资源简介

(共80张PPT)
新
教
材
第八章 化学反应速率与化学平衡
第50讲 常考化学反应速率和化学平衡图像的分析
复习目标
学会分析与化学反应速率和化学平衡相关的图像，能解答化学反应原理的相关问题。
内容索引
类型一 速率－时间图像
真题演练 明确考向
类型二 反应进程折线图
类型三 恒压(或恒温)线
类型四 投料比—转化率相关图像
热点强化19
化学反应速率和化学平衡简答题
专项突破
归纳整合
类型一 速率－时间图像
一、浓度 - 时间图：
A
B
C
t
c
0.4
0.3
0.2
0.1
1)写出化学反应方程式：
2)求反应物的转化率：
5A 3B+2C
A的转化率=62.5%
归纳整合
1.何为反应物、生成物
2.反应物、生成物计量数关系
3.是否为可逆反应
浓度—时间图像的关键:
例题1.今有正反应放热的可逆反应，若反应开始经t1s后达平衡，在t2s时由于反应条件改变，使平衡破坏，到t3s时又达平衡，如右图所示：
(1)该反应的化学方程式为_____________
(2)分析从t2到t3时曲线改变的原因是（ ）
A、增大了X或Y的浓度
B、使用了催化剂
C、升高了反应温度
D、缩小体积，使体系压强增大
E、扩大体积，使体系压强减小
X+Y Z
C
(假设X、Y、Z均为气体)
二、速度-时间(ⅴ-t)图：
t
v
v正
v逆
t1 t2
引起平衡移动的因素是 ，平衡 将向 方向移动。
增大反应物浓度
正
t
v
v正
v逆
t1 t2
引起平衡移动的因素是 ，平衡 将向 方向移动。
减小生成物浓度
正
归纳整合
“渐变”类速率—时间图像
已知对某一平衡改变温度时有如下图变化，则温度的变化是 (升高或降低)，平衡向 反应方向移动，正反应是 热反应。
t1 t2
t
v
v正
v逆
升高
正
吸
若对一正反应吸热的可逆反应平衡后降低温度，画出平衡移动过程中的 v - t 图。
t1 t2
t
v
v逆
v正
“断点”类速率—时间图像
对于mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，改变压强时有如下图变化，
则压强变化是 (增大或减小)，平衡向 反应方向移动，
m+n p+q(填>、<或=)。
v逆
t1 t2
t
v
v正
增大
逆
<
若对以上反应已知m+n>p+q，平衡后降低压强时，画出相关的 v – t 图。
t1 t2
t
v
v逆
v正
由于v正、v逆均有不同程度的增大，引起平衡移动的因素可能是 a.升高温度 b.增大压强。
v逆
t1 t2
t
v
v正
对于反应A(g)+3B(g) 2C(g)+D(g)(正反应放热)有如下图所示的变化，请分析引起平衡移动的因素可能是什么？并说明理由。
增大压强平衡向正反应方向移动，与图示不相符。
升高温度平衡向逆反应方向移动，与图示相符
√
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)有如下图所示的变化，请分析t1时的改变因素可能是什么？并说明理由。
v逆
t1
t
v
v正
由于v正、v逆相同程度的增大，
t1时的改变因素可能是
a.加入(正)催化剂
b.当m + n = p + q时增大压强。
平衡没有移动。
归纳整理：
ⅴ-t图像的判断方法：
①无断点，肯定是改变 。
②有断点，可能是改变 ， 也可能是改变 。
t
v
v正
v逆
t1 t2
v逆
t1 t2
t
v
v正
v′逆
t1
t
v
v′正
=
v′逆
v′正
=
③若
可能是使用 ;
气体体积不变的反应,改变 。
浓度
压强
温度
催化剂
压强
关键能力
专项突破
1.一密闭体系中发生反应：N2+3H2 2NH3 (△H＜0)。达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题：
(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母，下同)。
A.t0～t1　　　B.t1～t2 C.t2～t3
D.t3～t4 E.t4～t5 F.t5～t6
ACDF
(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度
D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气
t1时刻___；t3时刻__；t4时刻___。
C
E
B
T升高
催化剂
减压
关键能力
专项突破
1.一密闭体系中发生反应：N2+3H2 2NH3 (△H＜0)。达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题：
T升高
催化剂
减压
(3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是______。
A.t0～t1 B.t2～t3
C.t3～t4 D.t5～t6
A
关键能力
专项突破
1.一密闭体系中发生反应：N2+3H2 2NH3 (△H＜0)。达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题：
T升高
催化剂
减压
(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。
2.可逆反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件,化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是
A.维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)
B.维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)
C.维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度
D.维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar
B
只逆反应速率增大
v逆增大
体系容积增大导致v正减小
√
v正、v逆都增大
反应物和生成物浓度都不变， v正、v逆都不变
专项突破
归纳整合
类型二 反应进程折线图
即，物质的量(浓度、百分含量、转化率等)—时间-温度(或压强)图
由图推断正反应为 反应
某物质的转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图：
