高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 微專題4 陌生平衡圖像的理解與分析課件-人教版高三全冊(cè)化學(xué)課件

1、微專題微專題4 4陌生平衡圖像的理解與分析陌生平衡圖像的理解與分析近三年全國卷考情近三年全國卷考情年份年份題號(hào)題號(hào)考查點(diǎn)考查點(diǎn)20162016年全國年全國2727濃度濃度濃度濃度20162016年全國年全國2727溫度溫度產(chǎn)率產(chǎn)率n(n(氨氨)/n()/n(丙烯丙烯)產(chǎn)率產(chǎn)率20162016年全國年全國2727T-lg(pT-lg(pe e/Pa)/Pa)20172017年全國年全國2727時(shí)間時(shí)間浸出率浸出率20172017年全國年全國2727溫度溫度平衡轉(zhuǎn)化率平衡轉(zhuǎn)化率n(Hn(H2 2)/n()/n(丁烷丁烷)丁烯產(chǎn)率丁烯產(chǎn)率溫度溫度產(chǎn)率產(chǎn)率20172017年全國年全國2727溫度溫度溶

2、解度溶解度2828時(shí)間時(shí)間濃度濃度20182018年全國年全國2727溫度溫度積碳量積碳量時(shí)間時(shí)間積碳量積碳量20182018年全國年全國2828時(shí)間時(shí)間轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率從近三年從近三年卷對(duì)圖像的考查看卷對(duì)圖像的考查看, ,體現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn)體現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn): :1.1.穩(wěn)定。幾乎是每年都會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定。幾乎是每年都會(huì)出現(xiàn), ,特別是溫度、時(shí)間特別是溫度、時(shí)間產(chǎn)率產(chǎn)率( (轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率) )出現(xiàn)頻率出現(xiàn)頻率比較高。雖然比較高。雖然20182018年的年的卷中沒出現(xiàn)圖像卷中沒出現(xiàn)圖像, ,但在但在2828題中給出了分壓與時(shí)間的題中給出了分壓與時(shí)間的表格表格, ,其難度也比較大。其難度也比較大。2.2.

3、創(chuàng)新。除了常見的圖像。創(chuàng)新。除了常見的圖像。20162016年的年的n(n(氨氨)/n()/n(丙烯丙烯)產(chǎn)率產(chǎn)率;2017;2017年的年的n(Hn(H2 2)/n()/n(丁烷丁烷)丁烯產(chǎn)率丁烯產(chǎn)率;2018;2018年的溫度年的溫度積碳量、時(shí)間積碳量、時(shí)間積碳量積碳量, ,每年都會(huì)每年都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的坐標(biāo)物理量。所以掌握?qǐng)D像的數(shù)學(xué)意義出現(xiàn)一個(gè)新的坐標(biāo)物理量。所以掌握?qǐng)D像的數(shù)學(xué)意義, ,冷靜分析圖像蘊(yùn)藏的冷靜分析圖像蘊(yùn)藏的化學(xué)、物理過程化學(xué)、物理過程, ,才可遇變不驚才可遇變不驚, ,妥善應(yīng)答。妥善應(yīng)答。知能儲(chǔ)備知能儲(chǔ)備通過圖像圖表描述試題信息是高考化學(xué)常用的考查方式通過圖像圖表描述試題信

4、息是高考化學(xué)常用的考查方式, ,在在卷中的速率、卷中的速率、平衡圖像開始逐漸打破傳統(tǒng)的圖像模式平衡圖像開始逐漸打破傳統(tǒng)的圖像模式, ,反應(yīng)體系不再局限于氣體間的反應(yīng)反應(yīng)體系不再局限于氣體間的反應(yīng), ,開始增加溶液中反應(yīng)的圖像。橫縱坐標(biāo)也不再局限于時(shí)間、溫度、壓強(qiáng)、速開始增加溶液中反應(yīng)的圖像。橫縱坐標(biāo)也不再局限于時(shí)間、溫度、壓強(qiáng)、速率、轉(zhuǎn)化率等常見的物理量率、轉(zhuǎn)化率等常見的物理量, ,開始引入更多的變量開始引入更多的變量, ,如物質(zhì)的量之比、氣體分如物質(zhì)的量之比、氣體分壓的負(fù)對(duì)數(shù)等來增加新穎度、陌生度壓的負(fù)對(duì)數(shù)等來增加新穎度、陌生度, ,屬于高區(qū)分度試題。這類試題對(duì)考生屬于高區(qū)分度試題。這類試題

