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文檔簡介
模板03化學(xué)反應(yīng)速率與平衡圖像分析
-------------------?.一一本節(jié)導(dǎo)航—??-------------------
積?題型解讀考情分析+命題預(yù)測/技巧解讀
則.模板構(gòu)建答題模板+技巧點(diǎn)撥
技法01速率-時間圖像?技法02含量/轉(zhuǎn)化率-時間-壓強(qiáng)/溫度圖像
■Wfbr川南或含量尸涌度而靄像[■技通“比亞生產(chǎn)幣的逮率而平衡圖像一
___________________________I_________________________
通?模板運(yùn)用真題示例+模板答題+變式訓(xùn)練
赫?模板演練最新模擬、預(yù)測考向
化學(xué)反應(yīng)速率和平衡圖像題的呈現(xiàn)方式變得越來越新穎,如試題中涉及的圖像已不僅僅是速率與簡單
的化學(xué)平衡,研究體系也已不是單純的氣相體系,往往根據(jù)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn),更多的是研究復(fù)雜液相反
應(yīng)體系,坐標(biāo)參數(shù)也不再局限于時間、溫度、壓強(qiáng)、速率、轉(zhuǎn)化率、百分含量,而是有更多的變量,
像物質(zhì)的量之比、氣體分壓或離子濃度的對數(shù)或負(fù)對數(shù)等,分析投料比、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率的變化。多變
量圖象題是高考考查的一個方向和趨勢,它是指在一個圖上存在多個變量的圖象,此類題的特點(diǎn)是:
一方面信息量大,考查了讀圖能力;另一方面多變量的存在,考查了分析推理能力,在新課標(biāo)高考中
受到命題者的青睞。
◎模超的建
?答題模版
第一步:仔細(xì)審題閱讀題目獲取對解題有價值的信息,排除無效信息,并作標(biāo)記。
第二步:確定變量明確橫、縱軸代表的物理量,確定變量。
第三步:分析圖像分析不同類型的圖像的變化趨勢,選擇不同的特殊點(diǎn)或添加輔助線。
①關(guān)注曲線的走向和變化趨勢,分析變化的原因;
②關(guān)注起點(diǎn)、拐點(diǎn)、交叉點(diǎn)、平衡點(diǎn)、標(biāo)有具體坐標(biāo)的點(diǎn)、含量或轉(zhuǎn)化率相同
的點(diǎn)、終點(diǎn)、按化學(xué)計(jì)量數(shù)投料點(diǎn)的含義;
③判斷是否要作輔助線,如等溫線、等壓線、等時間線等。
第四步:綜合判斷圖表與原理整合,逐項(xiàng)分析圖表,根據(jù)相關(guān)反應(yīng)原理(特別是影響因素及使用
前提條件等)及題干信息進(jìn)行分析判斷。
?技巧點(diǎn)撥
技法01速率-時間圖像
1.常見圖像形式
(1)速率-時間圖像
常見含“斷點(diǎn)”的速率變化圖像分析
\
圖像良,*
0t010Gt
升高降低升高降低
。時刻溫度
正反應(yīng)為放熱反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱的反應(yīng)
所改變
增大減小增大減小
的條件壓強(qiáng)
正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)
當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后,若某一時刻外界條件發(fā)生改變,都可能使速率一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(diǎn)”前后的速率大小,即可對外界條件的變化情況作出判斷。
。時刻改變的條件是使用催化劑或可能加壓(僅適用于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng))。
2.析圖關(guān)鍵
①找平衡點(diǎn):c(或")保持不變的點(diǎn)。
②找出曲線變化的影響因素,若存在多種影響因素,根據(jù)曲線變化趨勢確定哪種因素是主要因素。
技法02含量/轉(zhuǎn)化率-時間-壓強(qiáng)/溫度圖像
1.常見圖像形式
圖I.為下先達(dá)到平衡,則T2>T1,溫度升高,生成物含量降低,平衡逆向移動,正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
圖II.P2下先達(dá)到平衡,則P2>m,壓強(qiáng)增大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小,說明正反應(yīng)是反應(yīng)前后分子數(shù)增
大的反應(yīng)。
圖m.生成物的百分含量不變,說明平衡不發(fā)生移動,但反應(yīng)速率a>b,故a可能使用了催化劑;若
該反應(yīng)是反應(yīng)前后分子數(shù)相等的可逆反應(yīng),a也可能是增大壓強(qiáng)(壓縮體積)。
2.析圖關(guān)鍵
(1)“先拐先平數(shù)值大”。在化學(xué)平衡圖像中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)先達(dá)到平衡,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線表示的溫
