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微专题18　化学反应速率与化学平衡图像
一、化学反应速率图像　　　　　　 　　　　　 　　　　　
1.速率—时间“渐变”图像(浓度改变)
图像特点:条件改变后,反应速率从平衡速率逐渐增大或减小。
图像 图像特点 t1时改变 条件 平衡移 动方向
一种反应速率增大,另一种从平衡速率逐渐增大 增大反应物的浓度 正向 移动
增大生成物的浓度 逆向 移动
一种反应速率减小,另一种从平衡速率逐渐减小 减小反应物的浓度 逆向 移动
减小生成物的浓度 正向 移动
2.速率—时间“突变”图像(温度、压强改变)
图像特点:条件改变后,反应速率从平衡速率突然增大或减小。
图像 图像特点 t1时改变条件 平衡 移动 方向
速率增大 放热反应升温或气体分子数增大反应加压(缩小容器容积) 逆向 移动
吸热反应升温或气体分子数减小反应加压(缩小容器容积) 正向 移动
速率减小 放热反应降温或气体分子数增大反应减压(增大容器容积) 正向 移动
吸热反应降温或气体分子数减小反应减压(增大容器容积) 逆向 移动
3.速率—时间“平变”图像(催化剂、压强改变)
图像特点:条件改变后,正、逆反应速率从平衡速率同步增大或减小。
图像 图像特点 t1时改变条件 平衡移 动方向
正、逆反应速率同步增大 使用正催化剂或气体分子数不变反应加压(缩小容器容积) 平衡 不移 动
正、逆反应速率同步减小 气体分子数不变反应减压(增大容器容积)
　在一密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<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.t1～t2 B.t2～t3
C.t3～t4 D.t4～t5
E.t5～t6
(2)判断t1、t3、t4时刻分别采取的措施。
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　　　。
(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
(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。
二、化学反应平衡图像
1.物质的量(或浓度)—时间图像
例如,某温度时,在恒容(V L)容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
由图像可以得出的信息:
(1)X、Y是反应物(浓度减小),Z是生成物(浓度增大)。
(2)根据相同时间段内各物质的浓度变化确定反应的化学方程式。本例中X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1-n3)∶(n2-n3)∶n2,据此可确定反应的化学方程式。
(3)可以确定某物质的平均反应速率、转化率、百分含量等。如反应达到平衡时,v(X)= mol·L-1·s-1;Y的转化率=×100%。
2.浓度(转化率、百分含量)—时间图像(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数)
(1)根据斜率确定温度、压强的大小,高温、高压、使用催化剂反应速率大,先达到平衡。
(2)根据平衡后反应物、生成物的含量高低来确定化学反应的特点(ΔH符号、反应前后气体分子数的变化)。
3.恒压(或恒温)线
反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)　ΔH。
图像
结论 a+b　c+d,ΔH　0 a+b　c+d,ΔH　0
(1)根据等温线、等压线的变化趋势确定转化率(百分含量)与压强、温度的关系,进而得出化学反应的特点(ΔH符号、反应前后气体分子数的变化)。
(2)在恒压线图中作等温辅助线、恒温线图中作等压辅助线,确定转化率(百分含量)与压强、温度的关系,进而得出化学反应的特点(ΔH符号、反应前后气体分子数的变化)。
考向一　浓度—时间图像
1.(2025·湖南衡阳期中)异山梨醇广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。在温度为T、催化剂条件下,山梨醇制备异山梨醇的过程及相关物质的浓度随时间变化的关系如图所示,山梨醇的初始浓度为0.10 mol·kg-1,t3 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是(　　)
山梨醇1,4脱水山梨醇异山梨醇
[A] 曲线c表示异山梨醇的浓度,该反应存在副产物
[B] 该温度下的平衡常数:<1
[C] 0～t h内,v(异山梨醇)= mol·kg-1·h-1
[D] 加入催化剂对反应①、②的平衡转化率均无影响
考向二　恒压(或恒温)线
2.(2024·广东中山模拟)SO2的催化氧化是硫酸工业中的重要反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH<0,图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法正确的是(　　)