t
A的转化率
T1
T2
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
t
B的百分含量
P1
P2
由图推断m+n p+q的相对大小
观察下列各图，可以得出什么结论？
判断方法：“先拐先平，条件高”
T1 T2
P1 P2
吸热
>
<
>
温度越高
A的转化率越高
由图可知
吸热反应方向
正反应方向
高
低
小
大
t
T1
T2
A%
C%
t
P1
P2
由图推断正反应为 反应
T1 T2
由图推断m+n p+q的相对大小
P1 P2
>
放热
>
=
高
低
某物质的转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图：
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
观察下列各图，可以得出什么结论？
判断方法：“先拐先平，条件高”
答案
例2　现将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中，控制反应温度为T1℃
[N2O4(g) 2NO2(g) ΔH>0]，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图,画出0～t2时段，c(NO2)随t变化曲线。保持其他条件不变，改变反应温度为T2(T2＞T1)，再次画出0～t2时段，c(NO2)随t变化趋势的曲线。
[步步高P222]
N2O4(g) 2NO2(g)
0.03
0.06
随着温度的升高，该反应平衡正向移动，且反应速率增大，达到平衡的时间缩短
NO2
ΔH >0
关键能力
专项突破
1.已知某可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t)时，温度(T)和压强(p)与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是
A.T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应
B.T1＞T2，p 1＜p2，m＋n＞p，吸热反应
C.T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应
D.T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应
D
(1)用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的平均反应速率v(A)＝ 。
0.02 mol·L－1·min－1
2.向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：
xA(g)＋2B(s) yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：
A(g)
C(g)
解析:
2.向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：
xA(g)＋2B(s) yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：
A(g)
(2)根据图像可确定x∶y＝______。
1∶2
A减少量为0.20 mol·L－1
0～10 min内
C增加量为0.40 mol·L－1
(3)0～10 min容器内压强______
(填“变大”“不变”或“变小”)。
变大
A(g)＋2B(s) 2C(g)
气体分子数增大的反应
C(g)
2.向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：
xA(g)＋2B(s) yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：
A(g)
(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是_____(填序号，下同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是____。
①减压　②增大A的浓度　③增大C的量
④升温　⑤降温　 ⑥加催化剂
④⑥
④
10 min时,A、C的浓度瞬时不变且随后反应速率加快
16 min时,A、C的浓度瞬时不变,且随后A的浓度逐渐增大,C的浓度逐渐减小
说明平衡逆向移动且反应速率增大
升温
C(g)
2.向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：
xA(g)＋2B(s) yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：
A(g)
(5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，
平衡Ⅱ平衡常数为K2，则K1___K2
(填“>”“＝”或“<”) 。
>
解析:
升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K2
升温
C(g)
专项突破
归纳整合
类型三 恒压(或恒温)线
即，平衡浓度(或转化率)--压强 --温度图像
∴m+n p +q (> = < )
>
D
C
C%
T
107 Pa
105 Pa
A
B
等温线
百分含量(或转化率)--压强 --温度图像
得出什么结论？
“定一议二”原则
① P固定(例105 Pa)，
随T升高，C%减小，说明升高温度，平衡逆向移动，
∴逆向是吸热反应方向
该反应△H<0
② T固定，作等温线
如图,由C到D，压强增大，C%增大，说明平衡正向移动，
∴正向是气体体积减小的方向
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
A的转化率
P
400℃
500℃
1、正反应是 反应(放热、吸热)
2、 m+n p+q ( > = <)
放热
<
C
D
A
B
等压线
百分含量(或转化率)--压强 --温度图像
得出什么结论？
“定一议二”原则
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
T
C%
1.01×106Pa
1.01×105Pa
1.01×104Pa
练习1:对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