度較高、壓強(qiáng)較大或使用了催化劑。
(2)正確掌握圖像中反應(yīng)規(guī)律的判斷方法。
技法03轉(zhuǎn)化率(或含量)一溫度/壓強(qiáng)圖像
1.常見圖像形式:
(1)恒壓線圖像
當(dāng)壓強(qiáng)相等(任意一條恒壓線)時溫度升高,A的轉(zhuǎn)化率增大,平衡正向移動,這則正反應(yīng)為吸熱反
應(yīng)。
當(dāng)溫度相等時,即作垂直于橫軸的輔助線,與三條恒壓線交于三點(diǎn),這三點(diǎn)自下而上壓強(qiáng)增大,A的
妝化率增大,平衡正向移動,則正反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)。
(2)恒溫線圖像
當(dāng)溫度相等(任意一條等溫線)時,增大壓強(qiáng),A的轉(zhuǎn)化率增大,說明增大壓強(qiáng)平衡正向移動,即正反應(yīng)
是氣體體積減小的反應(yīng)。
當(dāng)壓強(qiáng)相等時,在圖3中作直線,與兩條等溫線交于兩點(diǎn),這兩點(diǎn)自下而上為降低溫度,A的轉(zhuǎn)化率增
大,說明降低溫度平衡正向移動,即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
(3)含量(轉(zhuǎn)化率)一溫度曲線
①對于反應(yīng)(aA(g)+i>B(g)
M點(diǎn)之前,溫度越高,反應(yīng)速率越大,反應(yīng)物濃度減小或生成物濃度增大;M點(diǎn)時達(dá)到平衡狀態(tài);
M點(diǎn)之后,溫度升高,反應(yīng)物濃度增大或生成物濃度減小。發(fā)生變化的原因有:
a.反應(yīng)放熱,升溫,平衡逆向移動;
b.溫度升高,催化劑活性降低,反應(yīng)速率減小,反應(yīng)可能未達(dá)到平衡狀態(tài)。
②平衡轉(zhuǎn)化率-溫度曲線
如圖所示曲線是其他條件不變時,某反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線。圖中標(biāo)出的1、2、3、4四
個點(diǎn),表示丫正>丫逆的是點(diǎn)3,表示VIE<V逆的是點(diǎn)1,而點(diǎn)2、4表示V正=^逆。
圖像曲線上的點(diǎn)全為對應(yīng)條件下的平衡點(diǎn)。
2.析圖關(guān)鍵一一關(guān)注曲線變化趨勢,采取“定一議二”法。
在化學(xué)平衡圖像中,包括縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)和曲線所表示的三個量。確定橫坐標(biāo)所表示的量,討論縱坐標(biāo)
與曲線的關(guān)系,或者確定縱坐標(biāo)所表示的量,討論橫坐標(biāo)與曲線的關(guān)系,即“定一議二”。
技法04工業(yè)生產(chǎn)中的速率和平衡圖像
1.含量/轉(zhuǎn)化率一投料比圖像
以恒溫恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng),〃A(g)+〃B(g)pC(g)+qD(g),在不同溫度平衡時生成物C的體積分
數(shù)與投料比的關(guān)系為例:
%出)
曲線上的點(diǎn)均為不同溫度下對應(yīng)投料比下的平衡點(diǎn),“(A):”(B)=a時,平衡時C的體積分?jǐn)?shù)最大。
一定條件下,用FezCh、NiO或CnCh作催化劑對燃煤煙氣進(jìn)行回收,使SO2轉(zhuǎn)化生成S。催化劑不同,其
2.溫度一選擇性圖像
以一定條件下,使用不同催化劑在相同時間內(nèi)2so2+O22sO3,SCh的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化圖像
為例。
/%
3榔
/
g
d
s
340℃左右,催化劑的催化能力較大,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率也是較大,反應(yīng)速率較快,所以選擇Fe2O3作
催化劑,最適宜溫度為340℃左右;a點(diǎn)以后,催化劑催化能力需要維持在一定的溫度下,溫度太高,催化
劑活性可能會降低。
橫板運(yùn)用
類型01時間圖像
?真題示例
1.(2023?遼寧卷)一定條件下,酸性KMnCU溶液與H2c2。4發(fā)生反應(yīng),Mn(II)起催化作用,過程中
不同價態(tài)含Mn粒子的濃度隨時間變化如下圖所示。下列說法正確的是
亳
-0—
百
題
A.Mn(A)不能氧化H2c2。4
B.隨著反應(yīng)物濃度的減小,反應(yīng)速率逐漸減小
C.該條件下,Mn(II)和Mn(VD)不能大量共存
D.總反應(yīng)為:2MnO4+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2t+8H2。
命模板答題
【答案】c
【第一步確定變量】該圖像縱坐標(biāo)為不同價態(tài)Mn的濃度,橫坐標(biāo)為時間。
【第二步分析圖像】
理?反應(yīng)物濃度的*小.到大約時開始生
Mn(H)對反應(yīng)起催化作用.I3min后
反應(yīng)速率會增大.B情誤.
