高考化學一輪復習第七章 專題講座四

1、專題講座四?？妓俾?、平衡圖像識圖策略一、常規(guī)圖像分類突破1速率時間圖像(1)當可逆反應達到一種平衡后，若某一時刻外界條件發(fā)生改變，都可能使速率時間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，根據(jù)出現(xiàn)“斷點”前后的速率大小，即可對外界條件的變化情況作出判斷。如圖：t1時刻改變的條件可能是使用了催化劑或增大壓強(僅適用于反應前后氣體物質的量不變的反應)。(2)“漸變”類vt圖像圖像分析結論t1時v正突然增大，v逆逐漸增大；v正v逆，平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變，增大反應物的濃度t1時v正突然減小，v逆逐漸減?。籿逆v正，平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變，減小反應物的濃度t1時v逆突然增大，v正逐漸

2、增大；v逆v正，平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變，增大生成物的濃度t1時v逆突然減小，v正逐漸減?。籿正v逆，平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變，減小生成物的濃度(3)利用圖像“斷點”判斷影響速率的外因圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低正反應為放熱的反應正反應為吸熱的反應壓強增大減小增大減小正反應為氣體物質的量增大的反應正反應為氣體物質的量減小的反應應用體驗在一密閉容器中發(fā)生反應N23H22NH3H0，達到平衡后，只改變某一個條件時，反應速率與反應時間的關系如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)處于平衡狀態(tài)的時間段是_(填字母，下同)。At0t1Bt1t2Ct2t3Dt3t4 Et

3、4t5 Ft5t6(2)判斷t1、t3、t4時刻分別改變的一個條件。A增大壓強 B減小壓強 C升高溫度D降低溫度 E加催化劑 F充入氮氣t1時刻_；t3時刻_；t4時刻_。(3)依據(jù)(2)中的結論，下列時間段中，氨的百分含量最高的是_。At0t1 Bt2t3Ct3t4 Dt5t6(4)如果在t6時刻，從反應體系中分離出部分氨，t7時刻反應達到平衡狀態(tài)，請在圖中畫出反應速率的變化曲線。答案(1)ACDF(2)CEB(3)A(4)解析(1)根據(jù)圖示可知，t0t1、t2t3、t3t4、t5t6時間段內(nèi)，v正、v逆相等，反應處于平衡狀態(tài)。(2)t1時，v正、v逆同時增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反應

4、方向移動，所以t1時改變的條件是升溫。t3時，v正、v逆同時增大且增大量相同，平衡不移動，所以t3時改變的條件是加催化劑。t4時，v正、v逆同時減小，但平衡向逆反應方向移動，所以t4時改變的條件是減小壓強。(3)根據(jù)圖示知，t1t2、t4t5時間段內(nèi)平衡均向逆反應方向移動，NH3的含量均比t0t1時間段的低，所以t0t1時間段內(nèi)NH3的百分含量最高。(4)t6時刻分離出部分NH3，v逆立刻減小，而v正逐漸減小，在t7時刻二者相等，反應重新達到平衡，據(jù)此可畫出反應速率的變化曲線。2濃度(轉化率、百分含量)時間圖像(1)識圖技巧分析反應由開始(起始物質相同時)達到平衡所用時間的長短可推知反應條件的

5、變化。若為溫度變化引起，溫度較高時，反應達平衡所需時間短。若為壓強變化引起，壓強較大時，反應達平衡所需時間短。若為是否使用催化劑，使用適宜催化劑時，反應達平衡所需時間短。(2)應用舉例濃度時間如A(g)B(g)AB(g)含量時間溫度(壓強)(C%指產(chǎn)物的質量分數(shù)，B%指某反應物的質量分數(shù))3恒壓(或恒溫)線(表示反應物的轉化率，c表示反應物的平衡濃度)圖，若p1p2p3，則正反應為氣體體積減小的反應，H0；圖，若T1T2，則正反應為放熱反應。4幾種特殊圖像對于化學反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M點前，表示從反應物開始，v正v逆；M點為剛達到平衡點(如下圖)；M點后為平衡受溫度的

6、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，故正反應H0。對于化學反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，L線上所有的點都是平衡點(如下圖)。L線的左上方(E點)，A的百分含量大于此壓強時平衡體系的A的百分含量，所以，E點v正v逆；則L線的右下方(F點)，v正v逆。應用體驗1某化學科研小組研究在其他條件不變時，改變某一條件對化學平衡的影響，得到如下變化規(guī)律(圖中p表示壓強，T表示溫度，n表示物質的量)。根據(jù)以上規(guī)律判斷，下列結論正確的是()A反應：H0，p2p1B反應：H0，T10，T2T1或H0，T2T1D反應：HT1答案C2在容積均為1 L的三個密閉容器中，分別放

