高中化学一轮复习 第三单元 化学反应速率与化学平衡图象分析课件.ppt

专题提升三化学反应速率与化学平衡图象分析 化学反应速率与化学平衡相关试题是近年高考的常考内容 而利用图象为载体考查化学反应速率与化学平衡问题 从而实现高考化学大纲提出的对学生观察能力 思维能力 信息处理能力的考查 尤其突出考查学生对图象 表格中的数据进行分析的能力 1 解题步骤 2 解题技巧 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 当图象中有三个量时 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 3 三步分析法 一看反应速率是增大还是减小 二看v正 v逆的相对大小 三看化学平衡移动的方向 一 浓度 时间图象 例1 已知NO2和N2O4可以相互转化 2NO2 g N2O4 g 正 反应为放热反应 现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1L的恒温密闭容器中 反应物浓度随时间变化关系如下图所示 回答下列问题 1 图中共有两条曲线X和Y 其中曲线 表示NO2浓度随时间的变化 a b c d四个点中 表示化学反应处于平衡状态的点是 3 若要达到与最后相同的化学平衡状态 在25min时还可以采取的措施是 A 加入催化剂C 升高温度 B 缩小容器体积D 加入一定量的N2O4 答案 1 Xbd 2 0 04加入了0 4molNO2 或加入了NO2 3 BD H 92 4kJ mol 1 某 变式训练 1 工业上把水煤气中的混合气体处理后 获得较纯的H2用于合成氨 N2 g 3H2 g 2NH3 g 同学在不同实验条件下模拟化工生产进行实验 N2浓度随时间变化如下图 1 与实验 比较 实验 改变的条件为 2 实验 比实验 的温度要高 其他条件相同 请在下图画出实验 和实验 中NH3浓度随时间变化的示意图 解析 1 因为平衡时c N2 不变 所以 使用了催化剂 2 升温 达到平衡所用时间缩短 但NH3的浓度减小 答案 1 使用催化剂 2 二 含量 转化率 时间 温度 压强 图象 例2 密闭容器中进行的可逆反应 aA g bB g cC g 在不同温度 T1和T2 及压强 p1和p2 下 混合气体中B的质量分数w B 与反应时间 t 的关系如下图所示 下列判断正确的是 A T1c 正反应为吸热反应B T1 T2 p1p2 a bT2 p1 p2 a b c 正反应为放热反应 解析 当图象中有三个变量时 先确定一个量不变 再讨论另外两个量的关系 这叫做 定一议二 解答该题要综合运用 定一议二 和 先拐先平 的原则 由 T1 p1 和 T1 p2 两条曲线可以看出 温度相同 T1 但压强为p2时达到平衡所需的时间短 即反应速率大 所以p2 p1 压强较大 即压强为p2 时对应的w B 较大 说明增大压强平衡逆向移动 则a bT2 温度较高 即温度为T1 时对应的w B 较小 说明升高 温度平衡正向移动 故正反应为吸热反应 答案 B 变式训练 2 可逆反应aA g bB s cC g dD g 其他条件不 变 C的物质的量分数和温度 T 或压强 p 关系如下图 其中正 确的是 A 升高温度 平衡向正反应方向移动B 使用催化剂 C的物质的量分数增加C 化学方程式系数a c dD 根据图象无法确定改变温度后平衡移动方向答案 C 三 恒温线 或恒压线 图象 例3 有一化学平衡mA g nB g pC g qD g 如图 表示的是A的转化率与压强 温度的关系 下列叙述正确的是 A 正反应是放热反应 m n p qB 正反应是吸热反应 m np q 解析 图象中有三个量 应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系 定压强 讨论T与A的转化率的关系 同一压强下 温度越高 A的转化率越高 说明正反应是吸热反应 定温度 讨论压强与A的转化率的关系 同一温度下 压强越大 A的转化率越高 说明正反应是体积缩小的反应 即m n p q 答案 D 变式训练 3 工业上在合成塔中采用下列反应合成甲醇 