资源简介

(共36张PPT)
微题型4　化学反应速率、
化学平衡图像
核心精讲
1.两种典型的图像
(1)转化率(或百分含量)—温度图像。
甲　 乙
[析图关键] 表示两个外界条件同时变化时,反应物A的转化率变化情况,分析这类图像一般采用“定一议二”的方法,即把自变量(温度、压强)之一设为恒量,讨论另外两个变量的关系。例如,图甲中,当压强相等(任意一条等压线)时,升高温度,A的转化率增大,说明升高温度平衡正向移动,即正反应为吸热反应;当温度相等时,在图甲中作垂线,与三条等压线交于三点,这三点自下而上压强增大,且A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移动,即正反应为气体体积减小的反应。
(2)转化率(或百分含量)—压强图像。
丙　 丁
[析图关键] 图丙中,当温度相等(任意一条等温线)时,增大压强,A的转化率增大,说明增大压强平衡正向移动,即正反应为气体体积减小的反应;当压强相等时,在图丙中作垂线,与两条等温线交于两点,这两点自下而上温度降低,且A的转化率增大,说明降低温度平衡正向移动,即正反应为放热反应。
2.几种特殊的图像
(1)转化率—温度。
(2)-lg K—温度。
同类型的模型如下:
3.结合图像分析实际生产中反应的最佳条件
条件 原则
从化学反应
速率分析 非平衡状态,着重考虑外因对反应速率的影响导致反应物的转化率(或产品产率)的变化
从化学平衡
移动分析 平衡后,着重考虑外因对平衡移动方向的影响
从催化剂的
活性分析 注意催化剂的活性受温度的影响,还要注意催化剂对主、副反应的选择性的影响
综合分析 既要注意外界条件对反应速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性,还要考虑设备要求
典例示范
D
[A]T1>T2
[B]T1下反应达到平衡时c(CH3OH)=0.15 mol·L-1
[C]使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大
[D]使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同
【解析】 在T1温度下平衡时CO2的浓度比在T2温度下的大,即温度由T1到T2时平衡向正反应方向移动,而结合题干的热化学方程式可知,该反应的正反应是一个放热反应,则降低温度平衡向正反应方向移动,因此T1>T2,A正确;在T1温度下反应达到平衡时CO2的浓度为0.25 mol·L-1,即CO2的浓度改变量为0.40 mol·L-1-0.25 mol·L-1=0.15 mol·L-1,结合变化量之比等于化学计量数之比可知,在T1温度下反应达到平衡时c(CH3OH)=0.15 mol·L-1,B正确;在T1温度下,使用催化剂1时反应达到平衡所需要的时间比使用催化剂2时所用时间更长,则使用催化剂1时的反应速率比使用催化剂2时的更小,说明使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大,C正确;使用催化剂2和催化剂3分别在不同温度下达到平衡所需要的时间是相同的,但温度不同,反应速率也不同,说明使用催化剂2和催化剂3的反应历程不相同,才能保证在不同温度下反应达到平衡所用时间相同,D错误。
D
[典例3] (2025·安徽卷,11)恒温恒压密闭容器中,t=0时加入X(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图所示(反应速率v=kx,k为反应速率常数)。
C
题型验收
经典再现
1.(2025·山东卷,10)在恒容密闭容器中,Na2SiF6(s)热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系
(实线部分)如图所示。已知:T2温度时,Na2SiF6(s)完全分解;体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。下列说法错误的是(　　)
[A]a线所示物种为固相产物
[B]T1温度时,向容器中通入N2,气相产物分压仍为p1
[C]p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp
[D]T1温度时,向容器中加入b线所示物种,重新达平衡时逆反应速率增大
D
2.(2024·黑吉辽卷,10)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品,
