2019高考化学二轮复习 微专题4 陌生平衡图像的理解与分析教案.doc

微专题 4 陌生平衡图像的理解与分析 近三年全国卷考情 年份 题号 考查点 2016年全国 27 浓度 浓度 2016年全国 27 温度 产率n 氨 n 丙烯 产率 2016年全国 27 T lg pe Pa 2017年全国 27 时间 浸出率 2017年全国 27 温度 平衡转化率 n H2 n 丁烷 丁烯产率 温度 产率 27 温度 溶解度2017年全国 28 时间 浓度 2018年全国 27 温度 积碳量时间 积碳量 2018年全国 28 时间 转化率 从近三年 卷对图像的考查看 体现出以下几个特点 1 稳定 几乎是每年都会出现 特别是温度 时间 产率 转化率 出现频率比较高 虽然 2018年的 卷中没出现图像 但在 28题中给出了分压与时间的表格 其难度也比较大 2 创新 除了常见的图像 2016 年的 n 氨 n 丙烯 产率 2017 年的 n H2 n 丁烷 丁 烯产率 2018 年的温度 积碳量 时间 积碳量 每年都会出现一个新的坐标物理量 所以 掌握图像的数学意义 冷静分析图像蕴藏的化学 物理过程 才可遇变不惊 妥善应答 通过图像图表描述试题信息是高考化学常用的考查方式 在 卷中的速率 平衡图像开始逐 渐打破传统的图像模式 反应体系不再局限于气体间的反应 开始增加溶液中反应的图像 横纵坐标也不再局限于时间 温度 压强 速率 转化率等常见的物理量 开始引入更多的 变量 如物质的量之比 气体分压的负对数等来增加新颖度 陌生度 属于高区分度试题 这类试题对考生的数理逻辑思维判断有较高的要求 但任何图像都是函数关系的形象化表 达 不管图像的形式多么怪异复杂 最终所表达的还是两个变量的关系 1 首先明确横纵坐标的含义 2 在上述基础上分析出图像中起点 终点 拐点的意义 这些往往代表一个反应阶段的结束 或条件的改变 分清直线 水平段居多 曲线的变化 上升 下降 平缓 转折等 同时对 走势有转折变化的曲线 要分段分析 找出各段曲线的变化趋势及其含义 每一段可能发生了 不同的反应 3 当有两个条件因素对一个事件的影响相反时 事件的最终发展方向由影响大的因素决定 但两个条件的影响程度可能会发生转变 此时事件的发展方向会发生转折 例题 2017 全国 卷 27 丁烯是一种重要的化工原料 可由丁烷催化脱氢制备 回答 下列问题 1 正丁烷 C 4H10 脱氢制 1 丁烯 C 4H8 的热化学方程式如下 C 4H10 g C4H8 g H2 g H 1 已知 C 4H10 g O2 g C4H8 g H2O g H 2 119 kJ mol 1 12 H 2 g O2 g H2O g 12 H 3 242 kJ mol 1 反应 的 H 1为 kJ mol 1 图 a 是反应 平衡转化率与反应温度及压强的关系 图 x 0 1 填 大于 或 小于 欲使丁烯的平衡产率提高 应采取的措施是 填标号 A 升高温度 B 降低温度 C 增大压强 D 降低压强 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 思路点拨 1 观察反应特点 气体体积增大 吸热反应 2 观察图 a 特点 同一温度下 x MPa下平衡转化率更高 利于正反应 x MPa 是低压 3 图 b 横坐标的意义 氢气与丁烷的物质的量之比 观察反应特点考虑氢气对反应的影响 4 注意到丁烯产率的降低伴随着副产物的增加 分析此两者的关系 解析 1 反应 则 H 1 H 2 H 3 119 kJ mol 1 242 kJ mol 1 123 kJ mol 1 反应 是分子数增大的反应 随压强的增大 平衡逆向移动 平衡转化率降低 所以 x小于 0 1 因正向反应是一个分子数增大的吸热反应 所以产率提高采取的措施是 A D 2 因为反应 中生成 H2 所以随着 n 氢气 n 丁烷 增大 逆反应速率增大 丁烯的产率降 低 3 反应正向为吸热反应 所以 590 前升高温度 平衡正向移动 而升高温度时 反应速率 加快 单位时间内产生丁烯更多 590 以后 高温使丁烯裂解生成短碳链烃类 故丁烯产率 降低 答案 1 123 小于 AD 2 氢气是产物之一 随着 n 氢气 n 丁烷 增大 逆反应速率增大 3 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 1 2016 全国 卷 27 丙烯腈 是一种重要的化工原料 工业上可用 丙烯氨 氧化法 生产 主要副产物有丙烯醛 和乙腈 CH 3CN 等 回答下列问题 1 以丙烯 氨 氧气为原料 在催化剂存在下生成丙烯腈 C 3H3N 和副产物丙烯醛 C 3H4O 的 热化学方程式如下 C 3H6 g NH3 g O2 g C3H3N g 3H2O g 32 H 515 kJ mol 1 C 3H6 