7、入鐵粉并充入1 mol CO，控制在不同溫度下發(fā)生反應Fe(s)5CO(g)Fe(CO)5(g)，當反應進行到5 min時，測得CO的體積分數(shù)與溫度的關系如圖所示。下列說法正確的是()A反應進行到5 min時，b容器中v正v逆B正反應為吸熱反應，平衡常數(shù)：K(T1)K(T2)Cb中v正大于a中v逆D反應達到平衡時，CO的轉化率：bca答案C3在一恒容的密閉容器中充入0.1 molL1 CO2、0.1 molL1CH4，在一定條件下發(fā)生反應：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)，測得CH4平衡轉化率與溫度、壓強關系如圖，下列有關說法不正確的是()A上述反應的Hp3p2p1C1 100

8、 時該反應的平衡常數(shù)約為1.64D壓強為p4時，在y點：v正v逆答案A解析p1、p2、p3、p4是四條等壓線，由圖像可知，壓強一定時，溫度越高，CH4的平衡轉化率越高，故正反應為吸熱反應，H0，A項錯誤；該反應為氣體分子數(shù)增加的反應，壓強越高，甲烷的平衡轉化率越小，故壓強p4p3p2p1，B項正確；壓強為p4、溫度為1 100 時，甲烷的平衡轉化率為80.00%，故平衡時各物質的濃度分別為c(CH4)0.02 molL1，c(CO2)0.02 molL1，c(CO)0.16 molL1，c(H2)0.16 molL1，即平衡常數(shù)K1.64，C項正確；壓強為p4時，y點未達到平衡，此時v正v逆，

9、D項正確。二、復雜化學平衡圖像分類突破【題型特點】化學平衡圖像題，除以常規(guī)圖像形式(如ct圖、含量時間溫度圖、含量時間壓強圖、恒壓線圖、恒溫線圖等)考查平衡知識外，又出現(xiàn)了很多新型圖像。這些圖像常與生產(chǎn)生活中的實際問題相結合，從反應時間、投料比值、催化劑的選擇、轉化率等角度考查。圖像形式看似更加難辨，所涉問題看似更加復雜，但只要仔細分析，抓住圖像中的關鍵點(常為最高點、最低點、轉折點)、看清橫坐標、縱坐標代表的條件、弄清曲線的變化趨勢，即可將復雜圖像轉化為常規(guī)圖像。進而運用化學平衡知識進行解答即可。1轉化率投料比溫度圖像例1將燃煤廢氣中的CO2轉化為甲醚的反應原理為2CO2(g)6H2(g)C

10、H3OCH3(g)3H2O(g)已知在壓強為a MPa下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率見下圖：此反應_(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比n(H2)/n(CO2)，則K將_(填“增大”“減小”或“不變”)。解析當投料比一定時，溫度越高，CO2的轉化率越低，所以升溫，平衡左移，正反應為放熱反應。平衡常數(shù)只與溫度有關，不隨投料比的變化而變化。答案放熱不變2根據(jù)圖像判斷投料比例2采用一種新型的催化劑(主要成分是CuMn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。主反應：2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)副反應：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2

11、(g)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)測得反應體系中各物質的產(chǎn)率或轉化率與催化劑的關系如圖所示。則催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為_時最有利于二甲醚的合成。解析由圖可知當催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時，CO的轉化率最大，生成的二甲醚最多。答案2.03廢物回收及污染處理圖像例3(1)一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對燃煤煙氣進行回收。反應為2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(l)H270 kJmol1其他條件相同、催化劑不同，SO2的轉化率隨反應溫度的變化如圖1，F(xiàn)e2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉化率達到最高，不考慮催化劑價格因素，選擇Fe2

12、O3的主要優(yōu)點是_。某科研小組用Fe2O3作催化劑。在380 時，分別研究了n(CO)n(SO2)為11、31時SO2轉化率的變化情況(圖2)。則圖2中表示n(CO)n(SO2)31的變化曲線為_。(2)目前，科學家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝(NO)原理，其脫硝機理示意圖如圖3，脫硝率與溫度、負載率(分子篩中催化劑的質量分數(shù))的關系如圖4所示。寫出該脫硝原理總反應的化學方程式：_。為達到最佳脫硝效果，應采取的條件是_。(3)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領域的重要課題。某研究小組在實驗室以AgZSM5為催化劑，測得NO轉化為N2的轉化率隨溫度變化情

13、況如圖5所示。若不使用CO，溫度超過775 K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因是_；在n(NO)/n(CO)1的條件下，應控制的最佳溫度在_左右。答案(1)Fe2O3作催化劑時，在相對較低溫度可獲得較高的SO2轉化率，從而節(jié)約能源a(2)6NO3O22C2H43N24CO24H2O350 、負載率3.0%(3)NO分解反應是放熱反應，升高溫度不利于分解反應進行870 K1臭氧在煙氣脫硝中的反應為2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g)。若此反應在恒容密閉容器中進行，相關圖像如下，其中對應分析結論正確的是()AB平衡后升溫，NO2含量降低02 s內(nèi)，v(O3)0.2 molL1s1C

