2022屆高考化學(xué)二輪教學(xué)案-題型三化學(xué)反應(yīng)原理綜合題熱點(diǎn)題空

熱點(diǎn)題空1讀懂圖像——計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率或化學(xué)平衡常數(shù)一、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算公式對(duì)于可逆反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)(1)反應(yīng)速率計(jì)算公式v(B)＝eq\f(ΔcB,Δt)＝eq\f(\f(ΔnB,V),Δt)。(2)化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算公式K＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)(式中的濃度是指平衡狀態(tài)的濃度)，Kp＝eq\f(pcC·pdD,paA·pbB)。其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分別為A、B、C、D各氣體的分壓，氣體的分壓＝氣體總壓×體積分?jǐn)?shù)＝氣體總壓×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。二、化學(xué)平衡常數(shù)相關(guān)計(jì)算解題流程1．審起始根據(jù)信息找出起始充入物質(zhì)的相關(guān)量。2．審平衡結(jié)合圖表找出起始和平衡時(shí)的相關(guān)量或者變化量，如壓強(qiáng)、平衡轉(zhuǎn)化率、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等。3．列三段式通過設(shè)立未知數(shù)，列出三段式。4．列方程通過相關(guān)信息建立方程式，求解未知數(shù)，然后代入進(jìn)行有關(guān)平衡常數(shù)的計(jì)算。典例苯乙烯是一種重要的化工原料，可采用乙苯催化脫氫法制備，反應(yīng)如下：(g)(g)＋H2(g)ΔH＝＋17.6kJ·mol－1?，F(xiàn)在某一溫度下向一剛性容器中充入1mol乙苯和4mol水蒸氣，測(cè)得容器內(nèi)總壓與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示：則該溫度下反應(yīng)平衡常數(shù)Kp＝________(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù))。解題思路(1)審起始：乙苯1mol，水蒸氣4mol。(2)審平衡：起始?jí)簭?qiáng)100kPa，平衡壓強(qiáng)115kPa。(3)設(shè)未知數(shù)，列三段式設(shè)轉(zhuǎn)化的乙苯為xmol，可列出三段式：(g)(g)＋H2(g)n0/mol100Δn/molxxxn平/mol1－xxx(4)列方程已知起始和平衡時(shí)的壓強(qiáng)，依據(jù)阿伏加德羅定律推論可得方程：eq\f(5＋x,5)＝eq\f(115,100)，解得x＝0.75。所以平衡時(shí)各氣體物質(zhì)的量為乙苯0.25mol，苯乙烯0.75mol，氫氣0.75mol，水蒸氣4mol。故Kp＝eq\f(p·pH2,p)＝eq\f(115kPa×\f(0.75,5.75)×115kPa×\f(0.75,5.75),115kPa×\f(0.25,5.75))＝45kPa。特別提醒不要忽略了水蒸氣的存在，在計(jì)算氣體總量時(shí)要將所有氣體計(jì)算在內(nèi)。1．如圖為丙烷直接脫氫法中丙烷和丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系(圖中的壓強(qiáng)分別為104Pa和105Pa)。(已知：丙烷脫氫制丙烯為強(qiáng)吸熱過程)(1)104Pa時(shí)，圖中表示丙烯的曲線是________(填“ⅰ”“ⅱ”“?！被颉阿ぁ?。(2)104Pa、500℃時(shí)，主反應(yīng)用平衡分壓代替平衡濃度表示反應(yīng)C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)的化學(xué)平衡常數(shù)Kp＝__________(已知：氣體分壓＝氣體總壓×體積分?jǐn)?shù))。答案(1)ⅰ(2)3.3×103Pa解析(1)丙烷脫氫制丙烯為氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)減??；該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故曲線ⅰ代表104Pa時(shí)丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)。