g O2 g C3H4O g H2O g H 353 kJ mol 1 两个反应在热力学上趋势均很大 其原因是 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是 提高 丙烯腈反应选择性的关键因素是 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 填标号 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 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 解析 1 由热化学方程式可知 反应 气体分子数增加 是一个熵增的放热反应 反应 气体 分子数不变 是一个熵变化不大的放热量较大的反应 在热力学上都属于自发进行的反应 由于反应 是一个气体分子数增加的放热反应 降温 减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率 有机反应中要提高某反应的选择性 关键是选择合适的催化剂 2 因生产丙烯腈的反应为 放热反应 随反应温度的升高 丙烯腈产率应随之降低 故低于 460 时 丙烯腈的产率不是 对应温度下的平衡产率 高于 460 时 丙烯腈产率降低有可能是催化剂活性降低 也有可 能是副反应增多造成的 随着温度的升高 平衡左移 平衡常数应减小 反应活化能的高低与 生成物产率无关 3 在 n 氨 n 丙烯 约为 1时 丙烯腈的产率最高 副产物丙烯醛的产率 最低 故该比例应是最佳比例 理论上设 n 氨 n 丙烯 1 mol时 此时需要的氧气为 1 5 mol 又空气中氧气的量约占 20 故进料气氨 空气 丙烯的理论体积比约为 1 7 5 1 答案 1 两个反应均为放热量大的反应 降低温度 降低压强 催化剂 2 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 1 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 2 2018 广东佛山质检 开发新能源是解决环境污染的重要举措 工业上常用 CH4与 CO2反 应制备 H2和 CO 再用 H2和 CO合成甲醇 在恒容密闭容器中通入 CH4与 CO2 使其物质的量浓度均为 1 0 mol L 1 在一定条件下发生 反应 CO 2 g CH4 g 2CO g 2H2 g 测得 CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所 示 则 1 该反应的 H 填 0 2 压强 p1 p 2 p 3 p 4由大到小的关系为 压强为 p4时 在 b点 v 正 填 v 逆 3 对于气相反应 用某组分 B 的平衡压强 p B 代替物质的量浓度 c B 也可表示平衡常数 记作 Kp 则该反应的平衡常数的表达式 Kp 如果 p4 0 36 MPa 求 a点的平衡常数 Kp 保留 3位有效数字 用平衡分压代替平 衡浓度计算 分压 总压 物质的量分数 4 为探究速率与浓度的关系 该实验中 根据相关实验数据 粗略绘制出了 2条速率 浓度 关系曲线 v 正 c CH4 和 v 逆 c CO 则 与曲线 v 正 c CH4 相对应的是上图中曲线 填 甲 或 乙 当降低到某一温度时 反应重新达到平衡 相应的平衡点分别为 填字母 解析 1 根据图示 压强不变时 升高温度 CH 4的平衡转化率增大 说明平衡向正反应方向移 动 根据升温时 平衡向吸热反应方向移动可知 正反应为吸热反应 H 0 2 该反应的正 反应为气体分子数增大的反应 温度不变时 降低压强 平衡向正反应方向移动 CH 4的平衡转 化率增大 故 p4 p3 p2 p1 压强为 p4时 b 点未达到平衡 反应正向进行 故 v 正 v 逆 3 由用平衡浓度表示的平衡常数类推可知 用平衡压强表示的平衡常数 K p 4时 a点 CH4的平衡转化率为 80 则平衡时 c CH4 c CO2 0 2 2 2 2 2 4 mol L 1 c CO c H2 1 6 mol L 1 则 p CH 4 p CO2 p4 p4 p CO 0 20 2 2 1 6 2118 p H2 p4 p4 故 K 1 64 1 60 2 2 1 6 2818 818 4 2 818 4 2 118 4 118 4 84 24182 4 CH 4的浓度由 1 0 mol L 1逐渐减小 而 CO的浓度由 0逐渐增加 故 v 正 c CH4 相对 应的曲线为乙 降低温度 正 逆反应速率均减小 平衡向逆反应方向移动 则 CH4的浓度 增大 而 CO的浓度减小 故相应的平衡点分别为 B F 答案 1 2 p 4 p3 p2 p1 3 1 64 2 2 2 2 4 4 乙 B F