P
A%
300℃
200℃
得出什么结论？
由图推断正反应为 反应
m+n p+q的相对大小
吸热
>
由图推断正反应为 反应
m+n p+q的相对大小
吸热
=
练习2:右图表示外界条件(温度、压强)的变化对下列反应的影响: L(s)＋G(g)　 2R(g), △H﹥0 ，在图中，Y轴是指（ ）
A.平衡混合气中R的体积分数
B.平衡混合气中G的体积分数
C.G的转化率
D.L的浓度
Y
温度
10kpa
100kpa
B
等温线
T升高，平衡正向移动，此时Y减小
P增大，平衡逆向移动，此时Y增大
A
B
3.反应N2O4(g) 2NO2(g)　ΔH=+57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.A、C两点的化学平衡常数：KA>KC
B.A、C两点气体的颜色：A深，C浅
C.由状态B到状态A，可以用加热的方法
D.A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C
C
KA＝KC
A点到C点,压强增大
混和气体颜色先深后浅；
但比原来还是深
A
C
状态B到状态A，NO2的体积分数增大
平衡逆移
升温
√
N2O4(g) 2NO2(g)
平衡逆移
气体相对分子质量增大
AA浅,C深
专项突破
归纳整合
类型四 投料比—转化率相关图像
例1.在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2(g)＋1/2O2(g) SO3(g)，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m= ]不同时，SO2的平衡转化率与温度(T)的关系如图所示：
(1)图中m1、m2、m3的大小顺序为___________。
反应的化学平衡常数Kp表达式为________________ (用平衡分压代替平衡浓度表示)。
m1>m2>m3
Kp＝
解析:在同温同压下,增加SO2的量,平衡时α(SO2)越小
m=
越大
α(SO2)越小
例1.在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2(g)＋1/2O2(g) SO3(g)，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m= ]不同时，SO2的平衡转化率与温度(T)的关系如图所示：
(2)图中A点原料气的成分:n(SO2)=10 mol，n(O2)=24.4 mol，n(N2)=70 mol，达平衡时SO2的分压p(SO2)为______Pa(分压=总压×物质的量分数)。
1 200
转化
平衡
起始
10　 24.4　　　0
8.8　　 4.4　　　 8.8
1.2　 20.0　　 8.8
SO2(g)＋1/2O2(g) SO3(g)
平衡时, n总= 1.2+20.0+8.8+70=100mol
p(SO2)=
1 200 Pa
例2.采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。
测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。
主反应：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)
CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)
副反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
则催化剂中 约为____时最有利于二甲醚的合成。
2.0
此时CO的转化率最大，
二甲醚的产率最大，生成的二甲醚最多。
思维模型
投料比与转化率之间的关系
以N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)为例
②增大N2与H2的投料比，则α(H2)增大，α(N2)减小；
减小N2与H2的投料比，则α(H2)减小，α(N2)增大。
①当N2与H2的投料比为1∶3(系数比)时，N2与H2的平衡转化率相等，且平衡时NH3的体积分数最大；
[补充拓展]其它图像：
T
C%
450℃
放热
P
A%
P1
<
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
平衡点
图像解读：
最高点为反应的最大限度，即平衡点，
∴ ΔH＜0
正反应是 反应(放热、吸热)
m + n p +q ( > = < )
判断：
平衡点
之后，随温度升高，C%减小，说明平衡逆向移动
可逆反应:mA(s)＋nB(g) pC(g)；△H<0
α(B)
压强
0
X
Y
[补充拓展]平衡状态和非平衡状态的判断
不在曲线上的点：
代表此刻反应还没有达到平衡，
但可以通过比较确定此刻平衡移动的方向
图像解读：
曲线上的点：代表在相应压强下的平衡点
曲线左上方(如X点) ：
α(B)高于对应压强下的平衡点，要达平衡此时α(B)应减小，故平衡逆向移动，即X点时v逆＞v正
平衡曲线
则曲线的右下方(如Y点)：v正＜v逆
迁移应用:下图是在其它条件一定时，反应:
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)
NO的最大转化率与温度的关系曲线。图中坐标有A、B、C、D、E 5点。
(1)其中表示已达平衡状态
V正=V逆 的点是 。
(2)其中表示未达平衡状态,
V正>V逆 的点是 。
(3)其中表示未达平衡状态,
V正0
A
B
C
E
D
T
NO转化率
BD
A E
C
<
(4)此反应△H 0 (填 > 或 < )
(5)VA、VB、VC、VD、VE的大小关系为： 。
VD> VE > VA > VC > VB
1、弄清横坐标和纵坐标的意义。
2、弄清图像上点的意义，特别是一些特殊点(如与坐标轴的交点、转折点、几条曲线的交叉点)的意义。
3、弄清图像所示的增、减性。
4、弄清图像斜率的大小。
5、看是否需要辅助线。
解题原则：
（1）先拐先平，条件高 （2）“定一议二”原则
小结：图像题解答要点:
真题演练
1.(2022·广东，13)恒容密闭容器中，BaSO4(s)＋4H2(g) BaS(s)＋4H2O(g)
在不同温度下达平衡时,各组分的物质的量(n)如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的ΔH<0