LO-
-<
J8VMmVID的濃度為。后
o,<
£<才開始生成MiXll).
0o.4V<
-<
^o.o2V該條件下MmiD和
sV<
a。Mn(vn)不―大■英??
C正確
min
MnUll)的濃度先看大后濫小.說用開始反
應(yīng)生成MnUIlh后Mn(ni)被消耗生成
iMn(Il).Mn(IH)能復(fù)化HJCJO,,A錯誤.
【第三步綜合判斷】
+2+
H2c2。4為弱酸,在離子方程式中應(yīng)以化學(xué)式保留,總反應(yīng)為2MnO4+5H2C2O4+6H=2Mn+10CO2t+8H2O,
D錯誤。
1.(2023?山東卷)一定條件下,化合物E和TFAA合成H的反應(yīng)路徑如下:
已知反應(yīng)初始E的濃度為O.lOmol-L*1,TFAA的濃度為O.OSmol.L1,部分物種的濃度隨時間的變化關(guān)
系如圖所示,忽略反應(yīng)過程中的體積變化。下列說法正確的是
O
So8
(
I
j
。o6
—0
E
、o4
。
。O2
0
0.
t/sh
A.ti時刻,體系中有E存在
B.t2時刻,體系中無F存在
C.E和TFAA反應(yīng)生成F的活化能很小
D.反應(yīng)達(dá)平衡后,TFAA的濃度為0.08molLi
【答案】AC
【第一步確定變量】該圖像為部分物種的濃度隨時間的變化關(guān)系。
【第二步分析圖像】
(oc.O8
LiO6M
i二
wo.
o.OO2
o
一二*件下.化合物E和TFAA合成H的本應(yīng)路徑中,,發(fā)生三個耳左1
①E+TFAA--?F②F-----?G③G-H^TFAA
”之后的莖時H^0.02molL1.比,時TFAA的濃盤份為O.則表明O.IOmollJE.戔始時的
0.08molL*TFAA.G什解生成的0.02molLiTFAA全部察扣反應(yīng).生成010moTL」F;
4I:時*H^OOXmwlL1,TFAA?*j006mulL'1.GA0.01m?lL1,WJF^OOInwlL1.
【第三步綜合判斷】
ti時亥!],H的濃度小于0.02moH/i,此時反應(yīng)③生成F的濃度小于0.02molLL參加反應(yīng)①的H的濃度
小于0.1mol-LT,則參加反應(yīng)E的濃度小于0.1molLL所以體系中有E存在,A正確;
B.t2時亥!J,H為0.08mol-L-i,TFAA為0.06molLi,G為0.01molLL則F為0.01mollA所以體系中
有F存在,B不正確;
ti之后的某時刻,H為0.02moH/,此時TFAA的濃度仍為0,表明此時E和TFAA完全反應(yīng)生成F,所
以E和TFAA生成F的反應(yīng)速率快,反應(yīng)的活化能很小,C正確;
D.在t2時亥!),H為0.08molL-i,TFAA為0.06molL」,G為0.01moHAF為0.01mollA只有F、G
全部轉(zhuǎn)化為H和TFAA時,TFAA的濃度才能為0.08molLi,而GH+TFAA為可逆反應(yīng),所以反應(yīng)達(dá)
平衡后,TFAA的濃度一定小于0.08moH/i,D不正確;
2.(2024?黑吉遼卷)異山梨醇是一種由生物質(zhì)制備的高附加值化學(xué)品,150℃時其制備過程及相關(guān)物
質(zhì)濃度隨時間變化如圖所示,15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯誤的是
A.3h時,反應(yīng)②正、逆反應(yīng)速率相等
B.該溫度下的平衡常數(shù):①〉②
C.0~3h平均速率(異山梨醇)=0.014mol.kg1.hl
D.反應(yīng)②加入催化劑不改變其平衡轉(zhuǎn)化率
【答案】A
【解析】A.由圖可知,3小時后異山梨醇濃度繼續(xù)增大,15h后異山梨醇濃度才不再變化,所以3h時,
反應(yīng)②未達(dá)到平衡狀態(tài),即正、逆反應(yīng)速率不相等,故A錯誤;
B.圖像顯示該溫度下,15h后所有物質(zhì)濃度都不再變化,且此時山梨醇轉(zhuǎn)化完全,即反應(yīng)充分,而1,4-失
水山梨醇仍有剩余,即反應(yīng)②正向進(jìn)行程度小于反應(yīng)①、反應(yīng)限度小于反應(yīng)①,所以該溫度下的平衡常
數(shù):①〉②,故B正確;
C.由圖可知,在0~3h內(nèi)異山梨醇的濃度變化量為0.042mol/kg,所以平均速率(異山梨醇)=
0.042〃?。//的=00]4moi.kg」.仁,故C正確;
3h
D.催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率,不能改變物質(zhì)平衡轉(zhuǎn)化率,所以反應(yīng)②加入催化劑不改變其平衡轉(zhuǎn)化
率,故D正確;
故答案為:Ao
類型02壓強(qiáng)/溫度圖像
窗真題示例
2.(2023?湖南卷)向一恒容密閉容器中加入ImolCH,和一定量的H?。,發(fā)生反應(yīng):
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)oCH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比x(x=K次]隨溫度的變化曲線
如圖所示。下列說法錯誤的是
<X
A.xl2
B.反應(yīng)速率:Vb正<v0正
C.點(diǎn)a、b、c對應(yīng)的平衡常數(shù):Ka<Kb=Kc
D.反應(yīng)溫度為E,當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
旗誓答題
【答案】B
n(CH,)、
【第一步確定變量】CH4的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比xx=隨溫度的變化曲線。
n(H2O)?