[A] X代表压强
[B] L2>L1
[C] Ka=Kb
[D] 若c点的温度或压强分别为L2、X1,则c点>v(SO2)逆
3.(2024·浙江温州模拟)在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L-1 CO2、0.1 mol·L-1 CH4,在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图,下列有关说法不正确的是(　　)
[A] 上述反应的ΔH<0
[B] 压强:p4>p3>p2>p1
[C] 1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64
[D] 压强为p4时,在y点:v正>v逆
考向三　平衡常数K(lg K)与T()关系
4.(2023·湖北卷,19节选)(1)H19(g)C40H18(g)+H·(g)及H11(g)C40H10(g)+H·(g)反应的ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下,ln K=-+c(R为理想气体常数,c为截距)。图中两条线几乎平行,从结构的角度分析其原因是 　。
(2)下列措施既能提高反应物的平衡转化率,又能增大生成C40H10的反应速率的是　　　(填字母)。
a.升高温度　b.增大压强　c.加入催化剂
考向四　特殊图像
5.(2024·江苏无锡模拟)恒压下,NO和O2在起始浓度一定的条件下发生反应,在相同时间内,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是(　　)
[A] 反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH<0
[B] 图中X点所示条件下,由于测定时间较短,反应未达到平衡
[C] 从X→Y过程中,平衡逆向移动,O2的质量减小
[D] 380 ℃下,c平衡(O2)=5.0×10-4 mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K=2 000　　　　　　 　　　　　 　　　　　
6.用(NH4)2CO3捕获CO2的反应为(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,得到如图所示的趋势图。
(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逆(c)　　　(填“> ”“=”或“< ”)v正(d)。
(2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为　　　　　　。
(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 　。
三、实际生产中“多姿多彩”的陌生图像
1.陌生图像解答的思维步骤
(1)识别图像类型。明确横坐标和纵坐标的含义,厘清线和点(平台、折线、拐点等)的关系。
(2)把握反应特点。分析可逆反应的化学方程式,观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应,还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应,还是吸热反应)等。
(3)联想平衡原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理,特别是影响因素及使用前提条件等。
(4)数形结合解答。图表与原理结合,逐项分析图表,重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡移动原理。
2.陌生图像简答题的规范描述。
(1)条件选择类。
①实验最佳条件的选择或控制就是为了又“快”又“好”地生产,即主要是从反应速率与转化率(化学平衡)两个角度来分析。“快”就是增大反应速率,“好”就是增大转化率、原料利用率,而影响反应速率与转化率的主要因素就是浓度、温度、压强与催化剂,其中温度与压强是试题中经常考查的因素。
②从速率、转化率、产率、纯度等角度分析,选择最佳条件。如针对反应速率时,思考方向为如何提高浸出速率、如何增大反应速率等;针对平衡转化率、产率时,可运用平衡移动原理解释(其他条件不变的情况下,改变××条件,可逆反应的平衡向××方向移动,导致××发生变化);针对综合生产效益时,可从原料成本、原料来源是否广泛、原料是否可再生、能源成本、对设备的要求、环境保护、绿色化学等方面作答。
③选择当前条件的优势,其他条件的不足,往往不足的描述比较容易疏忽,如温度过高或过低、压强过小或过大,也要进行分析。
(2)原因分析类。
①依据化学反应速率和平衡移动原理,分析导致图像曲线变化的原因。
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。