5、對(duì)考生的數(shù)理邏輯思維判斷有較高的要求。但任何圖像都是函數(shù)關(guān)系的形象化表達(dá)的數(shù)理邏輯思維判斷有較高的要求。但任何圖像都是函數(shù)關(guān)系的形象化表達(dá), ,不管圖像的形式多么怪異復(fù)雜不管圖像的形式多么怪異復(fù)雜, ,最終所表達(dá)的還是兩個(gè)變量的關(guān)系。最終所表達(dá)的還是兩個(gè)變量的關(guān)系。1.1.首先明確橫縱坐標(biāo)的含義首先明確橫縱坐標(biāo)的含義2.2.在上述基礎(chǔ)上分析出圖像中起點(diǎn)、終點(diǎn)、拐點(diǎn)的意義在上述基礎(chǔ)上分析出圖像中起點(diǎn)、終點(diǎn)、拐點(diǎn)的意義, ,這些往往代表一個(gè)反這些往往代表一個(gè)反應(yīng)階段的結(jié)束或條件的改變。分清直線應(yīng)階段的結(jié)束或條件的改變。分清直線( (水平段居多水平段居多) )、曲線的變化、曲線的變化( (上升、下上

6、升、下降、平緩、轉(zhuǎn)折等降、平緩、轉(zhuǎn)折等),),同時(shí)對(duì)走勢(shì)有轉(zhuǎn)折變化的曲線同時(shí)對(duì)走勢(shì)有轉(zhuǎn)折變化的曲線, ,要分段分析要分段分析, ,找出各段曲找出各段曲線的變化趨勢(shì)及其含義線的變化趨勢(shì)及其含義, ,每一段可能發(fā)生了不同的反應(yīng)。每一段可能發(fā)生了不同的反應(yīng)。3.3.當(dāng)有兩個(gè)條件因素對(duì)一個(gè)事件的影響相反時(shí)當(dāng)有兩個(gè)條件因素對(duì)一個(gè)事件的影響相反時(shí), ,事件的最終發(fā)展方向由影響大事件的最終發(fā)展方向由影響大的因素決定。但兩個(gè)條件的影響程度可能會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變的因素決定。但兩個(gè)條件的影響程度可能會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變, ,此時(shí)事件的發(fā)展方向會(huì)此時(shí)事件的發(fā)展方向會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)折。發(fā)生轉(zhuǎn)折。典例示范典例示范反應(yīng)的反應(yīng)的HH1 1為為 kJ

7、kJmolmol-1-1。圖。圖(a)(a)是反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及是反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系圖壓強(qiáng)的關(guān)系圖,x,x0.1(0.1(填填“大于大于”或或“小于小于”););欲使丁烯的平衡產(chǎn)率欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高提高, ,應(yīng)采取的措施是應(yīng)采取的措施是( (填標(biāo)號(hào)填標(biāo)號(hào)) )。 A.A.升高溫度升高溫度 B.B.降低溫度降低溫度C.C.增大壓強(qiáng)增大壓強(qiáng) D.D.降低壓強(qiáng)降低壓強(qiáng)(2)(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器( (氫氣的作氫氣的作用是活化催化劑用是活化催化劑),),出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣

8、等。圖出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)(b)為丁烯產(chǎn)率與為丁烯產(chǎn)率與進(jìn)料氣中進(jìn)料氣中n(n(氫氣氫氣)/n()/n(丁烷丁烷) )的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì), ,其降低的原因是其降低的原因是 。(3)(3)圖圖(c)(c)為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線, ,副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590 590 之前隨溫度升高而增大的原因可能是之前隨溫度升高而增大的原因可能是 . . ; ; 590 590 之后之后, ,丁烯產(chǎn)率快

9、速降低的主要原因可能是丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是 . . 。 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥: :(1)(1)觀察反應(yīng)特點(diǎn)觀察反應(yīng)特點(diǎn): :氣體體積增大氣體體積增大, ,吸熱反應(yīng)。吸熱反應(yīng)。(2)(2)觀察圖觀察圖(a)(a)特點(diǎn)特點(diǎn), ,同一溫度下同一溫度下x MPax MPa下平衡轉(zhuǎn)化率更高下平衡轉(zhuǎn)化率更高, ,利于正反應(yīng)利于正反應(yīng),x MPa,x MPa是低壓。是低壓。(3)(3)圖圖(b)(b)橫坐標(biāo)的意義橫坐標(biāo)的意義: :氫氣與丁烷的物質(zhì)的量之比氫氣與丁烷的物質(zhì)的量之比, ,觀察反應(yīng)特點(diǎn)考慮氫觀察反應(yīng)特點(diǎn)考慮氫氣對(duì)反應(yīng)的影響。氣對(duì)反應(yīng)的影響。(4)(4)注意到丁烯產(chǎn)率的降低伴隨著副產(chǎn)物的增加

