新教材適用2024版高考化學(xué)二輪總復(fù)習(xí)第2部分新高考五大題型突破題型突破1化學(xué)反應(yīng)原理綜合題突破點3化學(xué)平衡圖像教師用書

突破點3化學(xué)平衡圖像1.(命題角度：多平衡體系圖像分析)(2023·山東選考)一定條件下，水氣變換反應(yīng)CO＋H2OCO2＋H2的中間產(chǎn)物是HCOOH。為探究該反應(yīng)過程，研究HCOOH水溶液在密封石英管中的分子反應(yīng)：Ⅰ.HCOOHCO＋H2O(快)Ⅱ.HCOOHCO2＋H2(慢)研究發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中，H＋僅對反應(yīng)Ⅰ有催化加速作用；反應(yīng)Ⅰ速率遠(yuǎn)大于反應(yīng)Ⅱ，近似認(rèn)為反應(yīng)Ⅰ建立平衡后始終處于平衡狀態(tài)。忽略水電離，其濃度視為常數(shù)。相同條件下，若反應(yīng)起始時溶液中同時還含有0.10mol·L－1鹽酸，則圖示點a、b、c、d中，CO的濃度峰值點可能是_a__(填標(biāo)號)。與不同鹽酸相比，CO達(dá)濃度峰值時，CO2濃度_減小__(填“增大”“減小”或“不變”)，eq\f(cCO,cHCOOH)的反應(yīng)_不變__(填“增大”“減小”或“不變”)?！窘馕觥考尤?.1mol·L－1鹽酸后，H＋對反應(yīng)Ⅰ起催化作用，加快反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡所需時間，故CO濃度峰值提前，由于時間縮短，反應(yīng)Ⅱ消耗的HCOOH減少，體系中HCOOH濃度增大，導(dǎo)致CO濃度大于t1時刻的峰值，故c(CO)最有可能在a處達(dá)到峰值。此時c(CO2)會小于不含鹽酸的濃度，eq\f(cCO,cHCOOH)＝K(Ⅰ)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，則eq\f(cCO,cHCOOH)的值不變。2.(2023·遼寧選考)硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位。(1)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下)，副產(chǎn)物為亞硝基硫酸，主要反應(yīng)如下：NO2＋SO2＋H2O=NO＋H2SO42NO＋O2=2NO2①上述過程中NO2的作用為_催化劑__。②為了適應(yīng)化工生產(chǎn)的需求，鉛室法最終被接觸法所代替，其主要原因是_反應(yīng)中有污染空氣的NO和NO2放出影響空氣環(huán)境、NO2可以溶解在硫酸中給產(chǎn)物硫酸帶來雜質(zhì)、產(chǎn)率不高(答案合理即可)__(答出兩點即可)。(2)接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO2的催化氧化：SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)ΔH＝－98.9kJ·mol－1①(命題角度：速率—溫度圖像分析)為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(α)下反應(yīng)速率(數(shù)值已略去)與溫度的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是_cd__。a．溫度越高，反應(yīng)速率越大b．α＝0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率c．α越大，反應(yīng)速率最大值對應(yīng)溫度越低d．可根據(jù)不同α下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度②(命題角度：依據(jù)圖像選擇適宜條件)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學(xué)家對其進(jìn)行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如下圖所示，催化性能最佳的是_d__(填標(biāo)號)?！窘馕觥?1)①根據(jù)所給的反應(yīng)方程式，NO2在反應(yīng)過程中先消耗再生成，說明NO2在反應(yīng)中起催化劑的作用。②近年來，鉛室法被接觸法代替，因為在反應(yīng)中有污染空氣的NO和NO2放出影響空氣環(huán)境、同時作為催化劑的NO2可以溶解在硫酸中給產(chǎn)物硫酸帶來雜質(zhì)影響產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)率不高(答案合理即可)。