CO g 2H2 g CH3OH g H QkJ mol 1 其中Q 0 请在图中 画出压强不同 平衡时甲醇的体积分数 随温度 T 变化的两条曲线 在曲线上标出p1 p2 且p1 p2 解析 升温 平衡左移 CH3OH的体积分数减小 加压 平衡右移 CH3OH的体积分数增大 答案 四 速率 平衡综合图象 例4 下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图象 其中图象和实验结论表达均正确的 是 A g 3B g 2C g FeCl3 3KSCN Fe SCN 3 3KCl A g 3B g 2C g A g B g 2C g A 是其他条件一定时 反应速率随温度变化的图象 正反应 Hp2 解析 根据图象 升高温度 平衡正向移动 正反应 H 0 A错 反应实质是Fe3 3SCN Fe SCN 3 K 和Cl 不 答案 C 参加化学反应 KCl浓度增大不影响化学平衡 B错 使用催化剂 反应速率加快 先达到平衡 C正确 此反应为反应前后气体的物质的量不变的化学反应 改变压强不影响平衡状态 即不影响A的转化率 且由于不断加入B A的转化率增大 D错 变式训练 4 某密闭容器中充入等物质的量的A和B 一定温度下发 生反应A g xB g 2C g 达到平衡后 在不同的时间段 分别改变影响反应的一个条件 测得容器中物质的物质的量浓度 反应速率分别随时间的变化如下图所示 下列说法中正确的是 A 30 40min间该反应使用了催化剂B 反应方程式中的x 1 正反应为吸热反应C 30min时降低温度 40min时升高温度 解析 A项 若使用催化剂 则化学反应速率加快 A不正确 由物质的量浓度 时间图象可知 A B的浓度变化相同 故A B的计量数相同 都为1 由反应速率 时间图象可知 30min时改变的条件为降压 40min时改变的条件为升温 且升高温度平衡向逆反应方向移动 则正反应为放热反应 BC不正确 前8minA的反应速率为0 08mol L 1 min 1 D正确 答案 D 五 其他类图象 例5 将I2溶于KI溶液中 能配制成浓度较大的碘水 主 的物质的量浓度与温度 T 的关系如下图所示 曲线上的任何一 点都代表平衡状态 下列说法正确的是 A 反应速率 vM vPB 平衡常数 KN KPC M N两点相比 M点的c I 大D Q点时 v正 v逆 答案 B 变式训练 5 在容积相同的密闭容器内 分别充入同量的N2和H2 在不同温度下 任其发生反应 N2 g 3H2 g 2NH3 g 并 分别在t秒时测定其中NH3的体积分数 绘图如下 1 A B C D E五点中 尚未达到化学平衡状态的点是 2 此可逆反应的正反应是 反应 填 放热 或 吸热 3 AC段的曲线是增函数 CE段的曲线是减函数 试从反应速率和平衡角度说明理由 答案 1 A B 2 放热 3 AC段 反应开始v正 v逆 反 应向右进行生成NH3 CE段 已达平衡 升温使平衡左移 NH3的体积分数变小 例6 恒温 恒容条件下 在容积为1L的密闭容器中 硫可以发生如下转化 其反应过程和能量关系如下图所示 已知 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 196 6kJ mol 1 请回答 下列问题 1 写出能表示硫的燃烧热的热化学方程式 变式训练 6 碳酸甲乙酯 CH3OCOOC2H5 是一种理想的锂电池有机电解液 生成碳酸甲乙酯的原理为C2H5OCOOC2H5 g CH3OCOOCH3 g 2CH3OCOOC2H5 g H1 1 其他条件相同 CH3OCOOCH3的平衡转化率 与温度 T 反应物配 比 R 的关系如上图所示 H1 0 填 或 由图可知 为了提高CH3OCOOCH3的平衡转化率 除了升温 另一 措施是 在密闭容器中 将1molC2H5OCOOC2H5和1molCH3OCOOCH3混合加热到650K 利用图中的数据 求此温度下该反应的平衡常数K 请写出计算过程 2 已知上述反应需要催化剂 请在如下的坐标图中 画出有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图 