考向一　转化率—选择性图像
1.(2024·江苏南京学情调研)CO2催化加氢合成CH3OH能实现碳的循环利用。一定压强下,1 mol CO2与3 mol H2在密闭容器中发生的主要反应为
Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1
Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2
反应相同时间,测得不同温度下CO2转化率和CH3OH选择性如图中实验值所示。图中平衡值表示在相同条件下达到平衡状态时CO2转化率和CH3OH选择性随温度的变化[CH3OH选择性=×100%]。下列说法不正确的是(　　)
[A] 该测定实验体系未达到化学平衡状态
[B] 相同条件下,压缩容器容积能提高CO2转化率的实验值
[C] 相同温度下,CH3OH选择性的实验值大于平衡值,说明反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的
[D] 260～280 ℃,CO2转化率平衡值随温度升高而增大,说明随温度升高,反应Ⅰ平衡正向移动的程度大于反应Ⅱ平衡逆向移动的程度
考向二　转化率—投料比图像
2.(2024·河北廊坊模拟)在恒容密闭容器中进行反应:2CO2(g)+6H2(g)C2H5OH(g)+3H2O(g)　ΔH。在某压强下起始时按不同氢碳比投料(如图中曲线①②③),测得CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示,下列有关说法正确的是(　　)
[A] 该反应的ΔH>0
[B] 氢碳比:①<②<③
[C] 其他条件不变的情况下,增大容器的容积可提高CO2的转化率
[D] 若起始CO2的浓度为2 mol·L-1、H2为4 mol·L-1,在图中曲线③氢碳比条件下进行,则400 K时该反应的平衡常数数值约为1.7
考向三　图像说理分析
3.在催化剂作用下,利用CO2和H2合成乙烯,体系中存在反应:
Ⅰ.2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)　ΔH1<0
Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)
ΔH2>0
在密闭容器中加入催化剂,通入2 mol CO2和 6 mol H2进行反应,CO2的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。
(1)观察p2,200～650 ℃时CO2的平衡转化率随着温度的升高而减小,650 ℃以后CO2的平衡转化率随着温度的升高而增大的原因是 　。
(2)p1、p2、p3的大小关系是　　 　　　　。
微专题18　化学反应速率与化学平衡图像
一、化学反应速率图像
[针对训练]
【答案】 (1)BCE　(2)C　E　B　(3)A
(4)
【解析】 (1)根据题图可知,t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内,v正、v逆相等,反应处于平衡状态。
(2)t1 时刻,v正、v逆同时增大,且v逆 增大得更多,平衡逆向移动,所以t1 时刻采取的措施是升高温度;t3时刻,v正、v逆同时增大且增大程度相同,平衡不移动,所以t3 时刻采取的措施是加催化剂;t4时刻,v正、v逆同时减小,且v正 减小得多,平衡逆向移动,所以t4 时刻采取的措施是减小压强。
(3)根据题图可知,t1～t2、t4～t5时间段内平衡均逆向移动,NH3的含量均比t0～t1 时间段的低,所以t0～t1 时间段内NH3 的百分含量最高。
(4)t6 时刻分离出部分NH3,v逆立刻减小,而v正 逐渐减小,在t7 时刻二者相等,反应重新达到平衡,据此可画出反应速率的变化曲线。
二、化学反应平衡图像
3.>　>　>　>
[针对训练]
1.B　0 h时,a的浓度最大,a为山梨醇,随着反应①的进行,山梨醇浓度减小,生成1,4脱水山梨醇,故b为1,4脱水山梨醇,c为最终产物异山梨醇。t h时山梨醇已反应完全,此时1,4脱水山梨醇与异山梨醇的浓度和不等于山梨醇的初始浓度,故该反应存在副产物,A项正确;由题干和图可知,t3 h后所有物质的浓度都不再变化,山梨醇转化完全即反应充分,而1,4脱水山梨醇仍有剩余,即反应②正向进行的程度小于反应①,则该温度下平衡常数的大小关系为 K1>K2,即>1,B项错误;由图可知,在0～t h内,异山梨醇的浓度变化量为0.045 mol·kg-1,则 v(异山梨醇)= mol·kg-1·h-1,C项正确;催化剂只能改变化学反应速率,不能改变物质的平衡转化率,D项正确。
2.D　SO2催化氧化反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,SO2的转化率减小,则X表示温度;该反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,SO2的转化率增大,L表示压强,且L1>L2,故A、B错误。X表示温度,a、b点温度不同,则Ka≠Kb,故C错误。c点反应未达到平衡状态,反应正向进行,则c点v(SO2)正>v(SO2)逆,故D正确。
