2025屆高考化學一輪總復習學生用書第8章化學反應速率與化學平衡第41講化學反應速率與化學平衡圖像考點三實際生產(chǎn)中“多姿多彩”的陌生圖像

考點三實際生產(chǎn)中“多姿多彩”的陌生圖像1．陌生圖像分析的模型建構2．陌生圖像解答的思維步驟(1)識別圖像類型。即明確橫坐標和縱坐標的含義，厘清線和點(平臺、折線、拐點等)的關系。(2)把握反應特點。即分析可逆反應的化學方程式，觀察物質(zhì)的狀態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)的變化(正反應是氣體分子數(shù)增大的反應，還是氣體分子數(shù)減小的反應)、反應熱(正反應是放熱反應，還是吸熱反應)等。(3)聯(lián)想平衡原理。聯(lián)想化學反應速率、化學平衡移動原理，特別是影響因素及使用前提條件等。(4)數(shù)形結合解答。圖表與原理結合，逐項分析圖表，重點看圖表是否符合可逆反應的特點、化學反應速率和化學平衡移動原理。3．陌生圖像簡答題的規(guī)范描述(1)條件選擇類。①實驗最佳條件的選擇或控制就是為了又“快”又“好”地生產(chǎn)，即主要是從反應速率與轉化率(化學平衡)兩個角度來分析?！翱臁本褪窃龃蠓磻俾?，“好”就是增大轉化率，原料利用率高，而影響反應速率與轉化率的主要因素就是濃度、溫度、壓強與催化劑，其中溫度與壓強是試題中經(jīng)常考查的因素。②從速率、轉化率、產(chǎn)率、純度等角度分析，選擇最佳條件。如針對反應速率時，思考方向為如何提高浸出速率、如何增大反應速率等；針對平衡轉化率、產(chǎn)率時，可運用平衡移動原理解釋(其他條件不變的情況下，改變××條件，可逆反應的平衡向××方向移動，導致××發(fā)生變化)；針對綜合生產(chǎn)效益時，可從原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設備的要求，環(huán)境保護，綠色化學等方面作答。③選擇當前條件的優(yōu)勢，其他條件的不足，往往不足的描述比較容易疏忽，如溫度過高或過低，壓強過小或過大，也要進行分析。(2)原因分析類。①依據(jù)化學反應速率和平衡移動原理，分析導致圖像曲線變化的原因。②催化劑對反應的影響、不同反應的選擇性問題是這類題目的難點，解題時要多加關注，不同的條件會有不同的選擇性。1．硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品。接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關鍵工序是SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)?SO3(g)ΔH＝－98kJ·mol－1?；卮鹣铝袉栴}。(1)當SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質(zhì)的量分數(shù)分別為7.5%、10.5%和82%時，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強下，SO2的平衡轉化率α隨溫度的變化如圖所示。反應在5.0MPa、550℃時的α＝________，判斷的依據(jù)是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。影響α的因素有_______________________________________________。(2)將組成(物質(zhì)的量分數(shù))為2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的氣體通入反應器，在溫度t、壓強p條件下進行反應。平衡時，若SO2的轉化率為α，則SO3的壓強為______，平衡常數(shù)Kp＝__________________(以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。解析：(1)由題給熱化學方程式可知，該反應為氣體分子數(shù)減小的反應，其他條件一定時，增大壓強，平衡正向移動，SO2的平衡轉化率增大，故p1＝5.0MPa。結合題圖可知，反應在5.0MPa、550℃時對應的SO2的平衡轉化率為0.975。影響平衡轉化率的因素有溫度、壓強、反應物的起始濃度等。(2)設通入的SO2、O2和N2共100mol，利用“三段式”法進行計算：平衡時氣體的總物質(zhì)的量為(3m＋q－mα)mol，p(SO2)＝p×eq\f((2m－2mα),(3m＋q－mα))，p(O2)＝p×eq\f((m－mα),(3m＋q－mα))，p(SO3)＝p×eq\f(2mα,(3m＋q－mα))，因3m＋q＝100，Kp＝eq\f(p(SO3),p(SO2)×p\s\up6(\f(1,2))(O2))，代入計算得Kp＝eq\f(α,(1－α)1.5\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m,100－mα)p))\s\up12(0.5))。答案：(1)0.975該反應為氣體分子數(shù)減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，α增大，5.0MPa＞2.5MPa＝p2，所以p1＝5.0MPa溫度、壓強和反應物的起始濃度(組成)(2)eq\f(2mα,100－mα)peq\f(α,(1－α)1.5\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m,100－mα)p))\s\up12(0.5))2．(2022·高考全國甲卷)利用碳氯化法可將TiO2轉化為TiCl4。在1000℃時反應的熱化學方程式及其平衡常數(shù)為TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)=TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH＝－51kJ·mol－1，Kp＝1.2×1012Pa。在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進行反應。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分數(shù))隨溫度變化的理論計算結果如下圖所示。(1)反應C(s)＋CO2(g)=2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)＝________Pa。(2)圖中顯示，在200℃平衡時TiO2幾乎完全轉化為TiCl4，但實際生產(chǎn)中反應溫度卻遠高于此溫度，其原因是__________________________________________。(3)TiO2碳氯化是一個“氣-固-固”反應，有利于TiO2-C“固-固”接觸的措施是________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)1400℃時，CO占氣體總量的0.6，CO2占氣體總量的0.05，Kp(1400℃)＝eq\f(p2(CO),p(CO2))＝eq\f((0.6×105Pa)2,0.05×105Pa)＝7.2×105Pa。(3)TiO2碳氯化是一個“氣-固-固”反應，有利于TiO2-C“固-固”接觸的措施是將固