并进行必要标注 答案 1 增大反应物中C2H5OCOOC2H5的浓度 或 比例 由图知 650K R 1条件下平衡时CH3OCOOCH3的转化率为60 设容器的容积为VL 则 2 1 2015年黑龙江哈尔滨三模 碳 氮 硫是中学化学重要 的非金属元素 在工农业生产中有广泛的应用 1 用于发射 天宫一号 的长征二号火箭的燃料是液态偏二甲肼 CH3 2N NH2 氧化剂是液态四氧化二氮 二者在反应过程中放出大量能量 同时生成无毒 无污染的气体 已知室温下 1g燃料完全燃烧释放出的能量为42 5kJ 请写出该反应的热化学方程式 2 298K时 在2L的密闭容器中 发生可逆反应2NO2 g N2O4 g H akJ mol 1 a 0 N2O4的物质的量浓度 随时间变化如图甲 达平衡时 N2O4的浓度为NO2的2倍 回答下列问题 298K时 该反应的平衡常数为 在温度为T1 T2时 平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图乙所示 下列说法正确的是 填编号 a A C两点的反应速率 A Cb B C两点的气体的平均相对分子质量 B C c A C两点气体的颜色 A深 C浅d 由状态B到状态A 可以用加热的方法 甲 乙 丙 若反应在398K进行 某时刻测得n NO2 0 6mol n N2O4 1 2mol 则此时v 正 v 逆 填 或 3 NH4HSO4在分析试剂 医药 电子工业中用途广泛 常温下 向100mL0 1mol L 1NH4HSO4溶液中滴加0 1mol L 1NaOH溶液 得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图丙所示 试分析图中a b c d e五个点 水的电离程度最大的是 其溶液中c OH 的数值最接近NH3 H2O的电离常数K 数值的是 在c点 溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是 答案 1 C2H8N2 l 2N2O4 l 2CO2 g 3N2 g 4H2O l H 2550kJ mol 1 2 6 67 d 3 b d 2 为探究用CO2来生产燃料甲醇的反应原理 现进行如下实验 在体积为1L的密闭容器中 充入1molCO2和3molH2 一定条件下发生反应 请回答 1 从反应开始到平衡 氢气的反应速率v H2 2 求此温度 T1 下该反应的平衡常数K1 计算结果保留三位有效数字 3 2015年北京通州模拟 某研究小组在实验室以Ag ZSM 5为催化剂 探测2NO g N2 g O2 g H 0反应过程 测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如下图所示 若不使用CO 温度超过775 发现NO的转化率降低 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 答案 该反应是放热反应 反应达平衡时 升高温度 平 衡向逆反应方向移动870K 或相近温度 4 100 时 在1L恒温恒容的密闭容器中 通入0 1mol N2O4 发生反应 N2O4 g 2NO2 g H 57 0kJ mol 1 NO2和N2O4的浓度如图甲所示 NO2和N2O4的消耗速率与其浓度的关系如图乙所示 甲 乙 1 在0 60s内 以N2O4表示的平均反应速率为 mol L 1 s 1 2 根据图甲中有关数据 计算100 时该反应的平衡常数 K1 0 36mol L 1 s 1 若其他条件不变 升高温度至120 达到新平衡的常数 是K2 则K1 K2 填 或 3 反应进行到100s时 若有一项条件发生变化 变化的 条件可能是 A 降低温度 B 通入氦气使其压强增大C 又往容器中充入N2O4D 增加容器体积 4 图乙中 交点A表示该反应的所处的状态为 A 平衡状态B 朝正反应方向移动C 朝逆反应方向移动D 无法判断 5 1 在容积为2L的密闭容器中进行反应 CO g 2H2 g CH3OH g 其他条件不变 在300 和500 时 物质的量n