3.A　由图像可知,压强一定时,温度越高,CH4的平衡转化率越高,故正反应为吸热反应,ΔH>0,A项错误;该反应为气体分子数增加的反应,压强越大,甲烷的平衡转化率越小,故压强p4>p3>p2>p1,B项正确;压强为p4、温度为 1 100 ℃ 时,甲烷的平衡转化率为80.00%,故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)=0.02 mol·L-1,c(CO2)=0.02 mol·L-1,c(CO)=0.16 mol·L-1,c(H2)=0.16 mol·L-1,即平衡常数K=≈1.64,C项正确;压强为p4时,y点未达到平衡,反应正向进行,此时v正>v逆,D项正确。
4.【答案】 (1)在反应过程中,断裂和形成的化学键相同
(2)a
【解析】 (1)H19(g)C40H18(g)+H·(g)及H11(g)C40H10(g)+H·(g)反应的ln K(K为平衡常数)随温度倒数的关系如题图。图中两条线几乎平行,说明斜率几乎相等,根据ln K=-+c(R为理想气体常数,c为截距)可知,斜率相等,则说明焓变相等,因为在反应过程中,断裂和形成的化学键相同。
(2)由反应历程可知,该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,提高了平衡转化率,增大了反应速率,a符合题意;由化学方程式可知,该反应正向为体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,降低了平衡转化率,b不符合题意;加入催化剂,平衡不移动,不能提高平衡转化率,c不符合题意。
5.C　依据图中虚线,NO的平衡转化率随温度升高而下降,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,则该反应是放热反应,ΔH<0,故A正确;X点在虚线下面,说明反应未达到化学平衡,故B正确;从X→Y过程中,NO转化率下降,说明平衡向逆反应方向移动,O2的质量增大,故C错误;设NO和O2的初始浓度分别为x mol·L-1、y mol·L-1,
　　　　　　2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)
起始/(mol·L-1) x y 0
转化/(mol·L-1) 0.5x 0.25x 0.5x
平衡/(mol·L-1) 0.5x 5.0×10-4 0.5x
K===2 000,故D正确。
6.【答案】 (1)<
(2)Kb>Kc>Kd
(3)温度为T3时化学反应达到平衡状态,正反应是放热反应,T3～T4区间温度升高,平衡逆向移动,不利于CO2的捕获
【解析】 (1)温度越高,反应速率越大,d点温度高,故c点的逆反应速率小于d点的正反应速率。(2)根据题图可知,温度为T3 时反应达到平衡,此后温度升高,c(CO2)增大,说明平衡逆向移动,正反应是放热反应,故Kb>Kc>Kd。
三、实际生产中“多姿多彩”的陌生图像
[针对训练]
1.D　反应在不同温度下,实验值和平衡值均不相等,故该测定实验体系未达到化学平衡状态,A正确;相同条件下,压缩容器容积使压强增大,能提高CO2转化率的实验值,B正确;相同温度下,CH3OH选择性的实验值大于平衡值,说明相同时间内生成的CH3OH的物质的量更多,反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的,C正确;260～280 ℃,CO2转化率平衡值随温度升高而增大,而此时甲醇的选择性降低,说明随温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动的程度小于反应Ⅱ平衡正向移动的程度,D错误。
2.D　根据图像可知,在氢碳比相等的条件下,随着温度的升高,CO2的转化率降低,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应,ΔH<0,A错误;氢碳比越大,CO2的转化率越高,根据图像可知,在温度相等的条件下,CO2的转化率①>②>③,则氢碳比①>②>③,B错误;正反应是气体体积减小的反应,因此其他条件不变的情况下,增大容器的容积,压强减小,平衡向逆反应方向移动,CO2的转化率降低,C错误;根据图像可知,400 K时曲线③中CO2的转化率是50%,平衡时c(CO2)为1 mol·L-1,c(H2) 为1 mol·L-1,c(C2H5OH) 为
0.5 mol·L-1,c(H2O) 为 1.5 mol·L-1,该温度下平衡常数K=≈1.7,D正确。
3.【答案】 (1)反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应。p2条件下,200～650 ℃时,以反应Ⅰ为主,ΔH1<0,温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动,CO2的转化率减小,650 ℃以后,升高温度对反应Ⅱ平衡正向移动的影响大于对反应Ⅰ平衡逆向移动的影响,使得CO2的平衡转化率随着温度的升高而增大