(2)104Pa、500℃時(shí)，丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)為33%，設(shè)起始丙烷為1mol，轉(zhuǎn)化率為x，由題意建立如下三段式：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)起始/mol100變化/molxxx平衡/mol1－xxx則由丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)為33%可得，eq\f(x,1＋x)＝0.33，解得x≈0.5，丙烷、丙烯和氫氣的分壓均為104Pa×eq\f(1,3)，則用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp＝eq\f(104Pa×\f(1,3)×104Pa×\f(1,3),104Pa×\f(1,3))＝104Pa×eq\f(1,3)≈3.3×103Pa。2．順-1,2-二甲基環(huán)丙烷和反-1,2-二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化：該反應(yīng)的速率方程可表示為v正＝k正·c(順)和v逆＝k逆·c(反)，k正和k逆在一定溫度時(shí)為常數(shù)，分別稱作正、逆反應(yīng)速率常數(shù)?；卮鹣铝袉栴}：(1)已知：T1溫度下，k正＝0.006s－1，k逆＝0.002s－1，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值K1＝________；該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，則ΔH________(填“小于”“等于”或“大于”)0。(2)T2溫度下，圖中能表示順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線是________(填曲線編號(hào))，平衡常數(shù)值K2＝________；溫度T1________(填“小于”“等于”或“大于”)T2，判斷理由是____________________________________________________________________________。答案(1)3小于(2)Beq\f(7,3)小于該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)解析(1)根據(jù)v正＝k正·c(順)，k正＝0.006s－1，則v正＝0.006s－1·c(順)，v逆＝k逆·c(反)，k逆＝0.002s－1，則v逆＝0.002s－1·c(反)，化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等，則0.006s－1·c(順)＝0.002s－1·c(反)，該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K1＝eq\f(c反,c順)＝eq\f(0.006s－1,0.002s－1)＝3；該反應(yīng)的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，說明斷鍵吸收的能量小于成鍵釋放的能量，即該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則ΔH小于0。(2)隨著時(shí)間的推移，順式異構(gòu)體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不斷減少，且減少速率隨時(shí)間增多而減小，則符合條件的曲線是B。設(shè)順式異構(gòu)體的起始濃度為x，則平衡時(shí)，順式異構(gòu)體為0.3x，反式異構(gòu)體為0.7x，所以平衡常數(shù)為K2＝eq\f(0.7x,0.3x)＝eq\f(7,3)，因?yàn)镵1＞K2，對(duì)于放熱反應(yīng)升高溫度時(shí)平衡逆向移動(dòng)，所以溫度T2＞T1。3．(2021·廣東汕頭市高三期末)氮及其化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生命活動(dòng)中起著重要的作用，但同時(shí)又是污染環(huán)境的主要物質(zhì)，研究其轉(zhuǎn)化規(guī)律一直是科學(xué)家們的熱點(diǎn)問題。回答下列問題：(1)某溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)如下：a．2NO2(g)N2(g)＋2O2(g)K＝6.7×1016b．2NO(g)N2(g)＋O2(g)K＝2.2×1030分解反應(yīng)趨勢(shì)較大的反應(yīng)是______(填“a”或“b”)；反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的K＝________。(2)已知反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的正反應(yīng)速率v正＝k1cm(NO)cn(O2)，其中k為速率常數(shù)，該反應(yīng)的歷程為第一步：NO＋NOeq\o(,\s\up7(k1),\s\do5(k1′))N2O2快速平衡第二步：N2O2＋O2eq\o(→,\s\up7(k2))2NO2慢反應(yīng)其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡，第一步反應(yīng)中：v正＝k1c2(NO)，v逆＝k1′c(N2O2)。下列敘述不正確的是________(填字母)。A．第一步反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(k1,k1′)B．