高三化學總復習 專題攻略 之化學反應速率和化學平衡（下）二、 化學平衡圖像重難突破（含解析）

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化學平衡圖像重難突破一. 外界條件對速率的影響1. 濃度其他條件不變時，增大反應物濃度或減小生成物濃度，都使化學平衡向正反應方向移動；減小反應物濃度或增大生成物濃度，都使化學平衡向逆反應方向移動。速率時間圖2. 壓強對于體系有氣體，且反應前后氣體體積有變化的可逆反應，增大壓強，使化學平衡向氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，使化學平衡向氣體體積增大的方向移動；對于反應前后氣體體積無變化的反應，改變壓強化學平衡不移動。速率時間圖以aA(g) + bB(g) cC(g)為例 當時當時當時，正、逆反應速率同時增大，但仍然相等，平衡不移動。3. 溫度在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動。速率時間圖當正反應為放熱反應時當正反應為吸熱反應時4. 催化劑對化學平衡的影響使用催化劑不影響化學平衡的移動。由于使用催化劑對正反應速率與逆反應速率影響的程度是等同的，所以平衡不移動。但應注意，雖然催化劑不使化學平衡移動，但使用催化劑可影響可逆反應達到平衡的時間。二. 圖像題解題方法（1）分析反應速度圖像：看起點：分清反應物和生成物，濃度減小的是反應物，濃度增大的是生成物，生成物多數以原點為起點?？醋兓厔荩悍智逭磻湍娣磻智宸艧岱磻臀鼰岱磻?。升高溫度時，V吸熱V放熱?？唇K點：分清消耗濃度和增生濃度。反應物的消耗濃度與生成物的增生濃度之比等于反應方程式中各物質的計量數之比。對于時間速度圖像，看清曲線是連續(xù)的，還是跳躍的。分清“漸變”和“突變”、“大變”和“小變”。增大反應物濃度V正 突變，V逆 漸變。升高溫度，V吸熱 大增，V放熱 小增。（2）化學平衡圖像問題的解答方法：三步分析法：一看反應速率是增大還是減??；二看V正 、 V逆的相對大??；三看化學平衡移動的方向。四要素分析法：看曲線的起點；看曲線的變化趨勢；看曲線的轉折點；看曲線的終點。先拐先平：對于可逆反應mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ，在轉化率時間曲線中，先出現拐點的曲線先達到平衡。它所代表的溫度高、壓強大。這時如果轉化率也較高，則反應中m+np+q。若轉化率降低，則表示m+npqB正反應是吸熱反應；mnpqC正反應是放熱反應；mnpq2已知：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmol1。一定條件下，向體積為1 L的密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間的變化曲線如右圖所示。下列敘述中正確的是A欲增大平衡狀態(tài)時c(CH3OH)/c(CO2)的比值，可采用升高溫度的方法B3 min時，CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率，且二者濃度相同C欲提高H2的平衡轉化率只能加壓減小反應容器的體積D從反應開始到平衡，H2的平均反應速率v(H2)0.075 molL1min13下面是某化學研究小組探究外界條件對化學反應速率和化學平衡影響的圖像，其中圖像和實驗結論表達均正確的是()A是其他條件一定時，反應速率隨溫度變化的圖像，正反應Hp24在容積相同的密閉容器內，分別充入同量的N2和H2，在不同溫度下，任其發(fā)生反應N2(g)3H2(g) 2NH3(g)，并分別在t秒時測定其中NH3的體積分數，繪圖如下： (1) A、B、C、D、E五點中，尚未達到化學平衡狀態(tài)的點是_。(2) 此可逆反應的正反應是_反應(填“放熱”或“吸熱”)。(3) AC段的曲線是增函數，CE段曲線是減函數，試從反應速率和平衡角度說明理由：_。5已知NO2和N2O4可以相互轉化：2NO2(g) N2O4(g)(正反應為放熱反應)?