【第二步分析圖像】
一定條件下.塔大水的濃度,能提高CH,的轉(zhuǎn)化率.
即x僦越小.CH4的輅化率植大.故即72,A1E確.
X一定二,星度升高CHa的平
南轉(zhuǎn)化率增大.說明正反應(yīng)
為吸熱反應(yīng).溫度升高平衡
正向悍動.K增大:溫度相同.
K不變,則點(diǎn)a、b.c對應(yīng)的
平慚常數(shù):"K產(chǎn)肉C正確,
【第三步綜合判斷】
該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)行時壓強(qiáng)發(fā)生改變,所以溫度一定時,當(dāng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不變時,反
應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D正確。
?變式訓(xùn)練
1.(2022?廣東卷)恒容密閉容器中,BaSCU⑸+4H2(g)BaS⑸+4比0值)在不同溫度下達(dá)平衡時,
各組分的物質(zhì)的量(〃)如圖所示。下列說法正確的是
4
起始組成:4molH,
ImdBaSO4
a
200400600800
A.該反應(yīng)的△”<()
B.a為a(H20)隨溫度的變化曲線
C.向平衡體系中充入惰性氣體,平衡不移動
D.向平衡體系中加入BaS04,H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大
【答案】C
【第一步確定變量】該圖像為各組分的物質(zhì)的量(")與溫度關(guān)系圖像。
【第二步分析圖像】
【第三步綜合判斷】
容器體積固定,向容器中充入惰性氣體,沒有改變各物質(zhì)的濃度,平衡不移動,c正確;
D.BaS04是固體,向平衡體系中加入BaSCU,不能改變其濃度,因此平衡不移動,氫氣的轉(zhuǎn)化率不變,D
錯誤。
-1-1
2.在一恒容的密閉容器中充入0.1molLCO2、0.1mol-LCH4,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+
CO2(g)^2CO(g)+2H2(g),測得CH4平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)關(guān)系如圖,下列有關(guān)說法不正確的是()
A.上述反應(yīng)的AH<0
B.壓強(qiáng):P4>P3>P2>P1
C.1100℃時該反應(yīng)的平衡常數(shù)約為1.64
D.壓強(qiáng)為p4時,在y點(diǎn):vJE>V逆
【答案】A
【解析】小、P2、P3、P4是四條等壓線,由圖像可知,壓強(qiáng)一定時,溫度越高,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越高,故
正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),AH>0,A項(xiàng)錯誤;該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),壓強(qiáng)越高,甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率越
小,故壓強(qiáng)P4>P3"2>P1,B項(xiàng)正確;壓強(qiáng)為P4、溫度為1100℃時,甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為80.00%,故平衡
1
時各物質(zhì)的濃度分別為c(CH4)=0.02molL-IC(C02)=0.02mol-L,c(CO)=0.16mol-Lbc(H2)=0.16
O.GxO.B
mol-L^1,即平衡常數(shù)K=0.02x0.02-1.64,C項(xiàng)正確;壓強(qiáng)為p4時,y點(diǎn)未達(dá)到平衡,此時Wv逆,D
項(xiàng)正確。
類型03工業(yè)生產(chǎn)中的速率和平衡圖像
施真題示例
3.(2024?湖南卷)恒壓下,向某密閉容器中充入一定量的CH30H(g)和CO(g),發(fā)生如下反應(yīng):
主反應(yīng):CH3OH(g)+CO(g)=CH3CCX)H(g)公兄
副反應(yīng):CH3OH(g)+CH3COOH(g)=CH3COOCH3(g)+H2O(g)AH2
在不同溫度下,反應(yīng)達(dá)到平衡時,測得兩種含碳產(chǎn)物的分布分?jǐn)?shù)
?。–HWOH卜“飆8器黑就OOCH/隨投料比武物質(zhì)的量之比)的變化關(guān)系如圖所示,下列
說法正確的是
L
.0-
.8-
O..6a
O..24-
……T\=503K
O.-cbx
0.J'L——T=583K
d2
-?