10、注意到丁烯產(chǎn)率的降低伴隨著副產(chǎn)物的增加, ,分析此兩者的關(guān)系。分析此兩者的關(guān)系。解析解析: :(1)(1)反應(yīng)反應(yīng)= =- -, ,則則HH1 1=H=H2 2-H-H3 3=-119 kJ=-119 kJmolmol-1-1-(-242 kJ-(-242 kJmolmol-1-1) ) =+123 kJ=+123 kJmolmol-1-1。反應(yīng)是分子數(shù)增大的反應(yīng)反應(yīng)是分子數(shù)增大的反應(yīng), ,隨壓強(qiáng)的增大隨壓強(qiáng)的增大, ,平衡逆向移動(dòng)平衡逆向移動(dòng), ,平衡轉(zhuǎn)化率降低平衡轉(zhuǎn)化率降低, ,所以所以x x小于小于0.10.1。因正向反應(yīng)是一個(gè)分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)。因正向反應(yīng)是一個(gè)分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng),

11、 ,所以產(chǎn)率提高采所以產(chǎn)率提高采取的措施是取的措施是A A、D D。(2)(2)因?yàn)榉磻?yīng)中生成因?yàn)榉磻?yīng)中生成H H2 2, ,所以隨著所以隨著n(n(氫氣氫氣)/n()/n(丁烷丁烷) )增大增大, ,逆反應(yīng)速率增大逆反應(yīng)速率增大, ,丁烯的產(chǎn)率降低。丁烯的產(chǎn)率降低。(3)(3)反應(yīng)正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)反應(yīng)正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng), ,所以所以590 590 前升高溫度前升高溫度, ,平衡正向移動(dòng)平衡正向移動(dòng), ,而升高溫而升高溫度時(shí)度時(shí), ,反應(yīng)速率加快反應(yīng)速率加快, ,單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生丁烯更多單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生丁烯更多,590 ,590 以后以后, ,高溫使丁烯裂高溫使丁烯裂解生成短碳鏈烴類解生成短碳鏈烴類,

12、,故丁烯產(chǎn)率降低。故丁烯產(chǎn)率降低。答案答案: :(1)123(1)123小于小于ADAD(2)(2)氫氣是產(chǎn)物之一氫氣是產(chǎn)物之一, ,隨著隨著n(n(氫氣氫氣)/n()/n(丁烷丁烷) )增大增大, ,逆反應(yīng)速率增大逆反應(yīng)速率增大(3)(3)升高溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行溫度升高反應(yīng)速率加快丁烯高升高溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行溫度升高反應(yīng)速率加快丁烯高溫裂解生成短鏈烴類溫裂解生成短鏈烴類題組鞏固題組鞏固兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大, ,其原因是其原因是 ; ;有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是; ;提高丙烯腈反應(yīng)提高丙烯腈反

13、應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是選擇性的關(guān)鍵因素是 。 解析解析: :(1)(1)由熱化學(xué)方程式可知由熱化學(xué)方程式可知, ,反應(yīng)氣體分子數(shù)增加反應(yīng)氣體分子數(shù)增加, ,是一個(gè)熵增的放熱是一個(gè)熵增的放熱反應(yīng)反應(yīng), ,反應(yīng)氣體分子數(shù)不變反應(yīng)氣體分子數(shù)不變, ,是一個(gè)熵變化不大的放熱量較大的反應(yīng)是一個(gè)熵變化不大的放熱量較大的反應(yīng), ,在熱在熱力學(xué)上都屬于自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。由于反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)增加的放熱力學(xué)上都屬于自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)。由于反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)增加的放熱反應(yīng)反應(yīng), ,降溫、減壓均有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率。有機(jī)反應(yīng)中要提高某反降溫、減壓均有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率。有機(jī)反應(yīng)中要提高某反應(yīng)的選擇性應(yīng)的選擇

14、性, ,關(guān)鍵是選擇合適的催化劑。關(guān)鍵是選擇合適的催化劑。答案答案: :(1)(1)兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)降低溫度、降低壓強(qiáng)催化劑兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)降低溫度、降低壓強(qiáng)催化劑(2)(2)圖圖(a)(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線, ,最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的溫度為最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的溫度為460 460 。低于低于460 460 時(shí)時(shí), ,丙烯腈的產(chǎn)率丙烯腈的產(chǎn)率( (填填“是是”或或“不是不是”) )對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率, ,判斷理由是判斷理由是 ; ;高于高于460 460 時(shí)時(shí), ,丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是(

15、(雙選雙選, ,填標(biāo)號(hào)填標(biāo)號(hào)) )。 A.A.催化劑活性降低催化劑活性降低 B.B.平衡常數(shù)變大平衡常數(shù)變大C.C.副反應(yīng)增多副反應(yīng)增多 D.D.反應(yīng)活化能增大反應(yīng)活化能增大解析解析: :(2)(2)因生產(chǎn)丙烯腈的反應(yīng)為放熱反應(yīng)因生產(chǎn)丙烯腈的反應(yīng)為放熱反應(yīng), ,隨反應(yīng)溫度的升高隨反應(yīng)溫度的升高, ,丙烯腈產(chǎn)率丙烯腈產(chǎn)率應(yīng)隨之降低應(yīng)隨之降低, ,故低于故低于460 460 時(shí)時(shí), ,丙烯腈的產(chǎn)率不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率丙烯腈的產(chǎn)率不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率; ;高高于于460 460 時(shí)時(shí), ,丙烯腈產(chǎn)率降低有可能是催化劑活性降低丙烯腈產(chǎn)率降低有可能是催化劑活性降低, ,也有可能是副反應(yīng)也有可能是