B.a为n(H2O)随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
C
①平衡时升高温度，H2的物质的量减少，则平衡正向移动
图像解读:
√
②随着温度升高平衡正向移动，n(H2O)增加
a曲线表示的量几乎不随温度变化而变化
×
BaSO4是固体
ΔH<0
×
真题演练
2.(2022·湖南，14改编)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和
1 mol Y发生反应:2X(g)＋Y(g) Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A.ΔH>0
B.气体的总物质的量:naC.a点平衡常数：K<12
D.反应速率：va正B
乙
甲
绝热恒容
恒温恒容
甲为绝热容器,刚开始压强增大,是因为容器温度升高,则说明反应放热,即ΔH＜0
反应放热,甲容器温度高于乙
a点和c点的压强相等,故na＜nc
na<1.5mol
nc=1.5mol
ΔH＜0
√
恒温恒容
真题演练
2.(2022·湖南，14改编)向体积均为1 L的两恒容容器中分别充入2 mol X和
1 mol Y发生反应:2X(g)＋Y(g) Z(g) ΔH，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
C.a点平衡常数：K<12
B
D.反应速率:va正2X(g)＋Y(g) Z(g)
转化
平衡
起始
2　 1　　 0
2x 　 x 　　x
2－2x 1－x 　x
平衡时, n总= 3－2x
<1.5 mol
乙
甲
绝热恒容
na<1.5mol
nc=1.5mol
x >0.75
ΔH＜0
K′=
＝12
a点K>12
×
a点温度高于b点,且a点压强大于b点,故va正＞vb正
√
真题演练
3.(2022·江苏，13)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为
C2H5OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)　ΔH =+173.3 kJ·mol－1，
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)　ΔH =+41.2 kJ·mol－1，
在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)=1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性= ×100%，下列说法正确的是
A.图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
B.升高温度，平衡时CO的选择性增大
主反应
副反应
对比反应①和②，反应①的热效应更大，故温度升高对反应①影响更大一些，即CO2选择性增大，同时CO的选择性减小
CO2的选择性
CO的选择性
H2的产率
②
减小
真题演练
3.(2022·江苏，13)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为
C2H5OH(g)+3H2O(g)=2CO2(g)+6H2(g)　ΔH =+173.3 kJ·mol－1，
CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)　ΔH =+41.2 kJ·mol－1，
在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)=1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性= ×100%，下列说法正确的是
主反应
副反应
CO2的选择性
CO的选择性
H2的产率
C.一定温度下,增大 可提高乙醇平衡转化率
D.一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，
均能提高平衡时H2产率
×
CaO(s)与水反应放热
对反应①影响较大,可增大H2产率
选用对反应①影响较大的高效催化剂，也可增大H2产率
D
真题演练
4.[2021·湖南，16(3)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运。
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变，t1时反应达到平衡，
用H2的浓度变化表示0～t1时间内的反应速率
v(H2)=_____mol·L－1·min－1(用含t1的代数式表示)；
NH3
N2
H2
“三段式”解题
2NH3(g)　　N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)　　N2(g)＋3H2(g)
转化
平衡
起始
0.1　　 0 0
2x 　 x 　　 3x
0.1－2x x 　 3x
平衡时, n总= 0.1+2x
同温同体积下,气体的物质的量与压强成正比
NH3
N2
H2
解析：
=
解得x＝0.02
v(H2)＝
mol·L－1·min－1
=
120 kPa
40 kPa
0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器
容器内总压为200 kPa
真题演练
4.[2021·湖南，16(3)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运。
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
NH3
N2
H2
2NH3(g)　　N2(g)＋3H2(g)
②t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是____(用图中a、b、c、d表示)，理由是 ；
开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来的2倍要小
b
120 kPa
40 kPa
真题演练
4.[2021·湖南，16(3)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运。
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