投料比z
n(CH,OH)
A.投料比x代表,/工」
磯CO)
B.曲線c代表乙酸的分布分?jǐn)?shù)
C.AHj<0,AH2>0
D.L、M、N三點(diǎn)的平衡常數(shù):K(L)=K(M)>K(N)
③堇版答題
【答案】D
【第一步確定變量】該圖像為在不同溫度下兩種含碳產(chǎn)物的分布分?jǐn)?shù)隨投料比x(物質(zhì)的量之比)的變化曲
線。
【第二步分析圖像】
7>F|,晶度第充也&CH,COOH)
用中畬線表示的是第將首轉(zhuǎn)金碳靖大.說,明溫堂州商主反應(yīng)的平
產(chǎn)瞥的力有分敏即分蛻力(?;正向悸動.A7/1>0.
C儲誤.
國CHQOOH).6<CH,COOCH,).
1.0
著投。比x代表則CHQHPMCO).
叫力時&CH.COOCHJ大f八時
x維大.可。作是CH,OH的置巾^...I
0.6J.*??…T-5O3KSlCHjCOOCHi),鹵7?T1可為
>.則對于主,副反應(yīng)可如生或
▲鹿抬離則*CHKOOCMJ施
e^jCHjCOOCHjM多.
小,儻明溫度升育副反應(yīng)的可
CHjCOOCM,分有力做解離.則
有堂向移動.A//:<0.
曲線?或曲頻b聶TCHJCOOC'HJ
分有分'ft.曲坨c武由線&表求
CHjCOOH》希分敏據(jù).比分析,投料比x代&ECO'MCHiOH).曲
可赳AB均正輔.可包如ifc.fi設(shè)?占堆b表示ECHjCOOH卜曲線,c&由”,d
錯凄.ftT6(CH,COOCH,>.故A錯誤.H錯謖
【第三步綜合判斷】
L、M、N三點(diǎn)對應(yīng)副反應(yīng)AHzO,且TN>AI=7L,升高溫度平衡逆向移動,K(L)=K(M)=K(N),D正確。
O變式訓(xùn)練
1.(2022?江蘇卷)乙醇-水催化重整可獲得H2。其主要反應(yīng)為C2H50H(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)
1
A/f=173.3kJ?mol-;CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH=41.2kJ?molL
在1.0X105pa、w始(C2H5OH):w始(H2O)=1:3時,若僅考慮上述反應(yīng),平衡時CCh和CO的選擇性及H2
的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖所示。
CO的選擇性=-——X100%,下列說法正確的是
n生成(C02)+n生成(CO)
A.圖中曲線①表示平衡時H2產(chǎn)率隨溫度的變化
B.升高溫度,平衡時CO的選擇性增大
C.一定溫度下,增大'/口可提高乙醇平衡轉(zhuǎn)化率
n(H2O)
D.一定溫度下,加入CaO(s)或選用高效催化劑,均能提高平衡時H2產(chǎn)率
【答案】B
【分析】根據(jù)已知反應(yīng)①C2H50H(g)+3H2O(g)=2CC)2(g)+6H2(g)△H=173.3kJ-mo『,反應(yīng)②
1
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AHMl.2kJ.moF,且反應(yīng)①的熱效應(yīng)更大,溫度升高的時候?qū)Ψ磻?yīng)①影響更
大一些,根據(jù)選擇性的含義,升溫時co選擇性增大,同時CO2的選擇性減小,所以圖中③代表co的選
擇性,①代表C02的選擇性,②代表H2的產(chǎn)率,以此解題。
【解析】A.由分析可知②代表H2的產(chǎn)率,故A錯誤;
B.由分析可知升高溫度,平衡時CO的選擇性增大,故B正確;
n(C,H,OH)
C.一定溫度下,增大丁山,可以認(rèn)為開始時水蒸氣物質(zhì)的量不變,增大乙醇物質(zhì)的量,乙醇的平
衡轉(zhuǎn)化率降低,故C錯誤;
D.加入CaO(s)或者選用高效催化劑,不會影響平衡時H2產(chǎn)率,故D錯誤;
故選B。
【答案】D
【第一步確定變量】該圖像為平衡時CO2和CO的選擇性及H2的產(chǎn)率隨溫度的變化。
【第二步分析圖像】
根據(jù)已知反應(yīng)①C2H50H(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)△H=173.3kJ-moH;@CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
△8=4L2kTmoH。且反應(yīng)①的熱效應(yīng)更大,溫度升高時對反應(yīng)①影響更大一些,根據(jù)選擇性的含義,升溫
時CO選擇性增大,同時CO2的選擇性減小,所以圖中③代表CO的選擇性,①代表COz的選擇性,②代
表H2的產(chǎn)率。故A錯誤,B錯誤。
【第三步綜合判斷】
n(CHOH).