，F將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入一體積為1L的恒溫密閉容器中，反應物濃度隨時間變化關系如圖所示，回答下列問題：(1) 圖中共有兩條曲線X和Y，其中曲線_表示NO2濃度隨時間的變化；a、b、c、d四個點中，表示化學反應處于平衡狀態(tài)的點是_。(2) 前10min內用NO2表示的化學反應速率v(NO2)_molL1min1；反應進行至25min時，曲線發(fā)生變化的原因是_。(3) 若要達到與最后相同的化學平衡狀態(tài)，在25min時還可以采取的措施是_。A加入催化劑 B縮小容器體積C升高溫度 D加入一定量的N2O46(2014課標) (15分)乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯直接水合法或間接水合法生產。回答下列問題：（1）間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H)。再水解生成乙醇。寫出相應的反應的化學方程式 （2）已知：甲醇脫水反應 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)DH123.9KJmol1甲醇制烯烴反應 2CH3OH(g)C2H4 (g)2H2O(g)D H229.1KJmol1乙醇異構化反應 CH3CH2OH(g)CH3OCH3(g)D H3+50.7KJmol1則乙烯氣相直接水合反應C2H4 (g)H2O(g)C2H5OH(g)的DH KJmol1與間接水合法相比，氣相直接水合法的優(yōu)點是： 。（3）下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系(其中n(H2O)n(C2H4)=11)列式計算乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數K (用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓總壓物質的量分數)圖中壓強P1、P2、P3、P4的大小順序為： ，理由是： 氣相直接水合法黨采用的工藝條件為：磷酸/硅藻土為催化劑，反應溫度290 ，壓強69MPa，n(H2O)n(C2H4)=061。乙烯的轉化率為5。若要進一步提高乙烯的轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，還可以采取的措施有： 、 。7(2014天津)（14分）合成氨是人類科學技術上的一項重大突破，其反應原理為： N2（g）+3H2（g）2NH3（g） H=92.4kJmol1 一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下：天然氣脫硫制氫氣N2、H2加壓熱交換合成氨 水蒸氣 N2冷卻液氨（1）天然氣中的H2S雜質常用常用氨水吸收，產物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質硫并使吸收液再生，寫出再生反應的化學方程式： 。（2）步驟II中制氯氣原理如下： 對于反應，一定可以提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應速率的是 。 a.升高溫度 b.增大水蒸氣濃度 c.加入催化劑 d.降低壓強 利用反應，將CO進一步轉化，可提高H2產量。若1mol CO和H2的混合氣體（CO的體積分數為20%）與H2O反應，得到1.18mol CO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉化率為 。（3）圖1表示500、60.0MPa條件下，原料氣投料比與平衡時NH3體積分數的關系。根據圖中a點數據計算N2的平衡體積分數： 。（4）依據溫度對合成氨反應的影響，在圖2坐標系中，畫出一定條件下的密閉容器內，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質的量變化的曲線示意圖。（5）上述流程圖中，使合成氨放出的熱量得到充分利用的主要步驟是（填序號） ，簡述本流程中提高合成氨原料總轉化率的方法： 。1. 【答案】D2【答案】B【解析】該反應正反應為放熱反應，升溫平衡逆移，c(CH3OH)/c(CO2)減小，A錯；欲提高H2轉化率，還可用降溫等其他方法，C錯；達平衡時v(H2)3v(CO2)30.075 mol/Lmin0.225 mol/Lmin，D錯。