(2)p1【解析】 (2)反应Ⅰ为气体分子数减小的反应、反应Ⅱ为气体分子数不变的反应,200～550 ℃时,以反应Ⅰ为主,相同条件下,增大压强,反应Ⅰ平衡正向移动,使得二氧化碳的转化率增大,故p1(
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化学反应速率与化学平衡图像
微专题18
一、化学反应速率图像
1.速率—时间“渐变”图像(浓度改变)
图像特点:条件改变后,反应速率从平衡速率逐渐增大或减小。
图像 图像特点 t1时改变条件 平衡移动方向
一种反应速率增大,另一种从平衡速率逐渐增大 增大反应物的浓度 正向
移动
增大生成物的浓度 逆向
移动
一种反应速率减小,另一种从平衡速率逐渐减小 减小反应物的浓度 逆向
移动
减小生成物的浓度 正向
移动
2.速率—时间“突变”图像(温度、压强改变)
图像特点:条件改变后,反应速率从平衡速率突然增大或减小。
图像 图像特点 t1时改变条件 平衡移动方向
速率增大 放热反应升温或气体分子数增大反应加压(缩小容器容积) 逆向
移动
吸热反应升温或气体分子数减小反应加压(缩小容器容积) 正向
移动
速率减小 放热反应降温或气体分子数增大反应减压(增大容器容积) 正向
移动
吸热反应降温或气体分子数减小反应减压(增大容器容积) 逆向
移动
3.速率—时间“平变”图像(催化剂、压强改变)
图像特点:条件改变后,正、逆反应速率从平衡速率同步增大或减小。
图像 图像特点 t1时改变条件 平衡移动方向
正、逆反应速率同步增大 使用正催化剂或气体分子数不变反应加压(缩小容器容积) 平衡
不移动
正、逆反应速率同步减小 气体分子数不变反应减压(增大容器容积)
针对训练
回答下列问题。
(1)处于平衡状态的时间段是
　　 　 　(填字母,下同)。
A.t1～t2 B.t2～t3
C.t3～t4 D.t4～t5
E.t5～t6
BCE
【解析】 (1)根据题图可知,t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内,v正、v逆相等,反应处于平衡状态。
(2)判断t1、t3、t4时刻分别采取的措施。
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
【解析】 (2)t1 时刻,v正、v逆同时增大,且v逆 增大得更多,平衡逆向移动,所以t1 时刻采取的措施是升高温度;t3时刻,v正、v逆同时增大且增大程度相同,平衡不移动,所以t3 时刻采取的措施是加催化剂;t4时刻,v正、v逆同时减小,且v正 减小得多,平衡逆向移动,所以t4 时刻采取的措施是减小压强。
(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
【解析】 (3)根据题图可知,t1～t2、t4～t5时间段内平衡均逆向移动,NH3的含量均比t0～t1 时间段的低,所以t0～t1 时间段内NH3 的百分含量最高。
(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。
【答案】 (4)
【解析】 (4)t6 时刻分离出部分NH3,v逆立刻减小,而v正 逐渐减小,在t7 时刻二者相等,反应重新达到平衡,据此可画出反应速率的变化曲线。
思维建模
二、化学反应平衡图像
1.物质的量(或浓度)—时间图像
例如,某温度时,在恒容(V L)容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图像可以得出的信息:
(1)X、Y是反应物(浓度减小),Z是生成物(浓度增大)。
(2)根据相同时间段内各物质的浓度变化确定反应的化学方程式。本例中X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1-n3)∶(n2-n3)∶n2,据此可确定反应的化学方程式。
2.浓度(转化率、百分含量)—时间图像(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数)
(1)根据斜率确定温度、压强的大小,高温、高压、使用催化剂反应速率大,先达到平衡。
(2)根据平衡后反应物、生成物的含量高低来确定化学反应的特点(ΔH符号、反应前后气体分子数的变化)。
3.恒压(或恒温)线
图像
结论 a+b c+d,ΔH 0 a+b c+d,ΔH 0
>
>
>
>
(1)根据等温线、等压线的变化趋势确定转化率(百分含量)与压强、温度的关系,进而得出化学反应的特点(ΔH符号、反应前后气体分子数的变化)。
(2)在恒压线图中作等温辅助线、恒温线图中作等压辅助线,确定转化率
(百分含量)与压强、温度的关系,进而得出化学反应的特点(ΔH符号、反应前后气体分子数的变化)。
针对训练
考向一　浓度—时间图像
1.(2025·湖南衡阳期中)异山梨醇广泛应用于医药、食品、化妆品等领域。在温度为T、催化剂条件下,山梨醇制备异山梨醇的过程及相关物质的浓度随时间变化的关系如图所示,山梨醇的初始浓度为0.10 mol·kg-1,t3 h后异山梨醇浓度不再变化。