一定溫度下,增大一元,大s一,可以認(rèn)為開始時水蒸氣物質(zhì)的量不變,增大乙醇物質(zhì)的量,乙醇的平衡轉(zhuǎn)
化率降低,故C錯誤;加入CaO(s)或者選用高效催化劑,不會影響平衡時H2產(chǎn)率,故D錯誤。
2.(2024.江蘇卷)二氧化碳加氫制甲醇的過程中的主要反應(yīng)(忽略其他副反應(yīng))為:
①CC)2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH,=41.2kJmor'
②CO(g)+2H/g)=CH3OH(g)AH2
225℃、8xlO6PaT,將一定比例CO?、上混合氣勻速通過裝有催化劑的絕熱反應(yīng)管。裝置及Li、
L2、L3…位點(diǎn)處(相鄰位點(diǎn)距離相同)的氣體溫度、CO和CH30H的體積分?jǐn)?shù)如圖所示。下列說法正確的是
、-?
C02H2LLL3
混合氣IIIIIII
絕熱反應(yīng)管
(容器內(nèi)與外界沒有熱量交換)
A.L4處與L5處反應(yīng)①的平衡常數(shù)K相等
B.反應(yīng)②的焰變AH2>。
C.L6處的H2。的體積分?jǐn)?shù)大于L5處
D.混合氣從起始到通過Li處,CO的生成速率小于CHQH的生成速率
【答案】C
【解析】L4處與L5處的溫度不同,故反應(yīng)①的平衡常數(shù)K不相等,A錯誤;由圖像可知,L「L3溫度在升
高,該裝置為絕熱裝置,反應(yīng)①為吸熱反應(yīng),所以反應(yīng)②為放熱反應(yīng),AH2<0,B錯誤;從L5到L6,甲醇
的體積分?jǐn)?shù)逐漸增加,說明反應(yīng)②在向右進(jìn)行,反應(yīng)②消耗CO,而CO體積分?jǐn)?shù)沒有明顯變化,說明反
應(yīng)①也在向右進(jìn)行,反應(yīng)①為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),其向右進(jìn)行時,n(H2O)增大,反應(yīng)②為氣體分子
數(shù)減小的反應(yīng),且沒有H2O的消耗與生成,故n總減小而n(HzO)增加,即H2O的體積分?jǐn)?shù)會增大,故
L6處的H2O的體積分?jǐn)?shù)大于L5處,C正確;Li處CO的體積分?jǐn)?shù)大于CH3OH,說明生成的CO的物質(zhì)
的量大于CH3OH,兩者反應(yīng)時間相同,說明CO的生成速率大于CH30H的生成速率,D錯誤。
心梗極演煉
1.生產(chǎn)硫酸的主要反應(yīng):2so2(g)+O2(g)=2SC)3(g)AH<0o圖中£(%、L*、X可分別代表壓強(qiáng)或溫
度。下列說法正確的是()
%
/
新
W80
解60
期40
中
O20
S
0
A.X代表壓強(qiáng)
B.LI>L2
C.A、B兩點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù)相同
D.一定溫度下,當(dāng)混合氣中n(SO2):”(Ch):〃(SO3)=2:1:2時,反應(yīng)一定達(dá)到平衡
【答案】B
【解析】若X代表壓強(qiáng),則L代表溫度,溫度相同時,增大壓強(qiáng),平衡正向移動,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,
與圖像不符合,A錯誤;結(jié)合A項(xiàng)分析推知,X代表溫度,工代表壓強(qiáng),溫度相同時,增大壓強(qiáng),平衡正向
移動,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大,則壓強(qiáng):心>七,B正確;A、B兩點(diǎn)的溫度不同,平衡常數(shù)不同,C錯誤;
溫度一定,達(dá)到平衡狀態(tài)時,W(SO2)、”(O2)和“(SO3)均保持不變,但其比值不一定等于對應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之
比,D錯誤。
2.一定條件下合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)^CH2=CH2(g)+4H2O(g);已知溫度對CO2的平衡轉(zhuǎn)化率
和催化劑催化效率的影響如圖,下列說法不正確的是()
B.平衡常數(shù):KM>KN
C.生成乙烯的速率:v(N)一定大于v(M)
D.當(dāng)溫度高于250℃,升高溫度,催化劑的催化效率降低
【答案】C
【解析】升高溫度,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低,說明平衡逆向移動,則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A正確;該反應(yīng)的
正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡常數(shù)減小,B正確;化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快,催化劑在250℃時催
化活性最高,溫度繼續(xù)升高,其催化效率降低,所以可N)有可能小于v(M),C錯誤,D正確。
3.一定條件下,用FezCh、NiO或CnCh作催化劑對燃煤煙氣進(jìn)行回收,使SCh轉(zhuǎn)化生成S。催化劑不