第二步的活化能比第一步的活化能高C．v(第一步的正反應(yīng))>v(第二步的反應(yīng))D．第二步中N2O2與O2的碰撞100%有效(3)在恒溫條件下，將2molCl2和1molNH3充入某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2Cl2(g)＋NH3(g)NHCl2(l)＋2HCl(g)，測(cè)得平衡時(shí)Cl2和HCl的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系如圖所示。則A、B、C三點(diǎn)中Cl2轉(zhuǎn)化率最高的是________點(diǎn)(填“A”“B”或“C”)；計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp(C)＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。答案(1)b3.3×1013(2)D(3)B0.5MPa－1解析(1)平衡常數(shù)越大，反應(yīng)程度越大，b的平衡常數(shù)比a大，故b的分解反應(yīng)趨勢(shì)較大；反應(yīng)b－a得到2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，則反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的K＝eq\f(2.2×1030,6.7×1016)≈3.3×1013。(2)A項(xiàng)，第一步反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cN2O2,c2NO)，平衡時(shí)v正＝k1c2(NO)＝v逆＝k1′c(N2O2)，則K＝eq\f(cN2O2,c2NO)＝eq\f(k1,k1′)，正確；B項(xiàng)，第二步反應(yīng)比第一步反應(yīng)難，第二步的活化能比第一步的活化能高，正確；C項(xiàng)，v(第一步的正反應(yīng))是快反應(yīng)，v(第二步的反應(yīng))是慢反應(yīng)，v(第一步的正反應(yīng))>v(第二步的反應(yīng))，正確；D項(xiàng)，第二步反應(yīng)是慢反應(yīng)，說明N2O2與O2的有效碰撞幾率較小，不可能達(dá)到100%，錯(cuò)誤。(3)根據(jù)平衡時(shí)Cl2和HCl的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系，可知B點(diǎn)HCl的物質(zhì)的量濃度最大，Cl2轉(zhuǎn)化率最高；設(shè)反應(yīng)的NH3的物質(zhì)的量為xmol，利用三段式求解：2Cl2(g)＋NH3(g)NHCl2(l)＋2HCl(g)起始量/mol2100變化量/mol2xxx2x平衡量/mol2－2x1－xx2xC點(diǎn)Cl2的物質(zhì)的量濃度等于HCl的物質(zhì)的量濃度，則2－2x＝2x，解得x＝0.5，反應(yīng)后氣體總物質(zhì)的量為(3－3x＋2x)mol＝2.5mol，總壓強(qiáng)為10MPa，則平衡常數(shù)Kp(C)＝eq\f(p2HCl,p2Cl2·pNH3)＝eq\f(10MPa×\f(1,2.5)2,10MPa×\f(1,2.5)2×10MPa×\f(0.5,2.5))＝0.5MPa－1。4．已知NO2可發(fā)生二聚反應(yīng)生成N2O4，化學(xué)方程式為2NO2(g)N2O4(g)，請(qǐng)回答下列問題：(1)該反應(yīng)達(dá)到平衡后，升高溫度可使體系顏色加深，則該反應(yīng)的ΔH________0(填“>”或“<”)。(2)已知該反應(yīng)的正反應(yīng)速率方程為v正＝k正·c2(NO2)，逆反應(yīng)速率方程為v逆＝k逆·c(N2O4)，其中k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)的速率常數(shù)。則如圖(lgk表示速率常數(shù)的對(duì)數(shù)；eq\f(1,T)表示溫度的倒數(shù))所示①、②、③、④四條斜線中，能表示lgk正隨eq\f(1,T)變化關(guān)系的是斜線________，能表示lgk逆隨eq\f(1,T)變化關(guān)系的是斜線________。(3)圖中A、B、C、D點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為a＋1.5、a＋0.5、a－0.5、a－1.5，則溫度T1時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)K＝______。答案(1)<(2)③④(3)10解析(1)升高溫度體系顏色加深，平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0。(2)化學(xué)反應(yīng)速率和溫度成正比，隨著溫度下降eq\f(1,T)增大，正、逆反應(yīng)速率減小，則lgk正和lgk逆均減小，由于溫度下降平衡正移，v正＞v逆，則下降相同溫度時(shí)lgk逆減小更快，則表示lgk正隨eq\f(1,T)變化關(guān)系的是斜線③，表示lgk逆隨eq\f(1,T)變化關(guān)系的是斜線④。