大單元四　第十一章　第50講　化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像分類突破-2025年高中化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)講義人教版

第50講化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像分類突破[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.了解化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像的常見類型。2.通過(guò)解答不同類型圖像問(wèn)題，初步建立解答化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡相關(guān)圖像問(wèn)題的思維模型。分析、解答化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像題的三個(gè)步驟第一步：看圖像一看面——橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)代表的量(如縱坐標(biāo)是反應(yīng)物百分含量，還是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等)，確定坐標(biāo)值與化學(xué)量的正變與負(fù)變關(guān)系。二看線——曲線的走向、變化趨勢(shì)(斜率大小、升與降、平與陡、漸變與突變、連續(xù)與斷變、轉(zhuǎn)折等)，同時(shí)對(duì)走勢(shì)有轉(zhuǎn)折變化的曲線，要分段進(jìn)行分析，找出各段曲線的變化趨勢(shì)及含義。例如，升高溫度，v吸增加得多，v放增加得少；增大反應(yīng)物濃度，v正突變，v逆漸變。三看點(diǎn)——起點(diǎn)(分清反應(yīng)物、生成物。濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物，一般生成物多數(shù)以原點(diǎn)為起點(diǎn))，終點(diǎn)(終點(diǎn)是否達(dá)到平衡)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)(轉(zhuǎn)折點(diǎn)前后影響的主要因素不同)等；此外還有頂點(diǎn)、拐點(diǎn)、交叉點(diǎn)、平衡點(diǎn)等都要認(rèn)真分析。四看輔助線——要不要作等溫線、等壓線，討論單變量。五看量——一般標(biāo)出具體數(shù)值的量在解題中都會(huì)用到。第二步：想規(guī)律在看清圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)坐標(biāo)x軸的變化，確定y軸的變化，結(jié)合外因?qū)瘜W(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的影響因素分析變化的本質(zhì)原因。第三步：作判斷看條件(T，p，c)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(找圖示變化→定移動(dòng)方向1,原理找變化→定移動(dòng)方向2))→同結(jié)果正確，不同則錯(cuò)。一、反應(yīng)進(jìn)程類圖像(橫坐標(biāo)為時(shí)間t)1．在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0，達(dá)到平衡后，只改變某一個(gè)條件時(shí)，反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)處于平衡狀態(tài)的時(shí)間段是____________(填字母，下同)。A．t0～t1B．t1～t2C．t2～t3D．t3～t4E．t4～t5F．t5～t6(2)判斷t1、t3、t4時(shí)刻分別改變的一個(gè)條件。A．增大壓強(qiáng)B．減小壓強(qiáng)C．升高溫度D．降低溫度E．加催化劑F．充入氮?dú)鈚1時(shí)刻__________；t3時(shí)刻________；t4時(shí)刻______。(3)依據(jù)(2)中的結(jié)論，下列時(shí)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(shí)刻，從反應(yīng)體系中分離出部分氨，t7時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出反應(yīng)速率的變化曲線。在分析v－t圖像時(shí)，要特別注意反應(yīng)速率的變化，即v正、v逆是都增大了還是都減小了(條件改變的瞬間，v正、v逆的起點(diǎn)與原平衡點(diǎn)不重合)，還是一個(gè)增大(或減小)而另一個(gè)不變(條件改變的瞬間，v正、v逆中不變的那個(gè)，起點(diǎn)與原平衡點(diǎn)重合)。2．已知：反應(yīng)為mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)。(1)T1____T2，正反應(yīng)為______反應(yīng)。(2)p1____p2，正反應(yīng)為氣體體積______的反應(yīng)。(3)圖中____使用催化劑；或者增大壓強(qiáng)，此時(shí)m＋n____p＋q。3．現(xiàn)將一定量N2O4氣體充入恒容密閉容器中，控制反應(yīng)溫度為T1℃[N2O4(g)2NO2(g)ΔH>0]，c(N2O4)隨t(時(shí)間)變化曲線如圖，畫出0～t2時(shí)段，c(NO2)隨t變化曲線。保持其他條件不變，改變反應(yīng)溫度為T2(T2＞T1)，再次畫出0～t2時(shí)段，c(NO2)隨t變化趨勢(shì)的曲線。4．對(duì)于反應(yīng)2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑，在323K和343K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示。(1)343K時(shí)反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率α＝________%。平衡常數(shù)K343K＝________(保留2位小數(shù))。(2)在343K下：要提高SiHCl3轉(zhuǎn)化率，可采取的措施是__________________；要縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，可采取的措施有____________、______________。(3)比較a、b處反應(yīng)速率大?。簐a________vb(填“大于”“小于”或“等于”)。反應(yīng)速率v＝v正－v逆＝－，k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，計(jì)算a處的eq\f(v正,v逆)＝________(保留1位小數(shù))。此類圖像一般縱坐標(biāo)表示物質(zhì)的量、濃度、百分含量、轉(zhuǎn)化率，橫坐標(biāo)表示反應(yīng)時(shí)間。