高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件：化學(xué)速率平衡圖表分析與數(shù)據(jù)處理

專題六化學(xué)速率平衡圖表分析與數(shù)據(jù)處理【考情分析】從近幾年看，化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的考查，試題的創(chuàng)新性、探究性逐年提升，如：考查問題多樣化的平衡圖像問題，通過設(shè)計(jì)新穎的速率、平衡計(jì)算以及通過圖像、表格獲取信息、數(shù)據(jù)等試題在情境上、取材上都有所創(chuàng)新，而且化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡還與元素化合物知識(shí)相互聯(lián)系，綜合考查，并且兩者的結(jié)合也日趨緊密。如2015·全國卷Ⅰ·28，2016·全國卷Ⅱ·27，2017·全國卷Ⅰ·28，2018·全國卷Ⅰ·28，2018·全國卷Ⅱ·27等。1.常見速率、平衡圖像(1)物質(zhì)的量(或濃度)－時(shí)間圖像例如，某溫度時(shí)，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。(2)含量—時(shí)間—溫度(壓強(qiáng))常見形式有如下幾種。(C%指生成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；B%指某反應(yīng)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù))(3)恒壓(溫)的圖像分析該類圖像的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(α)，橫坐標(biāo)為溫度(T)或壓強(qiáng)(p)，常見類型如下所示：如圖2所示曲線是其他條件不變時(shí)，某反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)的關(guān)系曲線，圖中標(biāo)出的1、2、3、4四個(gè)點(diǎn)，表示v正＞v逆的點(diǎn)是3，表示v正＜v逆的點(diǎn)是1，而2、4點(diǎn)表示v正＝v逆。2.解答化學(xué)平衡圖像題兩個(gè)原則和三個(gè)步驟(1)兩個(gè)原則①先拐先平。例如，在轉(zhuǎn)化率—時(shí)間圖上，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡，此時(shí)推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強(qiáng)高。②定一論二。當(dāng)圖像中有三個(gè)量時(shí)，先確定一個(gè)量不變再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系。(2)三個(gè)步驟①看懂圖像：看圖像要五看。一看面，即看清橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；二看線，即看線的走向、變化趨勢；三看點(diǎn)，即看曲線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、原點(diǎn)、極值點(diǎn)等；四看要不要作輔助線、如等溫線、等壓線；五看定量圖像中有關(guān)量的多少。②聯(lián)想規(guī)律：聯(lián)想外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律。③推理判斷：結(jié)合題中給定的化學(xué)反應(yīng)和圖像中的相關(guān)信息，根據(jù)有關(guān)知識(shí)規(guī)律分析作出判斷?？键c(diǎn)指導(dǎo)1化學(xué)平衡中的表格數(shù)據(jù)處理【典例1】

(海南高考)硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下發(fā)生水解反應(yīng)：t/s0120180240330530600700800α/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(1)列式計(jì)算該反應(yīng)在120～180s與180～240s區(qū)間的平均反應(yīng)速率___________________________、________________________；比較兩者大小可得出的結(jié)論是___________________________________________。(2)列式計(jì)算15℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)___________________________________。(3)為提高O2NC6H4COOC2H5的平衡轉(zhuǎn)化率，除可適當(dāng)控制反應(yīng)溫度外，還可采取的措施有_______________________________________________________(要求寫出兩條)?！窘忸}指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)表格數(shù)據(jù)的處理。(2)化學(xué)反應(yīng)速率及化學(xué)平衡移動(dòng)的影響因素。(3)化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用。(3)提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，除了控制溫度外，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)(溶液間進(jìn)行的反應(yīng))，壓強(qiáng)不能改變平衡，因此可以增大另一種反應(yīng)物的濃度提高轉(zhuǎn)化率，還可以減少生成物濃度(即移走生成物)增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練】1.(廣東高考)H2O2是一種綠色氧化還原試劑，在化學(xué)研究中應(yīng)用廣泛。

(1)某小組擬在同濃度Fe3＋的催化下，探究H2O2濃度對(duì)H2O2分解反應(yīng)速率的影響。限選試劑與儀器：30%H2O2、0.1mol·L－1Fe2(SO4)3、蒸餾水、錐形瓶、雙孔塞、水槽、膠管、玻璃導(dǎo)管、量筒、秒表、恒溫水浴槽、注射器。①寫出本實(shí)驗(yàn)H2O2分解反應(yīng)方程式并標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：_____________________________________________________________________。②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案：在不同H2O2濃度下，測定________(要求所測得的數(shù)據(jù)能直接體現(xiàn)反應(yīng)速率大小)。

③設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，完成如圖所示的裝置示意圖。④參照下表格式，擬定實(shí)驗(yàn)表格，完整體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)方案(列出所選試劑體積、需記錄的待測物理量和所擬定的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)用字母表示)。

(2)利用圖(a)和圖(b)中的信息，按下圖(c)裝置(連通的A、B瓶中已充有NO2氣體)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?？捎^察到B瓶中氣體顏色比A瓶中的________(填“深”或“淺”)，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。