(3)化學(xué)平衡常數(shù)K＝eq\f(cN2O4,c2NO2)＝eq\f(k逆·cN2O4,k正·c2NO2)×eq\f(k正,k逆)＝eq\f(v逆,v正)×eq\f(k正,k逆)＝eq\f(10a－0.5,10a－1.5)＝10。5．亞硝酰氯(NOCl)是有機(jī)合成中的重要試劑，可由NO和Cl2反應(yīng)得到，化學(xué)方程式為2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)。(1)在1L恒容密閉容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g)，在不同溫度下測(cè)得c(NOCl)與時(shí)間t的關(guān)系如圖A所示：①反應(yīng)開始到10min時(shí)NO的平均反應(yīng)速率v(NO)＝________mol·L－1·min－1。②T2時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________。③T2時(shí)Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率為__________。(2)若按投料比[n(NO)∶n(Cl2)]＝2∶1把NO和Cl2加入一恒壓的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率與溫度T、壓強(qiáng)p(總壓)的關(guān)系如圖B所示：①該反應(yīng)的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。②在p壓強(qiáng)條件下，M點(diǎn)時(shí)容器內(nèi)NO的體積分?jǐn)?shù)為________。③若反應(yīng)一直保持在p壓強(qiáng)條件下進(jìn)行，則M點(diǎn)的分壓平衡常數(shù)Kp＝________(用含p的表達(dá)式表示，用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×體積分?jǐn)?shù))。答案(1)①0.1②2③50%(2)①<②40%③eq\f(5,p)解析(1)①10min時(shí)，c(NOCl)＝1mol·L－1，則轉(zhuǎn)化的NO的物質(zhì)的量為1mol，則v(NO)＝eq\f(1mol·L－1,10min)＝0.1mol·L－1·min－1。②平衡常數(shù)K＝eq\f(12,12×0.5)＝2。③Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.5mol·L－1,1mol·L－1)×100%＝50%。(2)①根據(jù)圖像，升高溫度，平衡時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，ΔH＜0。②根據(jù)圖像，在p壓強(qiáng)條件下，M點(diǎn)時(shí)NO的轉(zhuǎn)化率為50%，根據(jù)2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)可知，氣體減小的體積為反應(yīng)的NO的體積的一半，因此NO的體積分?jǐn)?shù)為eq\f(2－2×50%,2＋1－\f(2×50%,2))×100%＝40%。③設(shè)NO的物質(zhì)的量為2mol，則Cl2的物質(zhì)的量為1mol。2NO(g)＋Cl2(g)2NOCl(g)起始/mol210反應(yīng)/mol10.51平衡/mol10.51平衡分壓p×eq\f(1,2.5)p×eq\f(0.5,2.5)p×eq\f(1,2.5)M點(diǎn)的分壓平衡常數(shù)Kp＝eq\f(p×\f(1,2.5)2,p×\f(1,2.5)2·p×\f(0.5,2.5))＝eq\f(5,p)。6．納米鐵是重要的儲(chǔ)氫材料，可用反應(yīng)Fe(s)＋5CO(g)Fe(CO)5(g)制得。在1L恒容密閉容器中加入足量鐵粉和0.48molCO，在T1、T2不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得c(CO)與溫度、時(shí)間的關(guān)系如圖所示。(1)T1________T2，ΔH________0(填“＞”或“＜”)。(2)T2溫度下，平衡時(shí)體系的壓強(qiáng)為p，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ＝________(已知：標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ＝eq\f(\f(p[FeCO5],pθ),[\f(pCO,pθ)]5)，其中pθ為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)(1×105Pa)，p[Fe(CO)5]、p(CO)為各組分的平衡分壓)。答案(1)><(2)eq\f(1.6×1021,p4)解析(1)溫度越高反應(yīng)速率越快，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間越短，所以T1>T2，據(jù)圖可知溫度越高平衡時(shí)CO的濃度越大，說明溫度升高平衡左移，所以該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH<0。