3. 【答案】C【解析】根據圖像，升高溫度，平衡正向移動，正反應H0，A錯；反應實質是Fe33SCNFe(SCN)3，K和Cl不參加化學反應，KCl濃度增大不影響化學平衡，B錯；使用催化劑，反應速率加快，先達到平衡，C正確；此反應為反應前后氣體物質的量不變的化學反應，改變壓強不影響平衡狀態(tài)，即不影響A的轉化率，且由于不斷加入B，A的轉化率增大，D錯。4.【答案】(1)AB(2)放熱(3)AC段：反應開始v正v逆，反應向右進行生成NH3；CE段：已達平衡，升溫使平衡左移，NH3的體積分數變小5.【答案】(1) Xbd(2) 0.04加入了0.4molNO2(或加入了NO2)(3) BD【解析】(1) 曲線X在010min達到平衡時濃度變化了0.4molL1，而曲線Y在010min達到平衡時變化了0.2molL1，所以可得X曲線為NO2的濃度變化曲線；達到平衡時濃度不再隨時間而發(fā)生變化，所以b、d點均表示反應已達到平衡狀態(tài)。(2) NO2在010min達到平衡時濃度變化了0.4molL1，所以用NO2表示的反應速率為0.04molL1min1；而在25min時，NO2的濃度由0.6molL1突變?yōu)?.0molL1，而N2O4的濃度在25min時沒有發(fā)生改變，所以可得此時改變的條件是向容器中加入了0.4molNO2。(3) 加入NO2后平衡正向移動，所以若要達到與最后相同的化學平衡狀態(tài)，還可通過增大壓強(縮小容器體積)，使平衡也同樣正向移動；或者采取降低溫度的方法，使平衡正向移動；也可以向容器中充入一定量N2O4，因為這樣相當于增大容器中氣體的壓強，使得NO2的轉化率提高，即達到與最后的平衡相同的平衡狀態(tài)。6. 【答案】（1）C2H4+H2SO4= C2H5OSO3H ; C2H5OSO3HH2O=C2H5OH+ H2SO4;(2) -45.5 污染小，腐蝕性小等；（3）K=0.07(MPa)-1; P1 P2 P3 P4;反應分子數減少，相同溫度下，壓強升高，乙烯轉化率提高； 將產物乙醇液化轉移去，增加n(H2O):n(C2H4)的比。P4;由方程式C2H4 (g)H2O(g)C2H5OH(g)可知該反應的正反應是氣體體積減小的反應，所以增大壓強，平衡正向移動，乙烯的轉化率提高，因此壓強關系是：P1 P2 P3 P4; 若要進一步提高乙烯的轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，還可以采取的措施有改變物質的濃度，如從平衡體系中將產物乙醇分離出去，或增大水蒸氣的濃度，改變n(H2O):n(C2H4)比等等。7. 【答案】（1）2NH4HS +O2 = 2NH3H2O+2S（2）a 90%（3）14.5%（4）（5）IV； 對原料氣加壓；分離液氨后。未反應的N2、H2循環(huán)使用。【解析】 試題分析：首先要掌握反應規(guī)律，根據反應規(guī)律寫出相關化學方程式，其次要理解和掌握有關化學平衡的規(guī)律和計算方法，特別是正確運用“三段式”進行計算，是解決本題的關鍵。另外能夠正確的分析圖像的含義，并能繪畫圖像。（1）O2把NH4HS 氧化為S，可得化學方程式：2NH4HS +O2 = 2NH3H2O+2S（2）a、反應為吸熱反應，反應速率加快，平衡向右移動，H2的百分含量增大，正確；b、增大水蒸氣濃度，H2的百分含量減小，錯誤；c、加入催化劑，H2的百分含量不變，錯誤；d、降低壓強，反應速率減小，錯誤；設CO的轉化量為x CO + H2O CO2 + H2 轉化量（mol） 0.2 0 0.8 轉化量（mol） x x x轉化量（mol） 0.2-x x 0.8+x1mol+ x =1.18mol，則x=0.18mol，可得CO轉化率=0.18mol0.2mol100%=90%（4）隨著反應的進行，NH3的物質的量逐漸增大，當反應平衡后，升高溫度，平衡向左移動，NH3的物質的量逐漸減小，可畫出圖像。（5）步驟IV為熱交換，使合成氨放出的熱量得到充分利用；對原料氣加壓，使平衡向正反應方向移動，分離液氨，減少生成物濃度，未反應的N2、H2循環(huán)使用等措施可提高提高合成氨原料總轉化率。