于自发进行的反应。由于反应是一个气体分子数增加的放热反应,降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。有机反应中要提高某反应的选择性,关键是选择合适的催化剂。(2)因生产丙烯腈的反应为放热反应,随反应温度的升高,丙烯腈产率应随之降低,故低于460 时,丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率;高于460 时,丙烯腈产率降低有可能是催化剂活性降低,也有可能是副反应增多造成的;随着温度的升高,平衡左移,平衡常数应减小;反应活化能的高低与生成物产率无关。(3)在 n(氨)/n(丙烯
10、)约为1时,丙烯腈的产率最高,副产物丙烯醛的产率最低,故该比例应是最佳比例。理论上设 n(氨)=n(丙烯)=1 mol时,此时需要的氧气为1.5 mol,又空气中氧气的量约占20%,故进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为17.51。答案:(1)两个反应均为放热量大的反应降低温度、降低压强催化剂(2)不是该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低AC(3)1该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低17.512.(2018广东佛山质检)开发新能源是解决环境污染的重要举措,工业上常用CH4与CO2反应制备H2和CO,再用H2和CO合成甲醇。在恒容密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度
11、均为1.0 molL-1,在一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示:则:(1)该反应的H(填“”)0。(2)压强p1、p2、p3、p4由大到小的关系为。压强为p4时,在b点:v(正)(填“”)v(逆)。(3)对于气相反应,用某组分(B)的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数(记作Kp),则该反应的平衡常数的表达式Kp=;如果p4=0.36 MPa,求a点的平衡常数Kp=(保留3位有效数字,用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压物质的量分数)。(4)为探究速率与浓度的关系,该实验中,根据相关实
12、验数据,粗略绘制出了2条速率浓度关系曲线:v正c(CH4) 和v逆c(CO)。则:与曲线v正c(CH4)相对应的是上图中曲线(填“甲”或“乙”)。当降低到某一温度时,反应重新达到平衡,相应的平衡点分别为(填字母)。解析:(1)根据图示,压强不变时,升高温度,CH4的平衡转化率增大,说明平衡向正反应方向移动。根据升温时,平衡向吸热反应方向移动可知,正反应为吸热反应,H0。(2)该反应的正反应为气体分子数增大的反应,温度不变时,降低压强,平衡向正反应方向移动,CH4的平衡转化率增大,故p4p3p2p1。压强为p4时,b点未达到平衡,反应正向进行,故v(正)v(逆)。(3)由用平衡浓度表示的平衡常数
13、类推可知,用平衡压强表示的平衡常数K=。p4时a点CH4的平衡转化率为80%,则平衡时c(CH4)=c(CO2)=0.2 molL-1,c(CO)=c(H2)=1.6 molL-1,则 p(CH4)=p(CO2)=p40.20.22+1.62=p4,p(CO)=p(H2)=p41.60.22+1.62=p4,故K=(818p4)2(818p4)2118p4118p4=1.64。(4)CH4的浓度由1.0 molL-1逐渐减小,而CO的浓度由0逐渐增加,故v正c(CH4)相对应的曲线为乙。降低温度,正、逆反应速率均减小,平衡向逆反应方向移动,则CH4的浓度增大,而CO的浓度减小,故相应的平衡点分别为B、F。答案:(1)(2)p4p3p2p1(3)1.64(4)乙B、F5
