全国版2021高考化学一轮复习题型突破7化学反应速率和化学平衡图像的类型及突破方法课件 60页

化学反应速率和化学平衡 第七章 题型突破 7 化学反应速率和化学平衡图像的类型及突破方法 化学反应速率和化学平衡图像类试题是近几年来高考的重点和热点，在选择题或非选择题中年年都有考查。该题型命题角度灵活，通常把所要考查的有关速率与平衡的知识寓于图像之中，具有简明、直观、形象的特点。通常该类试题包含的信息量比较大，能够很好地考查学生读图能力，接受、吸收和整合化学信息的能力，以及分析问题和解决问题的能力，同时也有助于形成变化观念与平衡思想的学科核心素养，一般难度较大，具有一定的选拔功能，复习备考中应引起高度重视。该类题目的解题关键是准确获取图像信息，结合化学反应速率和化学平衡原理和规律，找出问题的切入点解决问题。 栏 目 导 航 类型一　利用 “ 断点 ” 和 “ 接点 ” 突破外因改变与 v － t 图像的关系 　 类型二　利用分类思想突破化学平衡图像的分析 　 类型一　利用“断点”和“接点”突破外因改变与 v － t 图像的关系 当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图像的曲线出现连续或不连续的情况，根据出现 “ 接点 ” 或 “ 断点 ” 前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。 1 ． 常见含 “ 断点 ” 的速率变化图像分析 t 1 时刻 所改 变的 条件 温度 升高 降低 升高 降低 无法实现 适合正反应为放热的反应 适合正反应为吸热的反应 压强 增大 减小 增大 减小 增大 减小 适合正反应为气体 物质的量增大的反应 适合正反应为气体 物质的量减小的反应 适用于反应前后气体物质的量不变的反应 催化剂 无法实现 正催化剂 负催化剂 2 ． 常见含 “ 接点 ” 的速率变化图像分析 答案　 A C 　 A ． t 1 时刻改变的条件是增大 N 2 O 3 的浓度，同时减小 NO 2 或 NO 的浓度 B ． t 1 时刻改变条件后，平衡向正反应方向移动， N 2 O 3 的转化率增大 C ．在 t 2 时刻达到新的平衡后， NO 2 的百分含量不变 D ．若 t 1 时刻将容器的体积缩小至原容器的一半，则速率 — 时间图像与上图相同 解析 体积可变的密闭容器其实就是恒温、恒压条件下， t 1 时刻向容器中再充入一定量 N 2 O 3 (g) ， N 2 O 3 浓度增大，由于容器体积增大， NO 2 、 NO 的浓度减小，则正反应速率增大，逆反应速率减小，新平衡与原平衡是等效平衡， N 2 O 3 的转化率不变， NO 2 的百分含量不变故 A 、 B 错误， C 项正确；若 t 1 时刻将容器的体积缩小至原容器的一半，则反应物和生成物的浓度都增大，正、逆反应速率都增大， D 错误。 ACDF 　 (2) 判断 t 1 、 t 3 、 t 4 时刻分别改变的一个条件。 A ．增大压强 B ．减小压强 C ．升高温度 D ．降低温度　 E ．加催化剂　 F ．充入氮气 t 1 时刻 ________ ； t 3 时刻 ________ ； t 4 时刻 __________ 。 (3) 依据 (2) 中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是 ________ 。 A ． t 0 ～ t 1 　　　 B ． t 2 ～ t 3 　　　 C ． t 3 ～ t 4 　　　 D ． t 5 ～ t 6 C E B A (4) 如果在 t 6 时刻，从反应体系中分离出部分氨， t 7 时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。 类型二　利用分类思想突破化学平衡图像的分析 Ⅰ . 经典图像分析 1 ． 图像类型 (1) 物质的量 ( 或浓度 ) — 时间图像 例如，某温度时，在定容 ( V L) 容器中， X 、 Y 、 Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 (2) 含量 — 时间 — 温度 ( 压强 ) (C% 指产物的质量分数， B% 指某反应物的质量分数 ) 根据达到平衡的先后可以判断是否使用催化剂、温度的高低和压强的大小，根据平衡时反应物的质量分数和产物的质量分数相对大小，并结合反应特点可以判断化学平衡移动的方向。 (3) 恒压 ( 或恒温 ) 线 (α 表示反应物的转化率， c 表示反应物的平衡浓度 ) 图①，若 p 1 ＞ p 2 ＞ p 3 ，则正反应为气体体积减小的反应， Δ H ＜ 0 ； 图②，若 T 1 ＞ T 2 ，则正反应为放热反应。 2 ． 解题步骤 A 　 　 p c (CO 2 ) ＞ p b (CO 2 ) ＞ p a (CO 2 ) ac 　 大于　 小于　 D 　 A ． T 1 ＞ T 2 ， Δ H ＞ 0 B ． T 1 ＜ T 2 ， Δ H ＞ 0 C ． p 1 ＞ p 2 ， a ＋ b ＝ c ＋ d D ． p 1 ＜ p 2 ， b ＝ c ＋ d 解析 由图 1 可知， T 2 ＞ T 1 ，且由 T 1 → T 2 时， C % 减小，即升温平衡左移，故此反应的 Δ H ＜ 0 ，所以 A 、 B 项均不正确；由图 2 知， p 2 ＞ p 1 且压强改变 B% 不变，说明压强改变对此平衡无影响，由于 A 为固体，故 b ＝ c ＋ d ，所以 D 项正确， C 项错误。 A ．该反应的 Δ H <0 ，且 p 1 < p 2 B ．反应速率： v 逆 ( 状态 A)> v 逆 ( 状态 B) C ．在 C 点时， CO 转化率为 75% D ．在恒温、恒压条件下向密闭容器中充入不同量的 CH 3 OH ，达到平衡时 CH 3 OH 的体积分数不同 C 　 25% 　 0.5 p 　 不 Q p ＝ K p (1) 先拐先平：在含量 ( 转化率 ) — 时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。 (2) 定一议二：当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。 Ⅱ . 几种新型图像的分析 新型图像往往根据实际工业生产，结合图像，分析投料比、转化率、产率的变化。此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，在新课标高考中受到命题者的青睐。 