下列说法错误的是(　　)
[A] 曲线c表示异山梨醇的浓度,该反应存在副产物
[D] 加入催化剂对反应①、②的平衡转化率均无影响
B
【解析】 0 h时,a的浓度最大,a为山梨醇,随着反应①的进行,山梨醇浓度减小,生成1,4-脱水山梨醇,故b为1,4-脱水山梨醇,c为最终产物异山梨醇。t h时山梨醇已反应完全,此时1,4-脱水山梨醇与异山梨醇的浓度和不等于山梨醇的初始浓度,故该反应存在副产物,A项正确;由题干和图可知,t3 h后所有物质的浓度都不再变化,山梨醇转化完全即反应充分,而1,4-脱水山梨醇仍有剩余,即反应②正向进行的程度小于反应①,
则该温度下平衡常数的大小关系为K1>K2,
考向二　恒压(或恒温)线
[A] X代表压强
[B] L2>L1
[C] Ka=Kb
D
【解析】 SO2催化氧化反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,SO2的转化率减小,则X表示温度;该反应为气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,SO2的转化率增大,L表示压强,且L1>L2,故A、B错误。X表示温度,a、b点温度不同,则Ka≠Kb,故C错误。c点反应未达到平衡状态,反应正向进行,则c点v(SO2)正>v(SO2)逆,故D正确。
[A] 上述反应的ΔH<0
[B] 压强:p4>p3>p2>p1
[C] 1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64
[D] 压强为p4时,在y点:v正>v逆
A
【解析】 由图像可知,压强一定时,温度越高,CH4的平衡转化率越高,故正反应为吸热反应,ΔH>0,A项错误;该反应为气体分子数增加的反应,压强越大,甲烷的平衡转化率越小,故压强p4>p3>p2>p1,B项正确;
　。
在反应过程中,断裂和形成的化学键相同
(2)下列措施既能提高反应物的平衡转化率,又能增大生成C40H10的反应速率的是　　　(填字母)。
a.升高温度　 b.增大压强　 c.加入催化剂
a
【解析】 (2)由反应历程可知,该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,提高了平衡转化率,增大了反应速率,a符合题意;由化学方程式可知,该反应正向为体积增大的反应,增大压强,平衡逆向移动,降低了平衡转化率,b不符合题意;加入催化剂,平衡不移动,不能提高平衡转化率,c不符合题意。
考向四　特殊图像
5.(2024·江苏无锡模拟)恒压下,NO和O2在起始浓度一定的条件下发生反应,在相同时间内,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是(　　)
[B] 图中X点所示条件下,由于测定时间较短,
反应未达到平衡
[C] 从X→Y过程中,平衡逆向移动,O2的质量减小
[D] 380 ℃下,c平衡(O2)=5.0×10-4 mol·L-1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K=2 000
C
【解析】 依据图中虚线,NO的平衡转化率随温度升高而下降,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,则该反应是放热反应,ΔH<0,故A正确;X点在虚线下面,说明反应未达到化学平衡,故B正确;从X→Y过程中,NO转化率下降,说明平衡向逆反应方向移动,O2的质量增大,故C错误;
设NO和O2的初始浓度分别为x mol·L-1、y mol·L-1,
(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逆(c)　　 　(填“> ”
“=”或“< ”)v正(d)。
<
【解析】 (1)温度越高,反应速率越大,d点温度高,故c点的逆反应速率小于d点的正反应速率。
(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
【解析】 (2)根据题图可知,温度为T3 时反应达到平衡,此后温度升高,
c(CO2)增大,说明平衡逆向移动,正反应是放热反应,故Kb>Kc>Kd。
(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
　 。
温度为T3时化学反应达到平衡状态,正反应是放热反应,T3～T4区间
升高,平衡逆向移动,不利于CO2的捕获
三、实际生产中“多姿多彩”的陌生图像
1.陌生图像解答的思维步骤
(1)识别图像类型。明确横坐标和纵坐标的含义,厘清线和点(平台、折线、拐点等)的关系。
(2)把握反应特点。分析可逆反应的化学方程式,观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应,还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应,还是吸热反应)等。
