2023-2024屆高考一輪復(fù)習(xí)化學(xué)教案（魯科版）第7章化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率熱點(diǎn)強(qiáng)化19化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡簡(jiǎn)答題

熱點(diǎn)強(qiáng)化19化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡簡(jiǎn)答題

L熱點(diǎn)精講

文字描述代表一種開(kāi)放性思維與能力，一般從速率問(wèn)題、平衡(轉(zhuǎn)化率)問(wèn)題、安全問(wèn)題、節(jié)

能減排等角度作答(考查前兩個(gè)角度居多)，實(shí)際上就是效益最大化的問(wèn)題。

1.條件選擇類(lèi)

(1)實(shí)驗(yàn)最佳條件的選擇或控制就是為了又“快”又“好”地生產(chǎn)，即主要是從反應(yīng)速率與轉(zhuǎn)

化率(化學(xué)平衡)兩個(gè)角度來(lái)分析。“快”就是提高反應(yīng)速率，“好”就是提高轉(zhuǎn)化率，原料

利用率高，而影響速率與轉(zhuǎn)化率的主要因素就是濃度、溫度、壓強(qiáng)與催化劑，其中溫度與壓

強(qiáng)是試題中經(jīng)?？疾榈囊蛩亍?/p>

(2)從速率、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率、純度等角度分析，選擇最佳條件。如針對(duì)反應(yīng)速率時(shí)，思考方向

為如何提高浸出速率、如何提高反應(yīng)速率等；針對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率時(shí)，可運(yùn)用平衡移動(dòng)原

理解釋(其他條件不變的情況下，改變XX條件，可逆反應(yīng)平衡向XX方向移動(dòng)，導(dǎo)致XX發(fā)

生變化)；針對(duì)綜合生產(chǎn)效益時(shí)，可從原料成本，原料來(lái)源是否廣泛、是否可再生，能源成本,

對(duì)設(shè)備的要求，環(huán)境保護(hù)，綠色化學(xué)等方面作答。

(3)選擇當(dāng)前條件的優(yōu)勢(shì)，其他條件的不足，往往不足的描述比較容易疏忽，如溫度過(guò)高或過(guò)

低，壓強(qiáng)過(guò)小或過(guò)大，也要進(jìn)行分析。

2.原因分析類(lèi)

(1)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)原理，分析造成圖像曲線變化的原因。

(2)催化劑對(duì)反應(yīng)的影響、不同反應(yīng)的選擇性問(wèn)題是這類(lèi)題目的難點(diǎn)，解題時(shí)要多加關(guān)注，不

同的條件會(huì)有不同的選擇性。

(3)這類(lèi)題目一般都是多因素影響，需要多角度分析原因。

L熱點(diǎn)專(zhuān)練

題組一曲線上特殊點(diǎn)的分析

1.用(NH4)2CO3捕碳的反應(yīng)：(NH4)2CO3(aq)+H2O(I)+C02(g)2NH4HCO3(aq)o為研究溫

度對(duì)(NHRCCh捕獲CCh效率的影響，將一定量的(NHSCO3溶液置于密閉容器中，并充入一

定量的CCh氣體，保持其他初始實(shí)驗(yàn)條件不變，分別在不同溫度下，經(jīng)過(guò)相同時(shí)間測(cè)得CCh

氣體濃度，得到趨勢(shì)圖：

(I)C點(diǎn)的逆反應(yīng)速率和d點(diǎn)的正反應(yīng)速率的大小關(guān)系為V迎(C)(填”或

“V”)v?(d)o

(2)b、c、d三點(diǎn)的平衡常數(shù)Kb、稱(chēng)、Kd從大到小的順序?yàn)椤?/p>

⑶八?。溫度區(qū)間，容器內(nèi)CO2氣體濃度呈現(xiàn)增大的變化趨勢(shì)，其原因是

答案(1)<(2)Kb>K?>Kd(3)兀?。溫度區(qū)間，化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡，由于正反應(yīng)是放熱

反應(yīng)，溫度升高平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，不利于CCh的捕獲

解析(1)溫度越高，反應(yīng)速率越快，d點(diǎn)溫度高，則C點(diǎn)的逆反應(yīng)速率和d點(diǎn)的正反應(yīng)速率

的大小關(guān)系為。巡(C)V。正(d)。(2)根據(jù)圖像，溫度為A時(shí)反應(yīng)達(dá)平稹亍，此后溫度升高，c(CO2)