NH3
N2
H2
2NH3(g)　　N2(g)＋3H2(g)
Kθ= ，其中pθ=100 kPa，
③在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝_____
对于反应dD(g)＋eE(g) gG(g)＋hH(g)
pG、pH、pD、pE为各组分的平衡分压]。
[已知：分压=总压×该组分物质的量分数，
120 kPa
40 kPa
真题演练
4.[2021·湖南，16(3)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运。
在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。回答下列问题：
某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
NH3
N2
H2
2NH3(g)　　N2(g)＋3H2(g)
Kθ= ，其中pθ=100 kPa
③在该温度下，反应的标准平衡常数Kθ＝_____
0.48
Kθ＝
120 kPa
40 kPa
=0.48
热点强化19
化学反应速率和化学平衡简答题
一般从速率问题、平衡(转化率)问题、安全问题、节能减排等角度作答
文字描述代表一种开放性思维与能力.
热点精讲
化学反应速率和化学平衡简答题
实际上就是效益最大化的问题。
(考查居多)
1.条件选择类
热点精讲
化学反应速率和化学平衡简答题
(1)实验最佳条件的选择或控制就是为了又“快”又“好”地生产
提高反应速率
提高转化率
原料利用率高
→影响速率与转化率的主要因素
——浓度、温度、压强与催化剂
(考查居多)
1.条件选择类
热点精讲
化学反应速率和化学平衡简答题
(2)从速率、转化率、产率、纯度等角度分析，选择最佳条件。
①针对反应速率时，思考方向为如何提高浸出速率、如何提高反应速率等；
②针对平衡转化率、产率时，可运用平衡移动原理解释
答题模版:其他条件不变的情况下，改变××条件，可逆反应平衡向××方向移动，导致××发生变化
③针对综合生产效益时
1)原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生
2)能源成本
3)对设备的要求
4)环境保护，绿色化学
作答角度
(3)选择当前条件的优势，其他条件的不足
往往不足的描述:
如温度过高或过低，压强过小或过大
(2)催化剂对反应的影响、不同反应的选择性问题是这类题目的难点，解题时要多加关注，不同的条件会有不同的选择性。
热点精讲
化学反应速率和化学平衡简答题
2.原因分析类
(1)从化学反应速率和平衡移动原理角度，分析造成图像曲线变化的原因。
(3)这类题目一般都是多因素影响，需要多角度分析原因。
(1)c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v(c)____v正(d) (填“＞”“＝”或“＜”) 。
1.用(NH4)2CO3捕碳的反应:(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图：
＜
热点专练
题组一　曲线上特殊点的分析
d点温度高，则c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)＜v正(d)。
温度越高，反应速率越快
(1)c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v(c)____v正(d) (填“＞”“＝”或“＜”) 。
1.用(NH4)2CO3捕碳的反应:(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图：
＜
热点专练
题组一　曲线上特殊点的分析
(2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd
从大到小的顺序为____________。
Kb＞Kc＞Kd
温度为T3时反应达平衡
CO2浓度增大
平衡逆移,K减小
正反应是放热反应。
升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小
ΔH<0
1.用(NH4)2CO3捕碳的反应:(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图：
热点专练
题组一　曲线上特殊点的分析
温度为T3时反应达平衡
(3)T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是__________________________________。
T3～T4温度区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，不利于CO2 的捕获
ΔH<0
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为__________________________________。
恒压下，CO2和H2的起始物质的量之比为1∶3时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。
该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小)
2.[2020·天津，16(4)]用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不考虑副反应)：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0
②P点甲醇产率高于T点的原因为
__________________________________。
分子筛膜从反应体系中不断分离出H2O，有利于反应正向进行，甲醇产率升高
③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为____℃。
210
3.[2020·山东，18(3)]探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
α(CO2)
CO2平衡转化率= ×100%
CH3OH的平衡产率= ×100%
已知:
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ/mol
Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90.4kJ/mol
Ⅲ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3
3.[2020·山东，18(3)]探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ/mol
Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90.4kJ/mol
Ⅲ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3
α(CO2)
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图
___(填“甲”或“乙”)；
随着温度的升高,反应Ⅰ、Ⅱ平衡逆移
甲醇的平衡产率逐渐降低
甲醇的平衡产率
Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ
=+40.9kJ/mol
随着温度的升高，反应Ⅲ平衡正移，α(CO2)呈现先降后升情况。
乙
3.[2020·山东，18(3)]探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ/mol
Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90.4kJ/mol
Ⅲ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3
α(CO2)
压强p1、p2、p3由大到小的顺序为_______；
p1＞p2＞p3
甲醇的平衡产率
Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ
=+40.9kJ/mol
同温度下,随着压强的增大,反应Ⅰ、Ⅱ平衡均正移，甲醇的平衡产率应增大
3.[2020·山东，18(3)]探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.5kJ/mol
Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90.4kJ/mol
Ⅲ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3
α(CO2)
图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是__________________________。
T1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响
甲醇的平衡产率
Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ
=+40.9kJ/mol
解析:当升温到T1时,α(CO2)与压强的大小无关,说明以反应Ⅲ为主，因为反应Ⅲ前后气体分子数相等
T1时, α(CO2)与压强的大小无关
4.乙烯气相水合反应的热化学方程式为C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)
ΔH=-45.5 kJ/mol，如图是乙烯气相水合法制乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]。图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为__________，理由是____________________________________。
p4>p3>p2>p1
该反应正向是气体分子数减小的反应，相同温度下，压强升高乙烯转化率升高
题组二　曲线变化趋势的分析
(3)用平衡移动原理解释为什么加入CO后NO转化为N2的转化率增大：________________________________。
(1)在 ＝1条件下，最佳温度应控制在_____________________________左右。
5.汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag-ZSW-5催化，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。
(2)若不使用CO，温度超过775 K，发现NO
的分解率降低，其可能的原因为_________
_____________________________________。
870 K(860～880 K范围内都可以)
该反应放热,升高温度,反应向逆反应方向进行
加入的CO会与NO的分解产物O2发生反应，促进NO分解平衡向生成N2的方向移动，导致NO的转化率增大
NO N2+O2
Ag-ZSW-5
6.下图是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂为____，相应温度为_______；
使用Mn作催化剂时，脱氮率在b～a段呈现如图变化的可能原因是_____________________________________________________________。
Mn
200 ℃
b～a段，开始温度较低，催化剂活性较低，脱氮反应速率较慢，反应还没达到化学平衡，随着温度升高反应速率变大，一定时间参与反应的氮氧化物变多，导致脱氮率逐渐增大
Mn
Cr
7.丙烯腈( )是一种重要的化工原料，广泛应用在合成纤维、合成橡胶及合成树脂等工业生产中。以3-羟基丙酸乙酯[ (g)]为原料合成丙烯腈，主要反应过程如下：
反应Ⅰ： (g) (g)＋H2O(g)　ΔH1
TiO2
反应Ⅱ： (g)＋NH3(g) (g)＋H2O(g)＋ (g)　ΔH2
TiO2
消去反应
丙烯腈
在盛有催化剂TiO2、压强为200 kPa的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入 (g)和NH3(g)发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质
(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如图所示。
随着温度的升高， (g)的平衡物质的量分数
先增大后减小的原因为_____________________.