16、副反應(yīng)增多造成的增多造成的; ;隨著溫度的升高隨著溫度的升高, ,平衡左移平衡左移, ,平衡常數(shù)應(yīng)減小平衡常數(shù)應(yīng)減小; ;反應(yīng)活化能的高反應(yīng)活化能的高低與生成物產(chǎn)率無關(guān)。低與生成物產(chǎn)率無關(guān)。答案答案: :(2)(2)不是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)不是該反應(yīng)為放熱反應(yīng), ,平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低ACAC(3)(3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(n(氨氨)/n()/n(丙烯丙烯) )的關(guān)系如圖的關(guān)系如圖(b)(b)所示。由圖可知所示。由圖可知, ,最最佳佳n(n(氨氨)/n()/n(丙烯丙烯) )約為約為, ,理由是理由是 。進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約

17、為進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為 。解析解析: :(3)(3)在在 n(n(氨氨)/n()/n(丙烯丙烯) )約為約為1 1時(shí)時(shí), ,丙烯腈的產(chǎn)率最高丙烯腈的產(chǎn)率最高, ,副產(chǎn)物丙烯醛的產(chǎn)副產(chǎn)物丙烯醛的產(chǎn)率最低率最低, ,故該比例應(yīng)是最佳比例。理論上設(shè)故該比例應(yīng)是最佳比例。理論上設(shè) n(n(氨氨)=n()=n(丙烯丙烯)=1 mol)=1 mol時(shí)時(shí), ,此時(shí)此時(shí)需要的氧氣為需要的氧氣為1.5 mol,1.5 mol,又空氣中氧氣的量約占又空氣中氧氣的量約占20%,20%,故進(jìn)料氣氨、空氣、丙故進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為烯的理論體積比約為17.5117.51。答案答案: :(3

18、)1(3)1該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高, ,而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低 17.5117.51解析解析: :(1)(1)根據(jù)圖示根據(jù)圖示, ,壓強(qiáng)不變時(shí)壓強(qiáng)不變時(shí), ,升高溫度升高溫度,CH,CH4 4的平衡轉(zhuǎn)化率增大的平衡轉(zhuǎn)化率增大, ,說明平衡說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。根據(jù)升溫時(shí)向正反應(yīng)方向移動(dòng)。根據(jù)升溫時(shí), ,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)可知平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)可知, ,正反應(yīng)為正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng),H0,H0。(2)(2)該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng), ,溫度不變溫度不變時(shí)時(shí), ,降低壓強(qiáng)降低壓強(qiáng), ,平衡向

19、正反應(yīng)方向移動(dòng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),CH,CH4 4的平衡轉(zhuǎn)化率增大的平衡轉(zhuǎn)化率增大, ,故故p p4 4pp3 3pp2 2pp1 1。壓強(qiáng)為壓強(qiáng)為p p4 4時(shí)時(shí),b,b點(diǎn)未達(dá)到平衡點(diǎn)未達(dá)到平衡, ,反應(yīng)正向進(jìn)行反應(yīng)正向進(jìn)行, ,故故v(v(正正)v()v(逆逆) )。則則: :(1)(1)該反應(yīng)的該反應(yīng)的HH( (填填“ ”)0)0。 (2)(2)壓強(qiáng)壓強(qiáng)p p1 1、p p2 2、p p3 3、p p4 4由大到小的關(guān)系為由大到小的關(guān)系為 。 壓強(qiáng)為壓強(qiáng)為p p4 4時(shí)時(shí), ,在在b b點(diǎn)點(diǎn):v(:v(正正) ) ( (填填“ ”)v()v(逆逆) )。 答案答案: :(1)(1)(2)p(2)p4 4pp3 3pp2 2pp1 1 (3)(3)對(duì)于氣相反應(yīng)對(duì)于氣相反應(yīng), ,用某組分用某組分(B)(B)的平衡壓強(qiáng)的平衡壓強(qiáng)p(B)p(B)代替物質(zhì)的量濃度代替物質(zhì)的量濃度c(B)c(B)也可表也可表示平衡常數(shù)示平衡常數(shù)( (記作記作K Kp p),),則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式則該反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式K Kp p= = ; ;如果如果p p4 4=0.36 MPa,=0.36 MPa,求求