(2)反應(yīng)初始投料為足量鐵粉和0.48molCO，平衡時(shí)n(CO)＝0.08mol，則消耗的n(CO)＝0.4mol，根據(jù)化學(xué)方程式可知生成的n[Fe(CO)5]＝0.08mol，平衡時(shí)壓強(qiáng)為p，壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比，所以p[Fe(CO)5]＝p(CO)＝p×eq\f(0.08mol,0.08mol＋0.08mol)＝0.5p，Kθ＝eq\f(\f(0.5p,pθ),(\f(0.5p,pθ))5)＝eq\f(1.6×1021,p4)。熱點(diǎn)題空2讀懂圖像——精準(zhǔn)判斷速率、平衡對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的調(diào)控作用一、圖像題的審題要領(lǐng)1．看題干，明方向：看清題目要求，在題干中圈出關(guān)鍵詞，明確是速率問題還是平衡移動(dòng)問題，分清楚是“恒溫恒壓”還是“恒溫恒容”或其他限制條件。2．識(shí)圖表，“面、點(diǎn)、線”識(shí)圖是解題的基礎(chǔ)，①面即坐標(biāo)系，明晰橫、縱坐標(biāo)所表示的含義，這是理解題意和進(jìn)行正確思維的前提。明晰坐標(biāo)含義，也就是用變量的觀點(diǎn)分析坐標(biāo)，找出橫、縱坐標(biāo)的關(guān)系，再結(jié)合教材，聯(lián)系相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。②找點(diǎn)：找出曲線中的特殊點(diǎn)(起點(diǎn)、頂點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)、交叉點(diǎn)、平衡點(diǎn)等)，分析這些點(diǎn)所表示的意義以及影響這些點(diǎn)的主要因素及限制因素等，大多考題就落在這些點(diǎn)的含義分析上，因?yàn)檫@些點(diǎn)往往隱含著某些限制條件或某些特殊的含義。③析線：正確分析曲線的走向、變化趨勢(shì)(上升、下降、平緩、轉(zhuǎn)折等)，同時(shí)對(duì)走勢(shì)有轉(zhuǎn)折變化的曲線，要分區(qū)段進(jìn)行分析，研究找出各段曲線的變化趨勢(shì)及其含義。二、應(yīng)用舉列1．涉及溫度、壓強(qiáng)對(duì)平衡影響類簡答題答題要領(lǐng)：敘特點(diǎn)(反應(yīng)特點(diǎn)或容器特點(diǎn))→變條件→定方向→得結(jié)論(或結(jié)果)例1在密閉容器中充入一定量H2S，發(fā)生反應(yīng)2H2S(g)2H2(g)＋S2(g)ΔH＝＋169.8kJ·mol－1。下圖為H2S氣體的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系。(1)圖中壓強(qiáng)(p1、p2、p3)的大小順序?yàn)開_______，理由是_________________________________。(2)該反應(yīng)平衡常數(shù)大?。篕(T1)________(填“>”“<”或“＝”)K(T2)，理由是__________________________________________________________________________________________。(3)如果要進(jìn)一步提高H2S的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變溫度、壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有________________。[解題思路]答案(1)p1<p2<p3該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，其他條件不變時(shí)，減小壓強(qiáng)使平衡正向移動(dòng)，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大，由圖像上看，相同溫度，p1條件下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率最大，p3條件下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率最小(2)<該反應(yīng)正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大(3)及時(shí)分離出產(chǎn)物2．圖像中轉(zhuǎn)化率變化分析答題要領(lǐng)：轉(zhuǎn)化率問題首先看是否是平衡轉(zhuǎn)化率，若為非平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)化率，則側(cè)重分析溫度、壓強(qiáng)、濃度對(duì)反應(yīng)快慢，催化劑對(duì)反應(yīng)快慢及選擇性(主副反應(yīng))的影響；若為平衡轉(zhuǎn)化率，則側(cè)重分析溫度、壓強(qiáng)、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響，有時(shí)也涉及溫度對(duì)催化活性的影響。