增大，平衡逆向移動(dòng)，說(shuō)明正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小，

故κb>κc>κd),

2.[2020?天津，16(4)]用H2還原CCh可以在一定條件下合成CH3OH(不考慮副反應(yīng))：CO2(g)

+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)Δ∕∕<0

恒壓下，CO2和H2的起始物質(zhì)的量之比為1：3時(shí)，該反應(yīng)在無(wú)分子篩膜時(shí)甲醇的平衡產(chǎn)率

和有分子篩膜時(shí)甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出H2Oo

45△有分子篩膜

?無(wú)分子篩膜

25

5

200220240溫度/七

①甲醇平衡產(chǎn)率隨溫度升高而降低的原因?yàn)開(kāi)________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

②P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率高于T點(diǎn)的原因?yàn)開(kāi)_________________________________________________

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

③根據(jù)上圖，在此條件下采用該分子篩膜時(shí)的最佳反應(yīng)溫度為r0

答案①該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)(或平衡常數(shù)減小)②分子篩膜從反

應(yīng)體系中不斷分離出H2θ,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，甲醇產(chǎn)率升高③210

解析①圖中有分子篩膜時(shí)，P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率最大，達(dá)到平衡狀態(tài)，尸點(diǎn)后甲醇的產(chǎn)率降低，

其原因是合成甲醇的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，甲醇產(chǎn)率降低。②P點(diǎn)有

分子篩膜，T點(diǎn)無(wú)分子篩膜，而分子篩膜能選擇性分離出H2O,使平衡正向移動(dòng)，提高甲醇

的產(chǎn)率。③由圖可知，當(dāng)有分子篩膜，溫度為21(ΓC時(shí)，甲醇產(chǎn)率最大，故該分子篩膜的最

佳反應(yīng)溫度為210

3.[2020?山東，18(3)]探究CH3。H合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素，有利于提高CKOH的產(chǎn)

率。以CO2、H2為原料合成CHQH涉及的主要反應(yīng)如下:

1

I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)Δ∕7,=-kJ?mol

Π.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)Δ∕∕2=-kJ?moΓ'

III.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)?ft

不同壓強(qiáng)下，按照n(CO2)：”(H2)=l:3投料，實(shí)驗(yàn)測(cè)定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡

產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如下圖所示。

”(CCh)初始—“(CCh)fi?

已知：CO2的平衡轉(zhuǎn)化率=×100%

”(CCh)的始

CH3OH的平衡產(chǎn)率=半黑"X100%

”(C5)?j蛤

其中縱坐標(biāo)表示Co2平衡轉(zhuǎn)化率的是圖________(填“甲”或"乙”)；壓強(qiáng)Pl、P2、P3由大

到小的順序?yàn)?；圖乙中。溫度時(shí)，三條曲線幾乎交于一點(diǎn)的原因是

答案乙P1>P2>P3Tl時(shí)以反應(yīng)川為主，反應(yīng)HI前后氣體分子數(shù)相等，壓強(qiáng)改變對(duì)平衡

沒(méi)有影響

解析由反應(yīng)I、H可知，隨著溫度的升高，甲醇的平衡產(chǎn)率逐漸降低，因此圖甲的縱坐標(biāo)

表示的是甲醇的平衡產(chǎn)率，圖乙的縱坐標(biāo)表示的是CCh的平衡轉(zhuǎn)化率。同溫度下，隨著壓強(qiáng)

的增大，甲醇的平衡產(chǎn)率應(yīng)增大，因此壓強(qiáng)由大到小的順序?yàn)镻∣>P2>P30圖乙中，當(dāng)升溫

到Tl時(shí)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的大小無(wú)關(guān)，說(shuō)明以反應(yīng)HI為主，因?yàn)榉磻?yīng)Hl前后氣體分

子數(shù)相等。

-思維模型

(1)對(duì)于化學(xué)反應(yīng)〃?A(g)+〃B(g)pC(g)+qD(g),M點(diǎn)前，表示從反應(yīng)物開(kāi)始，vι>υa；M

點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn)(如圖)；M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或

C的百分含量減少，平衡左移，故AH<0。

(2)對(duì)于化學(xué)反應(yīng)機(jī)A(g)+"B(g)pC(g)+qD(g),L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)(如圖)。L線的

左上方(如E點(diǎn))，A的百分含量大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系的A的百分含量，所以，E點(diǎn)：Vi>vs；

