高考化學一輪復習第8章化學反應(yīng)速率與化學平衡第41講化學反應(yīng)速率與化學平衡圖像課件

第41講化學反應(yīng)速率與化學平衡圖像1．進一步加深理解外界條件對化學反應(yīng)速率和化學平衡的影響規(guī)律。2．掌握速率平衡圖像的分析方法，能正確解答實際工業(yè)生產(chǎn)中有關(guān)圖像的問題。01考點梳理高效演練考點一化學反應(yīng)速率圖像

1．正反應(yīng)速率、逆反應(yīng)速率—時間圖像的突變、漸變分析可逆反應(yīng)達到平衡后，若某一時刻改變外界條件，速率—時間圖像的曲線可能會出現(xiàn)“漸變”或“突變”。根據(jù)“斷點”前后速率的大小變化，即可對外界條件的變化情況作出判斷圖像速率變化分析條件變化判斷平衡移動方向判斷

v′正突然增大，v′逆逐漸增大，且v′正＞v′逆

增大反應(yīng)物濃度正向移動

v′正、v′逆都突然減小，且v′正＞v′逆①降低溫度(正反應(yīng)放熱)；②減小壓強(正反應(yīng)氣體體積增大)正向移動圖像速率變化分析條件變化判斷平衡移動方向判斷

v′正、v′逆都突然增大，且增大程度相同①使用催化劑；②增大壓強(反應(yīng)前后氣體體積不變)不移動2.全程速率—時間圖像的趨勢變化分析

例如，Zn與足量鹽酸的反應(yīng)，化學反應(yīng)速率隨時間的變化出現(xiàn)如右圖所示情況。原因：AB段，反應(yīng)放熱，溶液溫度逐漸升高，v增大；BC段，溶液中c(H＋)逐漸減小，v減小。1．在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)

ΔH＜0，達到平衡后，只改變某一個條件時，反應(yīng)速率與反應(yīng)時間的關(guān)系如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)處于平衡狀態(tài)的時間段是________(填字母，下同)。A．t1～t2

B．t2～t3C．t3～t4 D．t4～t5E．t5～t6(2)判斷t1、t3、t4時刻分別改變的一個條件。A．增大壓強

B．減小壓強

C．升高溫度

D．降低溫度

E．加催化劑

F．充入氮氣t1時刻____________；t3時刻____________；t4時刻____________。(3)依據(jù)(2)中的結(jié)論，下列時間段中，氨的百分含量最高的是________。A．t0～t1 B．t2～t3C．t3～t4 D．t5～t6(4)如果在t6時刻，從反應(yīng)體系中分離出部分氨，t7時刻反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，請在上圖中畫出反應(yīng)速率的變化曲線。答案：(1)BCE

(2)C

E

B

(3)A(4)2．向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件下使反應(yīng)SO2(g)＋NO2(g)?SO3(g)＋NO(g)達到平衡，正反應(yīng)速率隨時間變化的示意圖如右圖。下列說法正確的是(

)A．反應(yīng)在c點達到平衡狀態(tài)B．反應(yīng)物濃度：a點小于b點C．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量D．Δt1＝Δt2時，SO2的轉(zhuǎn)化率：ab段小于bc段√解析：A項，達到化學平衡狀態(tài)的標志是各物質(zhì)的濃度不再改變，其實質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，c點對應(yīng)的正反應(yīng)速率顯然還在改變，未達到平衡，錯誤；B項，a→b正反應(yīng)速率增大，反應(yīng)物濃度逐漸減小，錯誤；C項，a→c正反應(yīng)速率增大，之后正反應(yīng)速率減小，說明反應(yīng)剛開始時溫度升高對正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對正反應(yīng)速率的影響，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，錯誤；D項，隨著反應(yīng)的進行，正反應(yīng)速率越大，消耗的二氧化硫就越多，SO2的轉(zhuǎn)化率就越大，正確?？键c二化學平衡圖像

1．物質(zhì)的量(或濃度)—時間圖像例如，某溫度時，在恒容(VL)容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如右圖所示。(1)X、Y是反應(yīng)物，Z是生成物，t3s時反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，X、Y未完全反應(yīng)，該反應(yīng)是可逆反應(yīng)。(2)O～t3s：Δn(X)＝－(n3－n1)mol，Δn(Y)＝－(n3－n2)mol，Δn(Z)＝n2

mol。X、Y、Z三種物質(zhì)的化學計量數(shù)之比為(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。2．轉(zhuǎn)化率(或百分含量)—時間圖像

解題關(guān)鍵：“先拐先平數(shù)值大”。即先出現(xiàn)拐點的反應(yīng)先達到平衡，先出現(xiàn)拐點的曲線表示的溫度較高、壓強較大或使用了催化劑。圖Ⅰ，T2>T1，溫度升高，生成物C的百分含量減小，說明平衡逆向移動，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。圖Ⅱ，p2>p1，壓強增大，A(反應(yīng)物)的轉(zhuǎn)化率減小，說明正反應(yīng)是氣體總體積增大的反應(yīng)。圖Ⅲ，生成物C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可能是使用了催化劑；若該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體總體積不變的可逆反應(yīng)，a也可能是增大了壓強(壓縮容器容積)。3．恒壓(或恒溫)線