(3)联想平衡原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理,特别是影响因素及使用前提条件等。
(4)数形结合解答。图表与原理结合,逐项分析图表,重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡移动原理。
2.陌生图像简答题的规范描述。
(1)条件选择类。
①实验最佳条件的选择或控制就是为了又“快”又“好”地生产,即主要是从反应速率与转化率(化学平衡)两个角度来分析。“快”就是增大反应速率,“好”就是增大转化率、原料利用率,而影响反应速率与转化率的主要因素就是浓度、温度、压强与催化剂,其中温度与压强是试题中经常考查的因素。
②从速率、转化率、产率、纯度等角度分析,选择最佳条件。如针对反应速率时,思考方向为如何提高浸出速率、如何增大反应速率等;针对平衡转化率、产率时,可运用平衡移动原理解释(其他条件不变的情况下,改变××条件,可逆反应的平衡向××方向移动,导致××发生变化);针对综合生产效益时,可从原料成本、原料来源是否广泛、原料是否可再生、能源成本、对设备的要求、环境保护、绿色化学等方面作答。
③选择当前条件的优势,其他条件的不足,往往不足的描述比较容易疏忽,如温度过高或过低、压强过小或过大,也要进行分析。
(2)原因分析类。
①依据化学反应速率和平衡移动原理,分析导致图像曲线变化的原因。
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。
针对训练
考向一　转化率—选择性图像
1.(2024·江苏南京学情调研)CO2催化加氢合成CH3OH能实现碳的循环利用。一定压强下,1 mol CO2与3 mol H2在密闭容器中发生的主要反应为
[A] 该测定实验体系未达到化学平衡状态
[B] 相同条件下,压缩容器容积能提高CO2转化率的实验值
[C] 相同温度下,CH3OH选择性的实验值大于平衡值,说明反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的
[D] 260～280 ℃,CO2转化率平衡值随温度升高而增大,说明随温度升高,反应Ⅰ平衡正向移动的程度大于反应Ⅱ平衡逆向移动的程度
D
【解析】 反应在不同温度下,实验值和平衡值均不相等,故该测定实验体系未达到化学平衡状态,A正确;相同条件下,压缩容器容积使压强增大,能提高CO2转化率的实验值,B正确;相同温度下,CH3OH选择性的实验值大于平衡值,说明相同时间内生成的CH3OH的物质的量更多,反应Ⅰ的速率大于反应Ⅱ的,C正确;260～280 ℃,CO2转化率平衡值随温度升高而增大,而此时甲醇的选择性降低,说明随温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动的程度小于反应Ⅱ平衡正向移动的程度,D错误。
考向二　转化率—投料比图像
[A] 该反应的ΔH>0
[B] 氢碳比:①<②<③
[C] 其他条件不变的情况下,增大容器的容积可提高CO2的转化率
[D] 若起始CO2的浓度为2 mol·L-1、H2为4 mol·L-1,在图中曲线③氢碳比条件下进行,则400 K时该反应的平衡常数数值约为1.7
D
【解析】 根据图像可知,在氢碳比相等的条件下,随着温度的升高,CO2的转化率降低,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应,
ΔH<0,A错误;氢碳比越大,CO2的转化率越高,根据图像可知,在温度相等的条件下,CO2的转化率①>②>③,则氢碳比①>②>③,B错误;正反应是气体体积减小的反应,因此其他条件不变的情况下,增大容器的容积,压强减小,平衡向逆反应方向移动,CO2的转化率降低,C错误;
考向三　图像说理分析
3.在催化剂作用下,利用CO2和H2合成乙烯,体系中存在反应:
在密闭容器中加入催化剂,通入2 mol CO2和
6 mol H2进行反应,CO2的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示。
(1)观察p2,200～650 ℃时CO2的平衡转化率随着温度的升高而减小,650 ℃以后CO2的平衡转化率随着温度的升高而增大的原因是
　。
反应Ⅰ为放热反应,反应Ⅱ为吸热反应。p2条件下,200～650 ℃时,以反应Ⅰ为主,ΔH1<0,温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动,CO2的转化率减小,650 ℃以后,升高温度对反应Ⅱ平衡正向移动的影响大于对反应Ⅰ平衡逆向移动的影响,使得CO2的平衡转化率随着温度的升高而增大
(2)p1、p2、p3的大小关系是　　　 　　　。
p1【解析】 (2)反应Ⅰ为气体分子数减小的反应、反应Ⅱ为气体分子数不变的反应,200～550 ℃时,以反应Ⅰ为主,相同条件下,增大压强,反应Ⅰ平衡正向移动,使得二氧化碳的转化率增大,故p1

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