物理量實(shí)驗(yàn)序號(hào)V[0.1mol·L－1Fe2(SO4)3]/mL

……1a

……2a

……③④

V(H2O2)/mLV(H2O)/mLV(O2)mLt/s1

b2bed2

2bbef或

V(H2O2)/mLV(H2O)/mLt/sV(O2)mL1

b2bed2

2bbef考點(diǎn)指導(dǎo)2速率、平衡圖像分析請回答下列問題：(1)反應(yīng)Ⅰ能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是___________________________________________。

(2)對(duì)于氣體參與的反應(yīng)，表示平衡常數(shù)Kp時(shí)用氣體組分(B)的平衡壓強(qiáng)p(B)代替該氣體物質(zhì)的量濃度c(B)，則反應(yīng)Ⅱ的Kp＝________(用表達(dá)式表示)。

(3)假設(shè)某溫度下，反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，則下列反應(yīng)過程能量變化示意圖正確的是________。(4)通過監(jiān)測反應(yīng)體系中氣體濃度的變化可判斷反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ是否同時(shí)發(fā)生，理由是_____________________________________________________________________。

(5)圖1為實(shí)驗(yàn)測得不同溫度下反應(yīng)體系中CO初始體積百分?jǐn)?shù)與平衡時(shí)固體產(chǎn)物中CaS質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的關(guān)系曲線。則降低該反應(yīng)體系中SO2生成量的措施有________。

A.向該反應(yīng)體系中投入石灰石

B.在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度

C.提高CO的初始體積百分?jǐn)?shù)

D.提高反應(yīng)體系的溫度

(6)恒溫恒容條件下，假設(shè)反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ同時(shí)發(fā)生，且v1＞v2，請?jiān)趫D2中畫出反應(yīng)體系中c(SO2)隨時(shí)間t變化的總趨勢圖。(5)A項(xiàng)，向該反應(yīng)體系中投入石灰石，分解產(chǎn)生CO2，使反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)，可降低體系中SO2的生成量，正確；由圖可知，當(dāng)CO初始體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，溫度越低，CaS質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，由此可知，在合適的溫度區(qū)間內(nèi)控制較低的反應(yīng)溫度，能減小SO2的生成量，B正確，D錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由圖可看出，提高CO的初始體積百分?jǐn)?shù)曲線呈上升趨勢，CaS的含量升高，生成SO2的量將降低，正確。(6)隨著反應(yīng)Ⅰ的進(jìn)行，c(SO2)逐漸增加，當(dāng)反應(yīng)Ⅰ剛達(dá)到平衡時(shí)c(SO2)最大，又由于反應(yīng)Ⅰ的速率(v1)大于反應(yīng)Ⅱ的速率(v2)，反應(yīng)Ⅰ先達(dá)到平衡，隨著反應(yīng)Ⅱ的進(jìn)行，CO2的濃度不斷增大，使反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動(dòng)，SO2的濃度將逐漸減少至反應(yīng)Ⅱ達(dá)到平衡時(shí)不再變化，圖像見答案。【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)注意以下四點(diǎn)：(1)活化能對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(2)化學(xué)平衡常數(shù)的多維表示方法(3)圖像的審讀及解題信息的獲取。(4)做圖能力的訓(xùn)練?！緦?duì)點(diǎn)訓(xùn)練】2.(新課標(biāo)全國卷)乙醇是重要的有機(jī)化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。回答下列問題：

甲醇制烯烴反應(yīng)2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－29.1kJ·mol－1乙醇異構(gòu)化反應(yīng)C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。與間接水合法相比，氣相直接水合法的優(yōu)點(diǎn)是____________________________________________________________________________________________________。(3)下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系(其中nH2O∶nC2H4＝1∶1)。①列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。②圖中壓強(qiáng)p1、p2、p3、p4的大小順序?yàn)開_____________，理由是_____________________________________________________________________________________。③氣相直接水合法常用的工藝條件為：磷酸/硅藻土為催化劑，反應(yīng)溫度290℃、壓強(qiáng)6.9MPa，n(H2O)∶n(C2H4)＝0.6∶1。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%。若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有________、________。解析(1)乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成C2H5OSO3H，C2H5OSO3H與水反應(yīng)生成CH3CH2OH，根據(jù)原子守恒配平，即可得相應(yīng)化學(xué)方程式：CH2===CH2＋H2SO4(濃)―→C2H5OSO3H，C2H5OSO3H＋H2O―→C2H5OH＋H2SO4。(2)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH1＝－23.9kJ·mol－1

①2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－29.1kJ·mol－1

②C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1

③根據(jù)蓋斯定律，由①－②－③得：C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)ΔH＝－45.5kJ·mol－1。濃硫酸具有強(qiáng)腐蝕性，且濃硫酸與有機(jī)物反應(yīng)常伴有副反應(yīng)，產(chǎn)生SO2、CO2等氣體，直接水合反應(yīng)過程中沒有用到濃硫酸，故可有效避免對(duì)設(shè)備