同,其他條件相同(濃度、溫度、壓強(qiáng)了情況下,相同時間內(nèi)SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖,下列說法
不正確的是()
%
/
郴
與
g窗
d
s
反應(yīng)溫度/七
A.不考慮催化劑價格因素,選擇FezCh作催化劑可以節(jié)約能源
B.選擇FezCh作催化劑,最適宜溫度為340℃左右
C.a點(diǎn)后SO2的轉(zhuǎn)化率減小的原因可能是溫度升高催化劑活性降低
D.其他條件相同的情況下,選擇CnCh作催化劑,SCh的平衡轉(zhuǎn)化率最小
【答案】D
【解析】根據(jù)圖像可知,當(dāng)溫度在340℃時,在FezCh作催化劑條件下,SCh的轉(zhuǎn)化率最大,可以節(jié)約能源,
故A正確;340℃左右,催化劑的催化能力較大,二氧化硫的轉(zhuǎn)化率也是較大,反應(yīng)速率較快,所以選擇
FezCh作催化劑,最適宜溫度為340℃左右,故B正確;催化劑催化能力需要維持在一定的溫度下,溫度
太高,催化劑活性可能會降低,故C正確;催化劑只對速率有影響,對平衡轉(zhuǎn)化率沒有影響,故D錯誤。
4.反應(yīng)Si(s)+3HCl(g)^SiHCl3(g)+H2(g)AH是工業(yè)上制備高純硅的重要中間過程。一定壓強(qiáng)下,
起始投入原料導(dǎo)喝匕的值和溫度與SiHCb的平衡產(chǎn)率的變化關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是()
“(HC1)=3
n(Si)
"(HCl)
n(Si)
“(HC1)_7
n(Si)
溫度/七
A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),AH<0
B.M、N點(diǎn)SiHCb的分壓:M>N
C.的值越大SiHCb平衡產(chǎn)率越高
”n,(氏Si)
D.M、N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率:VM>VN
【答案】C
【解析】溫度升高,SiHCb的平衡產(chǎn)率減小,AH<0,A項(xiàng)正確;對應(yīng)氣體壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,
由題圖可知,M、N點(diǎn)SiHCb的平衡產(chǎn)率M>N,所以M、N點(diǎn)SiHCb的分壓:M>N,B項(xiàng)正確;由題
n(HC1)
圖可知,n(Si)的值增大至7時,SiHCb的平衡產(chǎn)率降低至接近于0,C項(xiàng)錯誤;M點(diǎn)溫度較高,
SiHCb濃度較大,逆反應(yīng)速率VM>VN,D項(xiàng)正確。
5.一定條件下,6H2(g)+2CO2(g)^C2H5OH(g)+3H2O(g),CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖所示,對
a、b、c三點(diǎn)對應(yīng)情況的分析,合理的是()
70%
60%
50%
40%
30%
20%
0
010%
500600700800溫度/K
反應(yīng)物起始物質(zhì)的量之比:
曲線I:n(H2)/n(CO2)=2
曲線H:n(H2)/n(CO2)=1.5
A.CO2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù):a>b
B.C2H50H體積分?jǐn)?shù):a<c
C.平衡常數(shù):Ka>&>Kb
D.反應(yīng)速率:Va(CO2)<Vb(CO2)
【答案】D
【解析】A.a、b點(diǎn)均在曲線I上,由題圖可知升高溫度CO?平衡轉(zhuǎn)化率減小,可知升高溫度平衡逆向移
動,則CO2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù):a<b,故A錯誤;B.a、c點(diǎn)溫度相同,增大氫氣的量平衡正向移動,則C2H50H
物質(zhì)的量分?jǐn)?shù):a>c,故B錯誤;C.K與溫度有關(guān),且正反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度越高K越小,則平衡常數(shù):
Ka=K>Kb,故C錯誤;D.a、b點(diǎn)只有溫度不同,溫度越高、反應(yīng)速率越快,則反應(yīng)速率:%(CO2)<Vb(CO2),
故D正確。
6.在恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):2co2(g)+6H2(g)=C2H50H(g)+3H2O(g)在某壓強(qiáng)下起始時按
不同氫碳比黑長投料(如圖中曲線①②③),測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示,下列有關(guān)
說法正確的是()
A.該反應(yīng)的AH>0
B.氫碳比:①<②〈③
C.其他條件不變的情況下,增大容器的體積可提高CO2的轉(zhuǎn)化率
D.若起始CO2的濃度為2moi1一J上為4moiLr,在圖中曲線③氫碳比條件下進(jìn)行,則400K時該