随着温度的升高， (g)的平衡物质的量分数
先增大后减小的原因为_____________________.
反应Ⅰ： (g) (g)＋H2O(g)　ΔH1
TiO2
反应Ⅱ： (g)＋NH3(g) (g)＋H2O(g)＋ (g)　ΔH2
TiO2
温度较低时，反应Ⅰ进行的程度大， (g)的物质的量分数增大；温度较高时反应Ⅱ进行的程度增大， (g)的物质的量分数减小
低温时,丙烯腈含量少
反应Ⅱ进行的程度小
低温时,产量增大，
反应Ⅰ进行的程度大
高温时,反之。
N点对应反应Ⅱ的平衡常数Kx＝_____(x代表物质的量分数)。
在盛有催化剂TiO2、压强为200 kPa的恒压密闭容器中按体积比2∶15充入 (g)和NH3(g)发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质
(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如图所示。
(g)＋NH3(g) (g)＋H2O(g)＋ (g)　
TiO2
反应Ⅱ：
(g) (g)＋H2O(g)
TiO2
反应Ⅰ：
2mol
N点时,完全消耗
2mol
2mol
15mol
x mol
2mol
x mol
x mol
x mol
x mol
起
转
平
2-x
15-x
x
x
x
2－x＝x，解得x＝1
=1
=14
=1
+2=3
=1
平衡时n总=20mol
Kx＝
＝
8.汽车尾气是雾霾形成的原因之一，研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：
4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0。根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是__________________________________；氨氮物质的量之比一定时，在400 ℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是___________________________________________。
氨氮物质的量之比为1，温度为400 ℃
在400℃时，催化剂的活性最好，催化效率最高，同时400℃温度较高，反应速率快
9.一种新型煤气化燃烧集成制氢发生的主要反应如下：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2
Ⅲ.CaO(s)＋CO2(g) CaCO3(s)　ΔH3
Ⅳ.C(s)＋2H2O(g)＋CaO(s) CaCO3(s)＋2H2(g)ΔH4=-64.9 kJ/mol
副反应：
Ⅴ.C(s)＋2H2(g) CH4(g)　ΔH5=-74.8 kJ/mol
Ⅵ.CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g)　ΔH6=-206.1 kJ/mol
(1)已知反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数K1、K2随温度的变化如图1、图2所示。
①由反应Ⅴ和反应Ⅵ可知，ΔH1=____________；反应Ⅰ的ΔS__0
+131.3kJ/mol
＞
9.一种新型煤气化燃烧集成制氢发生的主要反应如下：
回答下列问题：
(填“>”或“<”)
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2
Ⅴ.C(s)＋2H2(g) CH4(g)　ΔH5=-74.8 kJ/mol
Ⅵ.CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g)　ΔH6=-206.1 kJ/mol
反应Ⅴ－反应Ⅵ=反应Ⅰ
反应Ⅰ的气体分子数增多,ΔS>0
(1)已知反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数K1、K2随温度的变化如图1、图2所示。
9.一种新型煤气化燃烧集成制氢发生的主要反应如下：
回答下列问题：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2
②温度小于800 ℃时，K1=0，原因是__________________________。
未达到自发进行反应的温度
(1)已知反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数K1、K2随温度的变化如图1、图2所示。
9.一种新型煤气化燃烧集成制氢发生的主要反应如下：