例2丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備。C4H10(g)C4H8(g)＋H2(g)ΔH＝＋123kJ·mol－1?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖(a)是該反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系圖，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高，應(yīng)采取的措施是________(填字母)。A．升高溫度B．降低溫度C．增大壓強(qiáng)D．降低壓強(qiáng)(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器(氫氣的作用是活化催化劑)，出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)，其降低的原因是___________________________________________________________________________________________________________。(3)圖(c)為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是_________________________________________________________________________________________________________；590℃之后，丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是________________________________________________________________________________________________________________。[審題要領(lǐng)]抓關(guān)鍵詞，第(1)問：“平衡產(chǎn)率”。第(2)問：“產(chǎn)率”“氫氣的作用”。第(3)問：“副產(chǎn)物”產(chǎn)生的原因。答案(1)小于AD(2)氫氣是產(chǎn)物之一，隨著n(氫氣)/n(丁烷)的增大，該反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行(3)升高溫度，反應(yīng)速率加快，生成的丁烯會(huì)增多，同時(shí)由于反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)丁烯高溫裂解生成短碳鏈烴類化合物解析(1)由圖(a)可以看出，溫度相同時(shí)，由0.1MPa變化到xMPa，丁烷的轉(zhuǎn)化率增大，即平衡正向移動(dòng)，所以x<0.1。由于反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以溫度升高時(shí)，平衡正向移動(dòng)，丁烯的平衡產(chǎn)率增大，因此A正確、B錯(cuò)誤；反應(yīng)正向進(jìn)行時(shí)體積增大，加壓時(shí)平衡逆向移動(dòng)，丁烯的平衡產(chǎn)率減小，因此C錯(cuò)誤、D正確。(2)反應(yīng)初期，H2可以活化催化劑，進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)較小，丁烷濃度大，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的程度大，丁烯產(chǎn)率升高；隨著進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)增大，原料中過量的H2會(huì)使反應(yīng)逆向移動(dòng)，所以丁烯產(chǎn)率下降。(3)590℃之前，溫度升高時(shí)反應(yīng)速率加快，生成的丁烯會(huì)增多，同時(shí)由于反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動(dòng)，平衡體系中會(huì)含有更多的丁烯。而溫度超過590℃時(shí)，丁烯高溫裂解會(huì)生成短碳鏈烴類化合物，使產(chǎn)率降低。3．依據(jù)圖像，優(yōu)選生產(chǎn)條件[解題模型]要從以下幾個(gè)層面依次分析其中的“物理量”：eq\x(有幾種)→eq\x(含義)→eq\x(變化趨勢(shì))→eq\x(有什么關(guān)系)例3[2017·天津，10(2)]已知：生物脫H2S的原理：H2S＋Fe2(SO4)3=S↓＋2FeSO4＋H2SO44FeSO4＋O2＋2H2SO4eq\o(=,\s\up7(硫桿菌))2Fe2(SO4)3＋2H2O由圖1和圖2判斷使用硫桿菌的最佳條件為_______________________________________。若反應(yīng)溫度過高，反應(yīng)速率下降，其原因是_______________________________________。答案30℃、pH＝2.0蛋白質(zhì)變性(或硫桿菌失去活性)1．丙烷催化直接脫氫反應(yīng)：C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)ΔH1＝＋124.3kJ·mol－1(ⅰ)；副反應(yīng)：C3H8(g)C2H4(g)＋CH4(g)ΔH2(ⅱ)。