(2)①根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率下的反應(yīng)速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應(yīng)速率先加快后減慢，a錯誤；從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉(zhuǎn)化率越低反應(yīng)速率越快，但在轉(zhuǎn)化率小于88%時的反應(yīng)速率圖像并沒有給出，無法判斷α＝0.88的條件下是平衡轉(zhuǎn)化率，b錯誤；從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率不斷減小，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，c正確；從圖像可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，這時可以根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率選擇合適的反應(yīng)溫度以減少能源的消耗，d正確。②為了提高催化劑的綜合性能，科學(xué)家對催化劑進(jìn)行了改良，從圖中可以看出標(biāo)號為d的催化劑V－K－Cs－Ce對SO2的轉(zhuǎn)化率最好，產(chǎn)率最佳，故答案選d。〔思維建?！郴瘜W(xué)平衡圖像的認(rèn)知模型知能分點1化學(xué)反應(yīng)速率、平衡圖像的分析方法1.整體掃描圖像，明確面、線、點的物理、化學(xué)意義(1)看面：弄清縱、橫坐標(biāo)的物理含義，注意把坐標(biāo)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)量的變化。(2)看線：弄清線的斜率、變化趨勢及線的陡與平所代表的化學(xué)意義。(3)看點：弄清曲線上點的含義，特別是一些特殊點，如與坐標(biāo)軸的交點、曲線的交點、拐點、最高點與最低點等。(4)作線：多條件變化時，是否需要確定一個條件為衡量的線，如等溫線、等壓線。2.找準(zhǔn)切入口，明確圖像的意義(1)從“斷點”著手：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，可能使速率—時間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，即出現(xiàn)“斷點”。根據(jù)“斷點”前后的速率大小，即可確定變化的是何種條件。(2)從“拐點”入手：同一可逆反應(yīng)，若反應(yīng)條件不同，達(dá)到平衡所用的時間也可能不同，反映到圖像出現(xiàn)“拐點”的時間也就有差異。根據(jù)外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，即可判斷出溫度的高低、壓強或濃度的大小及是否使用催化劑。(3)從曲線的變化趨勢著手：a.對于速率—溫度(或壓強)圖像，由于隨著溫度逐漸升高或壓強逐漸增大，反應(yīng)速率會逐漸增大，因此圖像上出現(xiàn)的是平滑的遞增曲線。b.溫度或壓強的改變對正、逆反應(yīng)速率的影響是一致的，在圖像上，就是v(正)、v(逆)兩條曲線的走勢大致相同。c.分析外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響時，只能分析達(dá)到平衡之后化學(xué)反應(yīng)速率的變化情況。知能分點2?？紙D像類型分析1.含量類圖像分析：此類圖像縱坐標(biāo)是物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，橫坐標(biāo)可能是時間、溫度、壓強或其他，往往涉及多個變化曲線，分析時應(yīng)：細(xì)讀試題相關(guān)內(nèi)容，明確已知和所求，結(jié)合已學(xué)基本圖像，讀懂題涉圖像，分析曲線的變化趨勢，研究變量間的內(nèi)在聯(lián)系，找出相應(yīng)的變化規(guī)律，挖掘圖像的隱含意義，挖掘解題切入點。2.產(chǎn)率、轉(zhuǎn)化率類圖像分析：此類圖像縱坐標(biāo)是產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率，橫坐標(biāo)可能是溫度、壓強或投料比，分析時應(yīng)：分析題涉可逆反應(yīng)的特征，聯(lián)系橫坐標(biāo)變化因素對化學(xué)平衡的影響，根據(jù)圖中線條的變化趨勢，找出相應(yīng)的變化規(guī)律，結(jié)合題設(shè)問題解答。