150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示,15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是(　　)
[A]3 h时,反应②正、逆反应速率相等
[B]该温度下的平衡常数:①>②
[C]0～3 h平均速率v(异山梨醇)=0.014 mol·kg-1·h-1
[D]反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
A
3.(2023·重庆卷,14)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应:
C
在恒容条件下,按V(CO2)∶V(H2)=1∶1投料比进行反应,平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
[A]反应Ⅰ的ΔH<0,反应Ⅱ的ΔH>0
[B]M点反应Ⅰ的平衡常数K<1
[C]N点H2O的压强是CH4的3倍
[D]若按V(CO2)∶V(H2)=1∶2投料,则曲线之间交点位置不变
N点一氧化碳、甲烷平衡时体积分数相等,结合反应Ⅰ、Ⅱ的化学计量数可知,生成水的总物质的量为甲烷的3倍,结合阿伏加德罗定律可知,H2O的压强是CH4的3倍,C正确;反应Ⅰ为反应前后气体分子数不变的反应,反应Ⅱ为反应前后气体分子数减小的反应,若按V(CO2)∶V(H2)=1∶2投料,相当于增加氢气的投料,会使得平衡时甲烷体积分数增大,导致曲线之间交点位置发生改变,D错误。
模拟预测
C
[A]曲线Ⅱ代表W的浓度与时间的变化关系
[B]反应①加入合适的催化剂可以改变单位时间内T的转化率
[C]反应②达到M点时,正反应速率小于逆反应速率
[D]0～6 min内W的平均反应速率约为0.071 mol·L-1·min-1
2.(2025·辽宁名校联盟模拟)以物质X、Y为原料合成Z涉及的反应如下:
D
[A]L1代表X(g)的转化率随温度的变化曲线
[B]若从体系中分离出W(g),则反应速率一定减小,X的转化率增大
[C]K点时进行反应ⅰ和反应ⅱ的速率相等
[D]K点对应温度下W(g)的分压为Z(g)的分压的2倍
【解析】 Z和M的选择性之和为100%,温度升高,反应ⅰ平衡逆向移动,Z的选择性降低,反应ⅱ平衡正向移动,M的选择性升高,L1代表Z的选择性随温度的变化曲线,L2代表M的选择性随温度的变化曲线,L3代表X(g)的转化率随温度的变化曲线,A错误;若从体系中分离出W(g),容器为恒压容器,容器容积减小,反应物浓度不一定减小,反应速率不一定减小,平衡正向移动,X的转化率增大,B错误;K点代表Z和M的选择性相等,没有时间数据,不能表明K点时进行反应ⅰ和反应ⅱ的速率相等,C错误;K点对应温度下Z和M的选择性相等,说明生成Z和M的物质的量相等,根据反应ⅰ和ⅱ的化学计量数可知,生成W的物质的量是Z的2倍,W(g)的分压为Z(g)的分压的2倍,D正确。
[A]反应的活化能:①<②
[B]曲线X是H2(g)的体积分数随温度的变化
[C]1 050 ℃时,两个反应可能已达到平衡
[D]1 100 ℃时,CS2(g)的物质的量为0.3 mol
D
【解析】 由题图可知,反应②大约在1 030 ℃时才能进行,因此反应的活化能①<②,A正确;根据两个反应特点可知,只有氢气的量随温度的升高一直升高,则曲线X表示的是H2(g)的体积分数随温度的变化,B正确;两个反应都是吸热反应,随温度升高,反应均正向移动,CS2和H2的体积分数均会增大,因此1 050 ℃时两个反应可能已经达到平衡,C正确;根据题给数据,列三段式:
4.(2025·广西南宁模拟)利用CO2、H2为原料合成含碳化合物的主要反应如下。
D
[A]曲线L2表示以n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料下的CO2的平衡转化率随温度的变化曲线
[B]a、b两点CO的物质的量:a[C]升高温度,可同时提高CO的生成速率和选择性
[D]a、b、c三点对应反应Ⅰ的平衡常数:K(a)【解析】 反应Ⅰ是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应,升高温度,反应Ⅰ平衡逆向移动,反应Ⅱ平衡正向移动,CH3OH的选择性减小。增大CO2的物质的量与H2的物质的量的比值,CO2的平衡转化率减小,所以曲线L2表示以n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料下的CO2的平衡转化率随温度的变化曲线,A正确;
CH3OH的选择性a>b,则CO的选择性aK(b)=K(c),D错误。

展开更多......

收起↑