回答下列问题：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2
③为提高反应Ⅱ中CO的转化率，可采取的措施是_______________(写一条)。
增大H2O(g)浓度
K2随温度升高而减小
ΔH2<0
增大
(或适当降低温度)
(1)已知反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数K1、K2随温度的变化如图1、图2所示。
9.一种新型煤气化燃烧集成制氢发生的主要反应如下：
回答下列问题：
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH2
K2随温度升高而减小
ΔH2<0
④T ℃时，向密闭容器中充入1mol CO(g)和3mol H2O(g)，只发生反应Ⅱ ，此时该反应的平衡常数K2＝1，CO的平衡转化率为_______。
75%
根据方程式，列出“三段式”进行计算
(2)从环境保护角度分析，该制氢工艺中设计反应Ⅲ的优点是__________。
减少温室气体(CO2)的排放
吸收CO2，减少温室气体的排放。
9.一种新型煤气化燃烧集成制氢发生的主要反应如下：
回答下列问题：
Ⅰ.C(s) +H2O(g) CO(g) +H2(g) ΔH1　
Ⅱ.CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2(g) ΔH2　
Ⅲ.CaO(s) +CO2(g) CaCO3(s) ΔH3　
Ⅳ.C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s) +2H2(g)
副反应：
Ⅴ.C(s) +2H2(g) CH4(g)　
Ⅵ.CO(g) +3H2(g) CH4(g) +H2O(g)　
ΔH4=-64.9 kJ/mol
ΔH5=-74.8 kJ/mol
ΔH6=-206.1 kJ/mol
①200～725 ℃时，CH4的量不断减少的原因是________________________。
(3)起始时在气化炉中加入1mol C、2 molH2O及1mol CaO，在2.5 MPa下，气体的组成与温度的关系如图3所示。
反应Ⅴ和反应Ⅵ均为放热反应，
温度升高，平衡逆向移动
Ⅰ.C(s) +H2O(g) CO(g) +H2(g) ΔH1　
Ⅱ.CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2(g) ΔH2　
Ⅲ.CaO(s) +CO2(g) CaCO3(s) ΔH3　
Ⅳ.C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s) +2H2(g)
副反应：
Ⅴ.C(s) +2H2(g) CH4(g)　
Ⅵ.CO(g) +3H2(g) CH4(g) +H2O(g)　
ΔH5=-74.8 kJ/mol
ΔH6=-206.1 kJ/mol
ΔH4=-64.9 kJ/mol
Ⅰ.C(s) +H2O(g) CO(g) +H2(g) ΔH1　
Ⅱ.CO(g) +H2O(g) CO2(g) +H2(g) ΔH2　
Ⅲ.CaO(s) +CO2(g) CaCO3(s) ΔH3　
Ⅳ.C(s)+2H2O(g)+CaO(s) CaCO3(s) +2H2(g)
副反应：
Ⅴ.C(s) +2H2(g) CH4(g)　
Ⅵ.CO(g) +3H2(g) CH4(g) +H2O(g)　
ΔH4=-64.9 kJ/mol
(3)起始时在气化炉中加入1mol C、2 molH2O及1mol CaO，在2.5 MPa下，气体的组成与温度的关系如图3所示。
ΔH5=-74.8 kJ/mol
ΔH6=-206.1 kJ/mol
②725～900 ℃时,H2的物质的量分数快速减小,其原因是__________________。
CaCO3开始分解，
生成的CO2与H2反应
<0
=+131.3kJ/mol
<0
温度升高，反应Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ，平衡逆移
(3)起始时在气化炉中加入1mol C、2 molH2O及1mol CaO，在2.5 MPa下，气体的组成与温度的关系如图3所示。
③制氢生产中控制温度为750 ℃左右，不采用850 ℃以上温度的原因是______________________________________________________。
850 ℃以上,气体中CO和CO2的含量高,不利于提纯
CO
CO2
而750 ℃左右H2的含量高
(或其他合理答案)

展开更多......

收起↑