CH3OH 随反应时间t的变化曲线如下图所示 该反应的 H 0 填 或 2 工业上把水煤气中的混合气体处理后 获得较纯的H2 用于合成氨 N2 g 3H2 g 2NH3 g 生产进行实验 N2浓度随时间变化如左下图所示 实验 比实验 的温度要高 其他条件相同 请在右下图中画出实验 和实验 中NH3浓度随时间变化的示意图 解析 1 由图象可以看出 升高温度 平衡时CH3OH的含量降低 说明升高温度 化学平衡向逆反应方向移动 所以正反应为放热反应 因此 H 0 2 温度升高 达到平衡的时间缩短 则曲线先出现拐点 该反应为放热反应 升高温度 平衡向逆反应方向移动 故生成物浓度降低 答案 1 2 6 当质量一定时 增大固体催化剂的表面积可提高化学反应速 率 下图表示在其他条件不变时 反应2NO g 2CO g 2CO2 g N2 g 中CO2的浓度c CO2 随温度T 催化剂表面积S和时间t的变化曲线 1 该反应的 H 0 填 或 2 若催化剂的表面积S1 S2 在上图中画出c CO2 在T2 S2条件下达到平衡过程中的变化曲线 解析 读图 两条曲线先后达到平衡 说明T2 T1 即升高温度 平衡时c CO2 增大 由于升温平衡向吸热方向移动 c CO2 增大说明平衡向正反应方向移动 则正反应是吸热反应 H 0 画图要点 S1变为S2 即减小催化剂表面积 反应速率减小 单位时间内CO2的变化浓度 斜率 减小 则T2 S2的曲线位于T2 S1曲线的右边 催化剂不能使平衡移动 所以CO2的平衡浓度与T2 S1曲线相同 只是达到平衡的时间比T2 S1曲线大 答案 1 2 7 已知一种生成CH4的途径是CO g 3H2 g CH4 g H2O g 其他条件相同时 H2的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如下图所示 1 该反应的 H 0 填 或 2 实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件 运用化学反应速率和平衡知识 同时考虑生产实际 说明选择该反应条件的理由 解析 1 由图可知 压强一定时 升高温度 平衡时氢气的转化率降低 平衡向逆反应方向移动 正反应为放热反应 则 H 0 答案 1 2 相对于N点而言 采用M点 温度在500 600K之间 温度较高 反应速率较快 氢气的平衡转化率也较高 压强为常压对设备要求不高 8 氨法催化还原NO原理如下 主反应 4NO g 4NH3 g O2 g 4N2 g 6H2O g H 0 有关实验结论如下图所示 据此回答以下问题 催化还原NO应控制n NH3 n NO 的最佳值为 理由是 大于 答案 1 n NH3 n NO 小于1时 NO脱除率不高 n NH3 n NO 1时 NO脱除率增加不明显且N2O生成率明显增加 甲 乙 实验开始前 检验FeSO4溶液是否被氧化的试剂是 化学式 如被氧化可以观察到的现象是 答案 1 有利于 2 KSCN 溶液呈红色 52 4 4 52 4 1 56 10240 mol L 1 min 1 10 苯乙烯是重要的基础有机原料 工业中用乙苯 C6H5 CH2CH3 为原料 采用催化脱氢的方法制取苯乙烯 C6H5 CH CH2 的反应方程式为 C6H5 CH2CH3 g C6H5 CH CH2 g H2 g H1 1 向体积为VL的密闭容器中充入amol乙苯 反应达到平衡状态时 平衡体系组成 物质的量分数 与温度的关系如下图所示 由上图可知 在600 时 平衡体系中苯乙烯的物质的量 分数为25 则 氢气的物质的量分数为 乙苯的物质的量分 数为 乙苯的平衡转化率为 计算此温度下该反应的平衡常数 请写出计算过程 2 分析上述平衡体系组成与温度的关系图可知 H1 0 填 或 100 25 则x a 解析 1 C6H5CH2CH3 g C6H5CH CH2 g H2 g 起始量变化量平衡量 amolxmol a x mol 0 xmolxmol 0 xmolxmol 由题可知 xa x 2x 13 即a x 2x 因为平衡体系中苯乙烯的物质的量分数为25 则氢气的物质的量分数为25 乙苯的物质的量分数为50