反應(yīng)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,C02的轉(zhuǎn)化率降低,說明升高溫度,平
衡向逆反應(yīng)方向移動,因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng),AH<0,A錯誤;氫碳比越大,CO2的轉(zhuǎn)化率越高,根據(jù)圖
像可知,在溫度相等的條件下,CO2的轉(zhuǎn)化率:①,②〉③,則氫碳比:①,②>③,B錯誤;正反應(yīng)是氣體體
積減小的反應(yīng),因此其他條件不變的情況下,縮小容器的體積,壓強(qiáng)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動,可提高
C02的轉(zhuǎn)化率,C錯誤;根據(jù)圖像可知,400K時曲線③中C02的轉(zhuǎn)化率是50%,這說明消耗CO21moi1一
I則消耗氫氣3moi?匚1,生成乙醇和水蒸氣分別是0.5mol]—I1.5mol-L1,剩余CO2和氫氣分別是1mol-L
nCxiS3
1mol.L-1,該溫度下平衡常數(shù)K=H.7,D正確。
iA1
7.恒壓下,NO和02在起始濃度一定的條件下發(fā)生反應(yīng),在相同時間內(nèi),測得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為
NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實(shí)線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。下列說法不正確
%
/
3酷
港
O
N
溫度/七
A.反應(yīng)2NO(g)+O2(g)a2NCh(g)的AH<0
B.圖中X點(diǎn)所示條件下,由于測定時間較短,反應(yīng)未達(dá)到平衡
C.從X—Y過程中,平衡逆向移動,。2的質(zhì)量減少
D.380℃下,c平衡(02)=5.0x10-4moiL-,NO平衡轉(zhuǎn)化率為50%,則平衡常數(shù)K=2000
【答案】c
【解析】依據(jù)圖中虛線,NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而下降,說明升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動,則
該反應(yīng)是放熱反應(yīng),AH<0,故A正確;點(diǎn)X在虛線下面,說明反應(yīng)未達(dá)到化學(xué)平衡,故B正確;從X—Y
過程中,NO轉(zhuǎn)化率下降,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動,02的質(zhì)量應(yīng)該增大,故C錯誤;
2NO(g)+O2(g)02NO2(g)
起始(moLL-i)Xyo
轉(zhuǎn)化(moLL-)0.5x0.25x0.5x
平衡(moLLr)0.5x5.0x10-4o.5x
c2(NO)(0.5X)24丁會
K=2
(?(NO)-c(O2)=(0.5x)2x5.0x10-4=2000,故D正確。
8.CO2經(jīng)催化加氫可合成乙烯:2co2(g)+6H2(g)nC2H4(g)+4H2O(g)。0.1MPa時,按“(CCh)"儂)
=1:3投料,測得不同溫度下平衡時體系中各物質(zhì)濃度的關(guān)系如圖,下列敘述不正確的是()
A.該反應(yīng)的△“<()
B.曲線b代表H2O的濃度變化
C.N點(diǎn)和M點(diǎn)所處的狀態(tài)c(H2)不一樣
D.其他條件不變,Ti℃>0.2MPa下反應(yīng)達(dá)平衡時c(H2)比M點(diǎn)大
【答案】C
【解析】溫度升高,%的濃度增大,平衡左移,故逆向吸熱,正向放熱,NHV0,則曲線a為CO2的濃度
變化,根據(jù)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)的比例關(guān)系,可知曲線b為H2O的濃度變化,曲線c為C2H4的濃度變化,
故A、B正確;N點(diǎn)和M點(diǎn)均處于7TC下,所處的狀態(tài)以巴)是一樣的,C項(xiàng)錯誤;其他條件不變,八℃、
0.2MPa相對0.1MPa,增大了壓強(qiáng),體積減小,c(H2)增大,反應(yīng)達(dá)平衡時c(H2)比M點(diǎn)大,故D項(xiàng)錯誤。
9.CO?的回收和利用是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的有效途徑。在一恒容密閉反應(yīng)器中充入體積之比為1:1的CO?
和H.發(fā)生反應(yīng):①CC)2(g)+H2(g).HCOOH(g)△H[=+31.2kJ-mo「,②
CO2(g)+H2(g).CO(g)+H2O(g)AH2=+41.2kJ-mor'o在相同時間內(nèi),CO?的轉(zhuǎn)化率、HCOOH的選
n(HCOOH)
擇性[HCOOH的選擇性=〃(HC\OH)+n乂100%〕與溫度的關(guān)系如圖所示。下列敘述錯誤的是
10
40o
%95
、35
般901
附3085
根^
S2580^
H75
O200
O700
J15
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