(α表示反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，n表示反應(yīng)物的平衡物質(zhì)的量)解題關(guān)鍵：采用“定一議二”的方法，即把自變量(溫度、壓強)之一設(shè)為定量，討論另外兩個變量的關(guān)系。圖①，若p1>p2>p3，則正反應(yīng)為氣體體積________的反應(yīng)，ΔH______0；圖②，若T1>T2，則ΔH______0，正反應(yīng)為氣體體積________的反應(yīng)。減?。迹荚龃?．幾種特殊圖像(1)如下圖，對于化學反應(yīng)mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，M點前，表示化學反應(yīng)從反應(yīng)物開始，v正＞v逆；M點為剛達到平衡的點；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升高溫度，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡逆向移動，故正反應(yīng)的ΔH＜0。(2)如下圖，對于化學反應(yīng)mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點都是平衡點。L線的左上方(E點)，A的百分含量大于此壓強時平衡體系的A的百分含量，所以E點滿足v正＞v逆；同理，L線的右下方(F點)滿足v正＜v逆。1．下面是某化學研究小組探究外界條件對化學反應(yīng)速率和化學平衡影響的圖像，其中圖像和結(jié)論判斷錯誤的是(

)A．圖①中X和Y最多只有一種為氣態(tài)，Z為氣態(tài)B．圖②中正反應(yīng)的ΔH＜0，M點正反應(yīng)速率>N點逆反應(yīng)速率C．圖③是在恒溫恒容的密閉容器中，按不同投料比充入CO(g)和H2(g)進行反應(yīng)，若平衡時CO(g)和H2(g)的轉(zhuǎn)化率相等，則a＝2D．圖④中曲線表示一定壓強下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化，A、B、C三點表示不同溫度、壓強下NO的平衡轉(zhuǎn)化率，壓強最小的是B點，化學平衡常數(shù)最小的是A點√2．用(NH4)2CO3捕獲CO2的反應(yīng)為(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)?2NH4HCO3(aq)。為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響，將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中，并充入一定量的CO2氣體，保持其他初始實驗條件不變，分別在不同溫度下，經(jīng)過相同時間測得CO2氣體濃度，得到如圖所示的趨勢圖。(1)c點的逆反應(yīng)速率和d點的正反應(yīng)速率的大小關(guān)系為v逆(c)______(填“＞”“＝”或“＜”)v正(d)。解析：溫度越高，反應(yīng)速率越大，d點溫度高，故c點的逆反應(yīng)速率小于d點的正反應(yīng)速率。答案：＜(2)b、c、d三點的平衡常數(shù)Kb、Kc、Kd從大到小的順序為________________。解析：根據(jù)題圖可知，溫度為T3時反應(yīng)達到平衡，此后溫度升高，c(CO2)增大，說明平衡逆向移動，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故Kb＞Kc＞Kd。答案：Kb＞Kc＞Kd(3)T3～T4溫度區(qū)間，容器內(nèi)CO2氣體濃度呈現(xiàn)增大的變化趨勢，其原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：溫度為T3時化學反應(yīng)達到平衡，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，T3～T4區(qū)間溫度升高，平衡逆向移動，不利于CO2的捕獲考點三實際生產(chǎn)中“多姿多彩”的陌生圖像

1．陌生圖像分析的模型建構(gòu)2．陌生圖像解答的思維步驟(1)識別圖像類型。即明確橫坐標和縱坐標的含義，厘清線和點(平臺、折線、拐點等)的關(guān)系。(2)把握反應(yīng)特點。即分析可逆反應(yīng)的化學方程式，觀察物質(zhì)的狀態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)的變化(正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，還是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng))、反應(yīng)熱(正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，還是吸熱反應(yīng))等。(3)聯(lián)想平衡原理。聯(lián)想化學反應(yīng)速率、化學平衡移動原理，特別是影響因素及使用前提條件等。(4)數(shù)形結(jié)合解答。圖表與原理結(jié)合，逐項分析圖表，重點看圖表是否符合可逆反應(yīng)的特點、化學反應(yīng)速率和化學平衡移動原理。3．陌生圖像簡答題的規(guī)范描述(1)條件選擇類。①實驗最佳條件的選擇或控制就是為了又“快”又“好”地生產(chǎn)，即主要是從反應(yīng)速率與轉(zhuǎn)化率(化學平衡)兩個角度來分析。“快”就是增大反應(yīng)速率，“好”就是增大轉(zhuǎn)化率，原料利用率高，而影響反應(yīng)速率與轉(zhuǎn)化率的主要因素就是濃度、溫度、壓強與催化劑，其中溫度與壓強是試題中經(jīng)?？疾榈囊蛩?。②從速率、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率、純度等角度分析，選擇最佳條件。如針對反應(yīng)速率時，思考方向為如何提高浸出速率、如何增大反應(yīng)速率等；針對平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率時，可運用平衡移動原理解釋(其他條件不變的情況下，改變××條件，可逆反應(yīng)的平衡向××方向移動，導致××發(fā)生變化)；針對綜合生產(chǎn)效益時，可從原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設(shè)備的要求，環(huán)境保護，綠色化學等方面作答。③選擇當前條件的優(yōu)勢，其他條件的不足，往往不足的描述比較容易疏忽，如溫度過高或過低，壓強過小或過大，也要進行分析。(2)原因分析類。①依據(jù)化學反應(yīng)速率和平衡移動原理，分析導致圖像曲線變化的原因。②催化劑對反應(yīng)的影響、不同反應(yīng)的選擇性問題是這類題目的難點，解題時要多加關(guān)注，不同的條件會有不同的選擇性。(1)當SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物質(zhì)的量分數(shù)分別為7.5%、10.5%和82%時，在0.5MPa、2.5Mpa和5.0MPa壓強下，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度的變化如圖所示。反應(yīng)在5.0MPa、550℃