(1)反應(yīng)ⅰ的平衡常數(shù)、產(chǎn)物丙烯選擇性、副產(chǎn)物乙烯選擇性與溫度關(guān)系如圖所示，分析工業(yè)生產(chǎn)中采用的溫度為650℃左右的原因是____________________。(2)溫度為670℃時(shí)，若在1L的容器中投入8molC3H8，充分反應(yīng)后，平衡混合氣體中有2molCH4和一定量C3H8、C3H6、H2、C2H4，計(jì)算該條件下C3H6的選擇性為________%(C3H6的選擇性＝eq\f(C3H6的物質(zhì)的量,消耗C3H8的物質(zhì)的量)×100%)。(3)欲使丙烯的產(chǎn)率提高，下列措施可行的是________(填字母)。a．恒壓條件下向原料氣中摻雜水蒸氣b．增大氫氣與丙烷的投料比c．選擇對(duì)脫氫反應(yīng)更好選擇性的催化劑d．增大壓強(qiáng)(4)科學(xué)家探索出利用無機(jī)膜催化丙烷脫氫制丙烯的新工藝，該工藝?yán)锰囟üδ苣⑸傻臍錃鈴姆磻?yīng)區(qū)一側(cè)有選擇性的及時(shí)移走，從平衡角度分析該工藝的優(yōu)點(diǎn)：________________。答案(1)溫度控制在650℃，丙烯選擇性高，反應(yīng)速率快，平衡常數(shù)大(2)50(3)ac(4)將氫氣及時(shí)移走，化學(xué)平衡C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)正向移動(dòng)，提高丙烯的產(chǎn)率解析(2)平衡混合氣體中有2molCH4，則根據(jù)反應(yīng)ⅱ可知平衡時(shí)該反應(yīng)消耗的n1(C3H8)＝2mol；設(shè)平衡時(shí)C3H6的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)反應(yīng)ⅰ可知平衡時(shí)n(H2)＝xmol，反應(yīng)ⅰ消耗的n2(C3H8)＝xmol，則平衡時(shí)容器n(C3H8)＝(8－2－x)mol，據(jù)圖可知該溫度下反應(yīng)ⅰ的lg

eq\f(1,K)＝0，所以K＝1，容器體積為1L，則有eq\f(x×x,8－2－x)＝1，解得x＝2，C3H6的選擇性＝eq\f(C3H6的物質(zhì)的量,消耗C3H8的物質(zhì)的量)×100%＝eq\f(2mol,2mol＋2mol)×100%＝50%。(3)恒壓條件下向原料氣中摻雜水蒸氣，則反應(yīng)物和生成物的分壓減小，該反應(yīng)正反應(yīng)為壓強(qiáng)增大的反應(yīng)，減小壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，可以提高丙烯的產(chǎn)率，故a正確；氫氣為產(chǎn)物，增大氫氣的量會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，丙烯的產(chǎn)率降低，故b錯(cuò)誤；選擇對(duì)脫氫反應(yīng)更好選擇性的催化劑，增大丙烯的選擇性，提高產(chǎn)率，故c正確；該反應(yīng)正反應(yīng)為壓強(qiáng)增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，降低產(chǎn)率，故d錯(cuò)誤。2．乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：eq\o(,\s\up7(催化劑))＋H2(g)ΔH＝＋124kJ·mol－1工業(yè)上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1∶9)，控制反應(yīng)溫度600℃，并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))變化如圖：(1)摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說明該事實(shí)：____________________________。(2)控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是________________________________________________。答案(1)正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加，壓強(qiáng)不變，加入水蒸氣相當(dāng)于起減壓的效果(2)600℃，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過低，反應(yīng)速率慢，轉(zhuǎn)化率低；溫度過高，苯乙烯的選擇性下降；高溫還可能使催化劑失活，且能耗大3．(1)由折線圖分析產(chǎn)生三硫化鉬沉淀的過程中應(yīng)選擇的最優(yōu)溫度和時(shí)間是______________。(2)利用化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析低于或高于最優(yōu)溫度時(shí)，MoS3的產(chǎn)率均下降的原因(流程見下圖)：___________________________________________________________________________