則L線的右下方(如F點(diǎn))：VE<V?O

題組二曲線變化趨勢(shì)的分析

4.把在空氣中久置的鋁片g投入盛有50OmLmol?L∣鹽酸的燒杯中，該鋁片與鹽酸反應(yīng)生

成氫氣的速率。與反應(yīng)時(shí)間t可用如圖的坐標(biāo)曲線來(lái)表示。

回答下列問(wèn)題:

(I)O-a段不生成氫氣的原因是____________________________________________________

(2)b-c段生成氫氣的速率增加較快的主要原因可能是

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(3)f>c時(shí)生成氫氣的速率降低的主要原因是O

答案(1)鋁的表面有一層致密的AbCh薄膜，能與H'反應(yīng)得到鹽和水，無(wú)氫氣放出

(2)反應(yīng)放熱，溶液溫度升高，反應(yīng)速率加快

(3)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中氫離子的濃度逐漸降低

1

5.乙烯氣相水合反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C2H4(g)+H2O(g)C2H5OH(g)Δ∕∕=-45.5kJ-moΓ,

如圖是乙烯氣相水合法制乙醇中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系［其中n(H2O):H(C2H4)

=1：1］。圖中壓強(qiáng)(p∣、P2、P3、P4)的大小順序?yàn)椋碛墒?/p>

%

'

?30

7

y

∕

?

h

k

線IO

7

20()250300350T∕(C

答案P4>P3>P2>P1該反應(yīng)正向是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，相同溫度下，壓強(qiáng)升高乙烯轉(zhuǎn)化

率升高

6.汽車(chē)使用乙醇汽油并不能減少NQr的排放，某研究小組在實(shí)驗(yàn)室以耐高溫試劑Ag-ZSW-5

催化，測(cè)得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖所示。

No轉(zhuǎn)

化

為

N2

的

轉(zhuǎn)

化

率

\

%

。無(wú)CC)時(shí)No直接分解為N2的產(chǎn)率

▲CO剩余的百分率

口嘿I(mǎi)T條件下，no還原為NZ的轉(zhuǎn)化率

n(CO)

⑴在聯(lián)條件下,最佳溫度應(yīng)控制在一左右。

(2)若不使用CO,溫度超過(guò)775K,發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因?yàn)?/p>

(3)用平衡移動(dòng)原理解釋為什么加入CO后NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率增大：

__________________________________________________________________________________0

答案(l)870K(860?880K范圍內(nèi)都可以)

(2)該反應(yīng)放熱，升高溫度，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行

(3)加入的CO會(huì)與NO的分解產(chǎn)物Ch發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)NO分解平衡向生成N2的方向移動(dòng)，

導(dǎo)致No的轉(zhuǎn)化率增大

7.下圖是在一定時(shí)間內(nèi)，使用不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對(duì)應(yīng)的脫氮率，由圖可知

工業(yè)使用的最佳催化劑為,相應(yīng)溫度為；使用Mn作催化劑時(shí)，脫氮率在

b?a段呈現(xiàn)如圖變化的可能原因是__________________________________________________

OIOO200300400500溫度/t：

答案Mn200℃b?a段，開(kāi)始溫度較低，催化劑活性較低，脫氮反應(yīng)速率較慢，反應(yīng)還

沒(méi)達(dá)到化學(xué)平衡，隨著溫度升高反應(yīng)速率變大，一定時(shí)間參與反應(yīng)的氮氧化物變多，導(dǎo)致脫

氮率逐漸增大

8.汽車(chē)尾氣是霧霾形成的原因之一，研究氮氧化物的處理方法可有效減少霧霾的形成，可采

用氧化還原法脫硝：4N0(g)+4NH3(g)+O2(g)=^≡4N2(g)+6H2O(g)?∕7<0o根據(jù)下圖判斷

提高脫硝效率的最佳條件是;氨氮物質(zhì)的

量之比一定時(shí)，在40(TC時(shí)，脫硝效率最大，其可能的原因是。

1?:

09(

%D

、7400t

S8c

D—390t

7ct

sD-420t

N-→37()

6()

50/

j?

一

).60.8?1.2

氨氮物質(zhì)的量之比

答案氨氮物質(zhì)的量之比為1,溫度為400℃在400°C時(shí)，催化劑的活性最好，催化效率

最高，同時(shí)400℃溫度較高，反應(yīng)速率快

9.此還原NO的化學(xué)方程式為2NO(g)+2H2(g)=N2(g)+2H2O(g)?7∕<0o

(1)研究表明上述反應(yīng)歷程分兩步：

I.2NO(g)+H2(g)N2(g)+H2O2⑴(慢反應(yīng))

Π.H2O2(l)+H2(g)2HzO(g)(快反應(yīng))

該總反應(yīng)的速率由反應(yīng)________(填“I”或“∏”)決定，反應(yīng)I的活化能比反應(yīng)∏的活化

能(填“高”或"低”)?.