時的α＝________，判斷的依據(jù)是__________________________________________。影響α的因素有_______________________________________________。解析：由題給熱化學方程式可知，該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，其他條件一定時，增大壓強，平衡正向移動，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，故p1＝5.0MPa。結(jié)合題圖可知，反應(yīng)在5.0MPa、550℃時對應(yīng)的SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為0.975。影響平衡轉(zhuǎn)化率的因素有溫度、壓強、反應(yīng)物的起始濃度等。答案：0.975該反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強，平衡正向移動，α增大，5.0MPa＞2.5MPa＝p2，所以p1＝5.0MPa溫度、壓強和反應(yīng)物的起始濃度(組成)(2)將組成(物質(zhì)的量分數(shù))為2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的氣體通入反應(yīng)器，在溫度t、壓強p條件下進行反應(yīng)。平衡時，若SO2的轉(zhuǎn)化率為α，則SO3的壓強為______，平衡常數(shù)Kp＝__________________(以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。2．(2022·高考全國甲卷)利用碳氯化法可將TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4。在1000℃時反應(yīng)的熱化學方程式及其平衡常數(shù)為TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)

ΔH＝－51kJ·mol－1，Kp＝1.2×1012Pa。在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2以物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分數(shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如下圖所示。(1)反應(yīng)C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)＝________Pa。答案：7.2×105

(2)圖中顯示，在200℃平衡時TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4，但實際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠高于此溫度，其原因是_______________________________。答案：TiO2、C中原子間的化學鍵鍵能大，斷鍵需要的能量較大，反應(yīng)的活化能較大或升高溫度可以增大反應(yīng)速率(答案合理即可)

(3)TiO2碳氯化是一個“氣-固-固”反應(yīng)，有利于TiO2-C“固-固”接觸的措施是_____________________________________________________。解析：TiO2碳氯化是一個“氣-固-固”反應(yīng)，有利于TiO2-C“固-固”接觸的措施是將固體粉碎并混合均勻，再將Cl2通入使固體呈“沸騰”狀態(tài)(在沸騰爐中進行反應(yīng))。答案：將固體粉碎并混合均勻，通入Cl2使固體呈“沸騰”狀態(tài)02真題研做高考通關(guān)1．(2023·新高考重慶卷)逆水煤氣變換體系中存在以下兩個反應(yīng)：反應(yīng)Ⅰ

CO2(g)＋H2(g)?CO(g)＋H2O(g)反應(yīng)Ⅱ

CO2(g)＋4H2(g)?CH4(g)＋2H2O(g)在恒容條件下，按V(CO2)∶V(H2)＝1∶1投料比進行反應(yīng)，平衡時含碳物質(zhì)體積分數(shù)隨溫度的變化如下圖所示。下列說法正確的是(

)A．反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0，反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0B．M點反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)K<1C．N點H2O的壓強是CH4的3倍D．若按V(CO2)∶V(H2)＝1∶2投料，則曲線之間交點位置不變√解析：A．隨著溫度的升高，甲烷的體積分數(shù)減小、一氧化碳的體積分數(shù)增大，說明隨著溫度的升高，反應(yīng)Ⅱ的平衡逆向移動、反應(yīng)Ⅰ的平衡正向移動，故反應(yīng)Ⅱ為放熱反應(yīng)，ΔH<0，反應(yīng)

Ⅰ為吸熱反應(yīng)，ΔH>0，A錯誤；C．N點一氧化碳、甲烷的體積分數(shù)相等，結(jié)合反應(yīng)的化學方程式可知，生成水的總的物質(zhì)的量為甲烷的3倍，結(jié)合阿伏加德羅定律可知，H2O的壓強是CH4的3倍，C正確；D．反應(yīng)Ⅰ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)、反應(yīng)Ⅱ為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，若按V(CO2)∶V(H2)＝1∶2投料，相當于增加氫氣的投料，會使得甲烷含量增大，導致甲烷、一氧化碳曲線之間交點位置發(fā)生改變，D錯誤。2．(2023·新高考江蘇卷)二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應(yīng)如下：CO2(g)＋4H2(g)?CH4(g)＋2H2O(g)

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