3.依據(jù)圖像選擇最佳反應(yīng)條件如：氨氣制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中發(fā)生反應(yīng)：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)。下圖為合成塔中不同氨碳比a[eq\f(nNH3,nCO2)]和水碳比b[eq\f(nH2O,nCO2)]時二氧化碳的轉(zhuǎn)化率(α)。b宜控制在_A__(填字母)范圍內(nèi)。a宜控制在4.0左右，理由是_氨碳比等于4.0，CO2轉(zhuǎn)化率較高；當(dāng)氨碳比大于4.0時，增大NH3的量，CO2的轉(zhuǎn)化率增加不大，但生產(chǎn)成本提高了；氨碳比小于4.0時，CO2的轉(zhuǎn)化率低__。A．0.6～0.7 B．1～1.1C．1.5～1.6相同氨碳比時，轉(zhuǎn)化率越高越好，所以選A。1.(命題角度：壓強—溫度圖像)(1)NaClO溶液脫硝時將氮元素氧化成最高價態(tài)。在恒容體系內(nèi)的不同溫度下，尾氣脫硝的反應(yīng)中NO的平衡分壓p如圖1所示。由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)_減小__(填“增大”“不變”或“減小”)。(2)(命題角度：轉(zhuǎn)化率—pH圖像)NO轉(zhuǎn)化為NOeq\o\al(－,3)的轉(zhuǎn)化率隨NaClO溶液初始pH的變化如圖2所示，NaClO溶液的初始pH越小，NO的轉(zhuǎn)化率越高。其原因是_溶液的pH越小，溶液中HClO濃度越大，氧化NO能力越強__?！窘馕觥?1)NaClO溶液脫硝時將氮元素氧化成最高價態(tài)，反應(yīng)方程式為3ClO－＋2NO＋H2O=3Cl－＋2NOeq\o\al(－,3)＋2H＋，由圖分析，溫度越高，NO平衡分壓的負(fù)對數(shù)越小，NO平衡分壓越大，平衡逆向移動，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)溫度升高，脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)越小。(2)因為溶液的pH越小，溶液中HClO濃度越大，氧化NO能力越強，所以pH越小，NO的轉(zhuǎn)化率越高。2.(2023·山東棗莊三模)丙醛是一種重要的有機原料，在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在銠催化劑作用下，乙烯羰基合成丙醛涉及的反應(yīng)如下：主反應(yīng)Ⅰ.C2H4(g)＋H2(g)＋CO(g)CH3CH2CHO(g)ΔH1副反應(yīng)Ⅱ.C2H4(g)＋H2(g)C2H6(g)ΔH2已知：在一定條件下一氧化碳能與銠催化劑結(jié)合生成羰基銠絡(luò)合物。(1)(命題角度：轉(zhuǎn)化率—溫度圖像)在恒壓條件下，按照投料n(C2H4)∶n(CO)∶n(H2)＝1∶1∶1，勻速通入裝有催化劑的反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ，相同時間內(nèi)，測得不同溫度下C2H4的轉(zhuǎn)化率(α)如圖1曲線所示。測得v(B)_<__v(D)(填“>”“＝”“＜”)，產(chǎn)生這一結(jié)果的原因可能是_D點溫度高于B點，D點反應(yīng)物濃度高于B點__。(2)(命題角度：轉(zhuǎn)化率、體積分?jǐn)?shù)—投料比圖像)在恒壓密閉容器中，通入1molC2H4、1molCO和n(H2)，在一定溫度和銠催化劑作用下，發(fā)生上述反應(yīng)，測得C2H4的轉(zhuǎn)化率(α)和丙醛選擇性eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(xCH3CH2CHO＝\f(n生成CH3CH2CHO,n消耗C2H4)×100%))隨eq\f(nH2,nCO)變化關(guān)系如圖2所示。曲線b表示_C2H4的轉(zhuǎn)化率(α)__，當(dāng)1.08<eq\f(nH2,nCO)<1.1時，曲線a隨eq\f(nH2,nCO)的增大而降低的原因是_氫氣濃度增加，生成的C2H6增多，丙醛選擇性降低__。【解析】(1)在恒壓條件下，按照投料n(C2H4)∶n(CO)∶n(H2)＝1∶1∶1，勻速通入裝有催化劑的反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ，相同時間