⑵該反應(yīng)常伴有副產(chǎn)物N2O和NH3。以Pt作催化劑，用H2還原某廢氣中的Nc)(其他氣體不

反應(yīng))，270℃時(shí)H2的體積分?jǐn)?shù)對(duì)H2-NO反應(yīng)的影響如圖所示。隨著H2體積分?jǐn)?shù)的增大，

N2的體積分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)，原因是?

050()1OOO150()2(H)O250()

出的體積分?jǐn)?shù)/X10^"

(3)在一定溫度下，副產(chǎn)物N2O分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N2O(g)=2N2(g)+θ2(g),測(cè)得在

恒容容器中N2O分解的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表。

反應(yīng)時(shí)間∕min020406080100

1

c(N2O)∕(mol?L^)

0~20min,反應(yīng)速率O(N2O)為mol?Ll?min'；若N2O的起始濃度為mol?L1,則

反應(yīng)至40min時(shí)N2O的轉(zhuǎn)化率α=。

答案(1)I高(2)隨著H2體積分?jǐn)?shù)的增加，NO反應(yīng)完后，在Pt催化下，N2和H2反應(yīng)

生成NH3,所以N2的體積分?jǐn)?shù)呈下降趨勢(shì)(3)20%

解析(1)化學(xué)反應(yīng)速率取決于反應(yīng)慢的一步，由題意可知反應(yīng)I為慢反應(yīng)，則總反應(yīng)速率取

決于反應(yīng)I；反應(yīng)的活化能越大，反應(yīng)速率越慢，反應(yīng)I的反應(yīng)速率比反應(yīng)∏的反應(yīng)速率慢,

則反應(yīng)I的活化能比反應(yīng)∏的活化能高。(2)由圖可知，當(dāng)一氧化氮完全反應(yīng)后，氮?dú)獾捏w積

分?jǐn)?shù)隨氫氣體積分?jǐn)?shù)的增大而減小，說(shuō)明在銷(xiāo)催化下，氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)生成氨氣，導(dǎo)致氮?dú)?/p>

的體積分?jǐn)?shù)隨氨氣體積分?jǐn)?shù)的增大而減小。(3)由題給數(shù)據(jù)可知，0?20min,反應(yīng)速率為U(N2O)

=?^^^θ??nin"~=mo'-Ll'm*nl°由題給數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)速率O(NzO)與反應(yīng)物N?O的濃度無(wú)

關(guān)，反應(yīng)速率恒定為mol?L1?min1,則反應(yīng)至40min時(shí)NzO的轉(zhuǎn)化率α=錯(cuò)誤！*100%=

20%。

10.一種新型煤氣化燃燒集成制氫發(fā)生的主要反應(yīng)如下：

I.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)AHl

II.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)Δ?2

IIl.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(S)AH3

,

I?'.C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g)ΔW4=-kJ?moΓ'

副反應(yīng)：

V.C(s)+2H2(g)CH4(g)AHS=_kJ?moΓ'

1

VI.CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)ΔW6=-kJ?mol

回答下列問(wèn)題：

⑴已知反應(yīng)I、II的平衡常數(shù)K、K2隨溫度的變化如圖1、圖2所示。

圖2

①由反應(yīng)V和反應(yīng)VI可知，AH?=；反應(yīng)I的AS(填“>”或)0。

②溫度小于800℃時(shí)，K∣=0,原因是0

③為提高反應(yīng)II中CO的轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是(寫(xiě)一條)。

④T℃時(shí)，向密閉容器中充入ImOlCO(g)和3molH2θ(g),只發(fā)生反應(yīng)II,此時(shí)該反應(yīng)的平

衡常數(shù)K=l,CO的平衡轉(zhuǎn)化率為。

(2)從環(huán)境保護(hù)角度分析，該制氫工藝中設(shè)計(jì)反應(yīng)川的優(yōu)點(diǎn)是o

(3)起始時(shí)在氣化爐中加入1molC、2mo?H2O及ImOlCaO,在MPa下，氣體的組成與溫度

的關(guān)系如圖3所示。

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