此反应 __________( 填 “ 放热 ” 或 “ 吸热 ” ) ；若温度不变，提高投料比 [ n (H 2 )/ n (CO 2 )] ，则 K 将 __________( 填 “ 增大 ” 、 “ 减小 ” 或 “ 不变 ” ) 。 解析　 当投料比一定时，温度越高， CO 2 的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。 放热　 不变 则催化剂中 n (Mn)/ n (Cu) 约为 _________ 时最有利于二甲醚的合成。 2.0 解析　 由图可知当催化剂中 n (Mn)/ n (Cu) 约为 2.0 时， CO 的转化率最大，生成的二甲醚最多。 注：曲线 a 表示 CH 3 OH 的转化率，曲线 b 表示 CO 的选择性，曲线 c 表示 CO 2 的选择性 请回答： (1) 下列说法不正确的是 ________ 。 A ．反应适宜温度为 300℃ B ．工业生产通常在负压条件下进行甲醇水蒸气重整 C ．已知 CaO 催化剂具有更高催化活性，可提高甲醇平衡转化率 D ．添加 CaO 的复合催化剂可提高氢气产率 ABC 　 (2)260℃ 时 H 2 物质的量随时间的变化曲线如图所示。画出 300℃ 时至 t 1 时刻 H 2 物质的量随时间的变化曲线 ________ 。 小于　 AD (2) 丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器 ( 氢气的作用是活化催化剂 ) ，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图 (b) 为丁烯产率与进料气中 n ( 氢气 )/ n ( 丁烷 ) 的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是 ______________________________________________________________________ 。 (3) 图 (c) 为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在 590℃ 之前随温度升高而增大的原因可能是 _____________________________________ 、 _______________________________ ； 590℃ 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是 _________________________________________________________ 。 氢气是产物之一，随着 n ( 氢气 )/ n ( 丁烷 ) 增大，逆反应速率增大 升高温度有利于反应向吸热方向进行　 温度升高反应速率加快　 丁烯高温裂解生成短链烃类 两个反应均为放热量大的反应　 低温、低压　 催化剂　 (2) 图 a 为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为 460℃ 。低于 460℃ 时，丙烯腈的产率 ________( 填 “ 是 ” 或 “ 不是 ” ) 对应温度下的平衡产率，判断理由是 ___________________________________________________ ；高于 460℃ 时，丙烯腈产率降低的可能原因是 ______( 双选，填序号 ) 。 A ．催化剂活性降低　　　 B ．平衡常数变大 C ．副反应增多　　　 D ．反应活化能增大 不是　 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低　 AC 　 (3) 丙烯腈和丙烯醛的产率与 n ( 氨 )/ n ( 丙烯 ) 的关系如图 b 所示。由图可知，最佳 n ( 氨 )/ n ( 丙烯 ) 约为 ________ ，理由是 ___________________________________________________ 。 进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为 __________ 。 1.0 　 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低　 17.5  1 新型催化剂能将反应 Ⅰ 活化能降低更多，使反应物更容易生成甲醇 (2) 以 CZZA/rGO 为催化剂，在一定条件下，将物质的量之比为 1∶3( 总量为 a mol) 的 CO 2 与 H 2 通入恒容密闭容器中进行反应， CO 2 的平衡转化率和甲醇的选择率 ( 甲醇的选择率：转化的 CO 2 中生成甲醇的物质的量分数 ) 随温度的变化趋势如图所示： ① 在 553 K 时，反应体系内甲醇的物质的量为 __________mol 。 ②随着温度的升高， CO 2 的平衡转化率增加但甲醇的选择率降低，请分析其原因： ___________________________________________________________________ _______________________________________________ 。 0.0315 a 　 当温度升高时反应 Ⅰ 平衡逆向移动，而反应 Ⅱ 平衡正向移动且幅度更大， 所以 CO 2 的转化率增加，但甲醇的选择性却降低 8 ．汽车使用乙醇汽油并不能减少 NO x 的排放。某研究小组在实验室以耐高温试剂 Ag － ZSW － 5 对 CO 、 NO 催化转化进行研究。测得 NO 转化为 N 2 的转化率随温度的变化情况如图所示。 若不使用 CO ，温度超过 775 K ，发现 NO 的分解率降低，其可能的原因为 _____________________________________________________________________ 。 在 n (NO)/ n (CO) ＝ 1 的条件下，应控制的最佳温度在 ________ 左右。 NO 分解反应是放热反应，升高温度不利于 分解反应进行　 870 K F 400 K 、 1 MPa 　 尚未达到催化剂工作温度 ( 或尚未达到反应所需的温度 ) (1) 明确纵、横坐标表示的意义和图像的变化趋势。 (2) 理解实际工业生产原理，明确已知和所求，找出问题的切入点。 (3) 把实际问题转化为化学问题，利用速率和平衡原理解决问题。