解題的關(guān)鍵是找轉(zhuǎn)折點(diǎn)。(1)轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前，用外因?qū)λ俾实挠绊懛治鰡?wèn)題，用“先拐先平數(shù)值大”的規(guī)律判斷不同曲線表示溫度或壓強(qiáng)的大小。(2)轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后是平衡狀態(tài)或平衡移動(dòng)，解題時(shí)要抓住量的變化，找出平衡移動(dòng)的方向，利用化學(xué)平衡移動(dòng)原理推理分析。二、恒溫(恒壓)線5．反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔH圖像結(jié)論a＋b____c＋d，ΔH____0a＋b____c＋d，ΔH____06.在一恒容的密閉容器中充入0.1mol·L－1CO2、0.1mol·L－1CH4，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，測(cè)得CH4的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A．上述反應(yīng)的ΔH<0B．壓強(qiáng)：p4>p3>p2>p1C．壓強(qiáng)為p4、溫度為1100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)約為1.64D．壓強(qiáng)為p4時(shí)，在y點(diǎn)：v正>v逆此類圖像的縱坐標(biāo)為某物質(zhì)的平衡濃度或轉(zhuǎn)化率，橫坐標(biāo)為溫度或壓強(qiáng)，解答此類問(wèn)題，要關(guān)注曲線的變化趨勢(shì)，有多個(gè)變量時(shí)，注意控制變量，即“定一議二”。三、投料比—轉(zhuǎn)化率相關(guān)圖像7．一定條件下，反應(yīng)：6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)的數(shù)據(jù)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A．該反應(yīng)的ΔH＞0B．達(dá)平衡時(shí)，v正(H2)＝v逆(CO2)C．b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K值大于c點(diǎn)D．a(chǎn)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的H2的平衡轉(zhuǎn)化率為90%8．采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。主反應(yīng)：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)副反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)測(cè)得反應(yīng)體系中各物質(zhì)的產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率與催化劑的關(guān)系如圖所示。則催化劑中eq\f(nMn,nCu)約為________時(shí)最有利于二甲醚的合成。(1)改變投料比相當(dāng)于增加一種反應(yīng)物的濃度，另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率升高，而自身的轉(zhuǎn)化率降低。(2)當(dāng)按化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)量數(shù)之比投入反應(yīng)物，各組分的平衡轉(zhuǎn)化率相同，平衡時(shí)產(chǎn)物的體積分?jǐn)?shù)最大。四、平衡常數(shù)K(lgK)與T(eq\f(1,T))關(guān)系曲線9．[2023·湖北，19(5)(6)](5)eq\o(C,\s\up6(·))40H19(g)C40H18(g)＋H·(g)及eq\o(C,\s\up6(·))40H11(g)C40H10(g)＋H·(g)反應(yīng)的lnK(K為平衡常數(shù))隨溫度倒數(shù)的關(guān)系如圖所示。已知本實(shí)驗(yàn)條件下，lnK＝－eq\f(ΔH,RT)＋c(R為理想氣體常數(shù)，c為截距)。圖中兩條線幾乎平行，從結(jié)構(gòu)的角度分析其原因是________________________________________________________________________。(6)下列措施既能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，又能增大生成C40H10的反應(yīng)速率的是________(填標(biāo)號(hào))。a．升高溫度b．增大壓強(qiáng)c．加入催化劑10．[2021·全國(guó)乙卷，28(3)]McMorris測(cè)定和計(jì)算了在136～180℃范圍內(nèi)下列反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp。2NO(g)＋2ICl(g)2NOCl(g)＋I(xiàn)2(g)Kp12NOCl(g)2NO(g)＋Cl2(g)Kp2得到lgKp1～eq\f(1,T)和lgKp2～eq\f(1,T)均為線性關(guān)系，如下圖所示：①由圖可知，NOCl分解為NO和Cl2，反應(yīng)的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。②反應(yīng)2ICl(g)=Cl2(g)＋I(xiàn)2(g)的K＝______________(用Kp1、Kp2表示)；該反應(yīng)的ΔH______0(填“大于”或“小于”),寫出推理過(guò)程：______________________________________________________________________________________________________________。五、多重平衡的復(fù)雜圖像11．二甲醚(CH3OCH3)是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ挠袡C(jī)化工產(chǎn)品和潔凈燃料。CO2加氫制二甲醚的反應(yīng)體系中，主要發(fā)生反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝＋41.2kJ·mol－1反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－49.5kJ·mol－1反應(yīng)Ⅲ：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－23.5kJ·mol－1在2MPa，起始投料eq\f(nH2,nCO2)＝3時(shí)，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率及CO、CH3OCH3、CH3OH的平衡體積分?jǐn)?shù)隨溫度變化如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)的ΔH＝－73.0k