專項突破7　化學反應速率和化學平衡圖像的分析方法

1、2021新亮劍高考總復習化學反應速率和化學平衡圖像的分析方法第七單元專項突破712微專題1化學反應速率和化學平衡圖像的分析方法證據(jù)推理與模型認知:知道可以通過分析、推理等方法認識研究對象的本質特征、構成要素及其相互關系,建立幾種?？紙D像的模型,能運用模型結合圖像題的分析方法,利用化學反應速率、化學平衡的有關原理去解釋化學現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象的本質和規(guī)律。變化觀念與平衡思想:能結合圖像認識化學反應速率、化學平衡是變化的,知道它們與外界條件有關,并遵循一定規(guī)律;認識化學變化有一定限度,是可以調控的;能從化學平衡常數(shù)的角度分析化學反應,運用化學平衡常數(shù)解決問題;能多角度、動態(tài)地分析化學反應速率、化學平衡、

2、化學平衡常數(shù)、物質的轉化率等,運用化學反應原理解決實際問題。專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法31.認知模型構建專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法42.分析方法化學理論綜合題中的陌生圖像打破了傳統(tǒng)的速率平衡圖像模式,縱坐標和橫坐標不再局限于時間、溫度、壓強、速率、轉化率等物理量,而是引入了更多的變量,如兩種物質的物質的量之比、氣體分壓的負對數(shù)等,使得圖像更新穎、信息容量更大、題目難度更大?；瘜W圖像等信息的提取和加工?？碱}型有:依據(jù)圖像判斷轉化率和平衡常數(shù)的變化,解釋產生某種現(xiàn)象的原因,選擇最佳反應條件,判斷化學反應,計算物料投放比例、反應速率、化學平衡常數(shù)、轉化

3、率等。專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法5圖像題的分析方法:(1) 明標:明晰橫、縱坐標所表示的化學含義,這是理解題意和進行正確解題的前提。明晰坐標含義,也就是用變量的觀點分析坐標,找出橫、縱坐標的關系,再結合教材, 聯(lián)系相應的知識點。(2) 找點:找出曲線中的特殊點(起點、頂點、拐點、終點、交叉點、平衡點等),分析這些點所表示的化學意義和影響這些點的主要因素及限制因素等,大多考題就落在 這些點的含義分析上,因為這些點往往隱含著某些限制條件或某些特殊的化學含義。(3)析線:正確分析曲線的走向、變化趨勢(上升、下降、平緩、轉折等),同時對走勢有轉折變化的曲線,要分區(qū)段進行分析,研

4、究找出各段曲線的變化趨勢及其含義。專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法63.化學平衡圖像題的解題技巧以可逆反應aA(g)+bB(g)(1)“定一議二”原則cC(g)為例說明。在化學平衡圖像中,包括縱坐標、橫坐標和曲線所表示的三個量,確定橫坐標所示的量后,討論縱坐標與曲線的關系,或者確定縱坐標所示的量后,討論橫坐標與曲線的關系。如圖:專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法7這類圖像的分析方法是“定一議二”,當有多條曲線及兩個以上條件時,要固定其中一個條件,分析其他條件之間的關系,必要時,作一輔助線分析。(2)“先拐先平,數(shù)值大”原則在化學平衡圖像中,先出現(xiàn)拐點的反應則先

5、達到平衡,先出現(xiàn)拐點的曲線表示的溫度較高(如圖1)或壓強較大(如圖2)。專項突破7 化學反應速率和化學平衡圖像的分析方法8圖1表示T2T1,正反應是放熱反應。圖2表示p1c。4.利用“斷點”突破化學反應速率圖像(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,即出現(xiàn)“斷點”。根據(jù)“斷點”前后的速率大小,即可對外界條件的變化情況做出判斷。如圖所示,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)。專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法9(2)常見含“斷點”的速率變化圖像分析專項突破7 化學

6、反應速率和化學平衡 圖像的分析方法圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低適合正反應放熱的反應適合正反應吸熱的反應壓強增大減小增大減小適合正反應為氣體物質的量增大的反應適合正反應為氣體物質的量減小的反應105.圖像分析的七注意(1)注意曲線上的特殊點,如與坐標軸的交點,多條曲線的交點、拐點、極值點等。(2)注意曲線坡度的“平”與“陡”,并弄清其意義。(3)注意弄溫、高壓時反應速率快,有利于先達到平衡。即其他條件不變時,較高溫度或較大壓強時達到平衡所用的時間短。(4) 注意分清曲線函數(shù)的遞增性和遞減性。(5) 注意運用圖像中濃度(或物質的量)的變量關系來確定反應中化學計量數(shù)的關系,即化學計量

7、數(shù)之比等于同一時間內各反應物、生成物的濃度(或物質的量)變化量之比。專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法11(6) 對時間-速率圖像,注意分清曲線的連續(xù)性、跳躍性,是“漸變”還是“突變”,是“大變”還是“小變”,是“變大”還是“變小”,變化后是否仍然相等等情況,才可確定對應改變的條件是什么及如何改變。(7) 注意承載“立體”信息的圖像,既有相同壓強時某反應物的轉化率隨溫度變化的曲線信息,又有相同溫度時某反應物的轉化率隨壓強變化的曲線信息。從這種“立體”圖像中提取信息時注意固定一個維度,如提取轉化率隨溫度變化的信息時,需要固定壓強這個維度。而提取轉化率隨壓強變化的信息時,必須固定溫