14、Dv正：b點a點b點：v逆v正恒溫，t1時再充入O3答案C解析由圖可知該反應為放熱反應，平衡后升高溫度，NO2含量升高，A項錯誤；02 s內(nèi)，v(O3)0.1 molL1s1，B項錯誤；NO2含量相同時，升高溫度，速率增大，v正：b點a點，b點反應逆向進行，故v逆v正，C項正確；t1時再充入O3，平衡正向移動，v正v逆，D項錯誤。2在恒容密閉容器中進行反應：2CO2(g)6H2(g)C2H5OH(g)3H2O(g)H。在某壓強下起始時按不同氫碳比投料(如圖中曲線)，測得CO2的平衡轉化率與溫度的關系如圖所示，下列有關說法正確的是()A該反應的H0B氫碳比：C其他條件不變的情況下，增大容器的體積

15、可提高CO2的轉化率D若起始CO2的濃度為2 molL1、H2為4 molL1，在圖中曲線氫碳比條件下進行，則400 K時該反應的平衡常數(shù)數(shù)值約為1.7答案D解析根據(jù)圖像可知，在氫碳比相等的條件下，隨著溫度的升高，CO2的轉化率降低，說明升高溫度，平衡向逆反應方向移動，因此正反應是放熱反應，H，則氫碳比：，B錯誤；正反應是氣體體積減小的反應，因此其他條件不變的情況下，縮小容器的體積，壓強增大，平衡向正反應方向移動，可提高CO2的轉化率，C錯誤；根據(jù)圖像可知，400 K時曲線中CO2的轉化率是50%，這說明消耗CO2 1 molL1，則消耗氫氣3 molL1，生成乙醇和水蒸氣分別是0.5 mol

16、L1、1.5 molL1，剩余CO2和氫氣分別是1 molL1、1 molL1，該溫度下平衡常數(shù)K1.7，D正確。3治理SO2、CO、NOx污染是化學工作者研究的重要課題。.瀝青混凝土可作為反應2CO(g)O2(g)2CO2(g)的催化劑。圖甲表示在相同的恒容密閉容器、相同起始濃度、相同反應時間段下，使用同質量的不同瀝青混凝土(型、型)催化時，CO的轉化率與溫度的關系。(1)a、b、c、d四點中，達到平衡狀態(tài)的是_。(2)已知c點時容器中O2濃度為0.02 molL1，則50 時，在型瀝青混凝土中CO轉化反應的平衡常數(shù)K_(用含x的代數(shù)式表示)。(3)下列關于圖甲的說法正確的是_(填字母)。A

17、CO轉化反應的平衡常數(shù)K(b)K(c)B在均未達到平衡狀態(tài)時，同溫下型瀝青混凝土中CO轉化速率比型要大Cb點時CO與O2分子之間發(fā)生有效碰撞的幾率在整個實驗過程中最大De點轉化率出現(xiàn)突變的原因可能是溫度升高后催化劑失去活性.某含鈷催化劑可以催化消除柴油車尾氣中的碳煙(C)和NOx。不同溫度下，將模擬尾氣(成分如表所示)以相同的流速通過該催化劑，測得所有產(chǎn)物(CO2、N2、N2O)與NO的相關數(shù)據(jù)結果如圖乙所示。模擬尾氣氣體(10 mol)碳煙NOO2He物質的量/mol0.0250.59.475n(4)375 時，測得排出的氣體中含0.45 mol O2和0.052 5 mol CO2，則Y的

18、化學式為_。(5)實驗過程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2的原因是_。答案(1)bcd(2)(3)BD(4)N2O(5)由于存在反應2NO2N2O4，會導致一定的分析誤差解析(1)可逆反應達到平衡狀態(tài)時，轉化率為最大轉化率，因此使用同質量的不同混凝土催化時，b、c對應的轉化率最大，反應達到平衡，升高溫度，平衡左移，一氧化碳的轉化率減小，所以d點也為對應溫度下的平衡狀態(tài)。(2)假設一氧化碳的起始濃度為a molL1，其轉化率為x，則2CO(g)O2(g)2CO2(g)起始濃度/molL1 a 0變化濃度/molL1 ax ax平衡濃度/molL1 aax 0.02 ax平衡常數(shù)K。(3)該反

19、應是放熱反應，升高溫度，平衡常數(shù)減小，A錯誤；由圖可知，在均未達到平衡狀態(tài)時，同溫下型瀝青混凝土中CO轉化速率比型要大，B正確；反應物的濃度越大，分子之間發(fā)生有效碰撞的幾率越大，b點為達到平衡狀態(tài)的點，一氧化碳的轉化率最大，剩余物質的濃度最小，有效碰撞幾率不是最大的，C錯誤；溫度太高，催化劑可能會失去活性，催化能力下降，D正確。(4)模擬尾氣中一氧化氮的物質的量為0.025 mol,375 時參與反應生成X和Y的一氧化氮的物質的量為0.025 mol(8%16%)0.006 mol，模擬尾氣中O2的物質的量為0.5 mol，測得排出的氣體中含0.45 mol O2，說明實際參與反應的氧氣的物質的量為0.05 mol，同時測得含有0.052 5 mol CO2，根據(jù)氧原子守恒可以知道一氧化二氮的物質的量為0.05 mol20.006 mol0.052 5 mol20.001 mol，根據(jù)氮原子守恒可以知道氮氣的物質的量為 mol0.002 mol，所以16%對應的是氮氣而8%對應的是一氧化二氮。42015全國卷，28(4)Bodensteins研究了下列反應