8、度這個維度。專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法12例(2019年廣東惠州第三次調研)CO2可通過反應CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g) 來制取H2。在1.0 L密閉容器中充入CO2、CH4各1 mol,發(fā)生上述反應,測得CH4的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示:專項突破7 化學反應速率和化學平衡圖像的分析方法13(1)由圖可知,壓強p1 小于(填“大于”或“小于”,下同)p2,該反應的H大于 0。(2)當壓強為p2時,y點的v正(填“大于”“小于”或“等于”)v逆;y點對應溫度位有效數(shù)字)。大于下,該反應的平衡常數(shù)K= 163.8(保(3)實驗表明,溫度高

9、于1250 時,容器中c(CO2)c(CH4),請結合兩種反應物的性質分析可能的原因:。CH4在高溫下分解使其濃度減小,CO2較穩(wěn)定專項突破7 化學反應速率和化學平衡圖像的分析方法14【解析】(1)該反應正向為體積增大的方向,壓強越大,CH4的轉化率越小,已知相同溫度下,p1條件下的轉化率大于p2,則p1小于p2;在壓強一定時,溫度越高,CH4的轉化率越大,所以正反應為吸熱反應,H大于0。(2)壓強為p2時,在y點反應未達到平衡,則反應正向移動,所以v正大于v逆;y點對應溫度為1100 ,平衡時CH4的轉化率為80%,利用三段式法可求出平衡時各物質的濃度分別為0.2 molL-1、0.2 mo

10、lL-1、1.6 molL-1、1.6 molL-1,帶入平衡常數(shù)表達式計算出K163.8。專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法151.反應2As2S3(s)的關系如圖所示:4AsS(g)+S2(g)達到平衡時氣體總壓的對數(shù)值lg(p/kPa)與溫度(1)對應溫度下,B點的反應速率v正 (填“”“v逆。(2)A點處,氣體總壓的對數(shù)值lg(p/kPa)=0,則氣體總壓為1 kPa,AsS(g)在氣體中的145體積分數(shù)為,S (g)在氣體中的體積分數(shù)為,則AsS(g)的分壓為0.8 kPa,Sg)22(5的分壓為0.2 kPa,Kp=(0.8 kPa)40.2 kPa=8.19210

11、-2 kPa5。專項突破7 化學反應速率和化學平衡圖像的分析方法172.在密閉容器中充入5 mol CO和4 mol NO,發(fā)生反應2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)的關系。H=-746.5 kJmol-1,圖1為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強圖2圖1專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法18(1)溫度:T1 (填“”)T2。(2) 若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小,重新達到的平衡狀態(tài)可能是圖中AG點中的 A點。(3) 某研究小組探究催化劑對CO、NO轉化的影響。將NO和CO以一定的流速通過兩種不同的催化劑進行反應,相同時間內測量逸出氣體中NO

12、含量,從而確定尾氣脫氮率(NO的轉化率),結果如圖2所示。若低于200 ,圖2中曲線脫氮率隨溫度升高而變化不大的主要原因為;a點(填“是”或“不是”)對應溫度不是溫度較低時,催化劑的活性偏低下的平衡脫氮率,說明理由: 因為該反應為放熱反應,根據(jù)曲線可知,a點對應溫度的平衡脫氮率應該。更高專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法19【解析】(1)由反應知,升高溫度,平衡逆向移動,所以NO的體積分數(shù)會增大,即T1T2。(2) 若在D點對反應容器升溫的同時擴大體積使體系壓強減小,則平衡會逆向移動,NO的 體積分數(shù)增加,重新達到的平衡狀態(tài)可能是圖中A點。(3) 低于200 ,曲線脫氮率隨溫度

13、升高而變化不大的主要原因是溫度較低時(低于200),催化劑的活性偏低,對化學反應速率的影響小。a點不是對應溫度下的平衡脫氮率,因 為該反應的正反應為放熱反應,降低溫度平衡向正反應方向移動,根據(jù)曲線可知,a點對應溫度下的平衡轉化率應高于450 時,a點對應溫度的平衡脫氮率應該更高。專項突破7 化學反應速率和化學平衡圖像的分析方法203.二甲醚(CH3OCH3)重整制取H2,具有無毒、無刺激性等優(yōu)點。T 時,在恒容密閉容器中通入CH3OCH3,發(fā)生反應CH3OCH3(g)CO(g)+H2(g)+CH4(g),測得容器內初始壓強為41.6 kPa,反應過程中反應速率v(CH3OCH3)、時間t與CH3OCH3分壓p(CH3OCH3)的關系如圖所示。專項突破7 化學反應速率和化學平衡 圖像的分析方法21(1)t=400 s時,CH3OCH3的轉化率為 16%(保留2位有效數(shù)字);反應速率滿足v(CH3OCH3)=kpn(CH3OCH3),k=4.410-4s-1;400 s時v(CH3OCH3