高三化學總復習 專題攻略 之化學反應(yīng)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(yīng)物濃度或減小生成物濃度，都使化學平衡向正反應(yīng)方向移動；減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度，都使化學平衡向逆反應(yīng)方向移動。 速率—時間圖 2. 壓強—對于體系有氣體，且反應(yīng)前后氣體體積有變化的可逆反應(yīng)，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(yīng)前后氣體體積無變化的反應(yīng)，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] ⑴ 當時 ⑵　當時 ⑶　當時，正、逆反應(yīng)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(yīng)方向移動；降低溫度，化學平衡向放熱反應(yīng)方向移動。 速率——時間圖 ⑴　當正反應(yīng)為放熱反應(yīng)時 ⑵　當正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)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(yīng)速率與逆反應(yīng)速率影響的程度是等同的，所以平衡不移動。但應(yīng)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(yīng)達到平衡的時間。 二. 圖像題解題方法 （1）分析反應(yīng)速度圖像： ①看起點：分清反應(yīng)物和生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物，生成物多數(shù)以原點為起點。 ②看變化趨勢：分清正反應(yīng)和逆反應(yīng)，分清放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。升高溫度時， △V吸熱＞△V放熱。 ③看終點：分清消耗濃度和增生濃度。反應(yīng)物的消耗濃度與生成物的增生濃度之比等于反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)之比。 ④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(yīng)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： ①三步分析法：一看反應(yīng)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。 ②四要素分析法：看曲線的起點；看曲線的變化趨勢；看曲線的轉(zhuǎn)折點；看曲線的終點。 ③先拐先平：對于可逆反應(yīng)mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ，在轉(zhuǎn)化率——時間曲線中，先出現(xiàn)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(zhuǎn)化率也較高，則反應(yīng)中m+n>p+q。若轉(zhuǎn)化率降低，則表示m+np＋q B．正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；m＋np＋q 2．已知：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.0 kJmol－1。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 B．3 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(zhuǎn)化率只能加壓減小反應(yīng)容器的體積 D．從反應(yīng)開始到平衡，H2的平均反應(yīng)速率v(H2)＝0.075 molL－1min－1 3．下面是某化學研究小組探究外界條件對化學反應(yīng)速率和化學平衡影響的圖像，其中圖像和實驗結(jié)論表達均正確的是(　　) A．①是其他條件一定時，反應(yīng)速率隨溫度變化的圖像，正反應(yīng)ΔH<0 B．②是在平衡體系的溶液中溶入少量KCl晶體后化學反應(yīng)速率隨時間變化的圖像 C．③是在有無催化劑存在下建立的平衡過程圖像，a是使用催化劑時的曲線 D．④是一定條件下，向含有一定量A的容器中逐漸加入B時的圖像，壓強p1>p2 4．在容積相同的密閉容器內(nèi)，分別充入同量的N2和H2，在不同溫度下，任其發(fā)生反應(yīng)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，并分別在t秒時測定其中NH3的體積分數(shù)，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(yīng)的正反應(yīng)是______反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。 (3) AC段的曲線是增函數(shù)，CE段曲線是減函數(shù)，試從反應(yīng)速率和平衡角度說明理由：________________________________________________________________________。 5．已知NO2和N2O4可以相互轉(zhuǎn)化：2NO2(g) N2O4(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))?，F(xiàn)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(yīng)物濃度隨時間變化關(guān)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(yīng)處于平衡狀態(tài)的點是________。 (2) 前10min內(nèi)用NO2表示的化學反應(yīng)速率v(NO2)＝__________molL－1min－1；反應(yīng)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N2O4 6．(2014課標Ⅰ) (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(chǎn)?；卮鹣铝袉栴}： （1）間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H)。再水解生成乙醇。寫出相應(yīng)的反應(yīng)的化學方程式 （2）已知： 甲醇脫水反應(yīng) ① 2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g)D△H1＝－23.9KJmol－1 甲醇制烯烴反應(yīng) ② 2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋2H2O(g)D △H2＝－29.1KJmol－1 乙醇異構(gòu)化反應(yīng) ③ CH3CH2OH(g)＝CH3OCH3(g))D △H3＝+50.7KJmol－1 則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的D△H＝ KJmol－1 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(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系(其中n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1) ①列式計算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點的平衡常數(shù)K＝ (用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓物質(zhì)的量分數(shù)) ②圖中壓強P1、P2、P3、P4的大小順序為： ，理由是： ③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(yīng)溫度290 ℃，壓強6．9MPa，n(H2O)︰n(C2H4)=0．6︰1。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5℅。若要進一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當改變反應(yīng)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(shù)上的一項重大突破，其反應(yīng)原理為： N2（g）+3H2（g）2NH3（g） ?H=—92.4kJ?mol￣1 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 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 水蒸氣 N2 冷卻 Ⅳ 液氨 （1）天然氣中的H2S雜質(zhì)常用常用氨水吸收，產(chǎn)物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，寫出再生反應(yīng)的化學方程式： 。 （2）步驟II中制氯氣原理如下： 對于反應(yīng)①，一定可以提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應(yīng)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(yīng)②，將CO進一步轉(zhuǎn)化，可提高H2產(chǎn)量。若1mol CO和H2的混合氣體（CO的體積分數(shù)為20%）與H2O反應(yīng)，得到1.18mol CO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉(zhuǎn)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(shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點數(shù)據(jù)計算N2的平衡體積分數(shù)： 。 （4）依據(jù)溫度對合成氨反應(yīng)的影響，在圖2坐標系中，畫出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質(zhì)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(zhuǎn)化率的方法： 。 1. 【答案】D 2．【答案】B 【解析】該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆移，c(CH3OH)/c(CO2)減小，A錯；欲提高H2轉(zhuǎn)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/Lmin＝0.225 mol/Lmin，D錯。 3. 【答案】C 【解析】根據(jù)圖像①，升高溫度，平衡正向移動，正反應(yīng)ΔH>0，A錯；②反應(yīng)實質(zhì)是Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，K＋和Cl－不參加化學反應(yīng)，KCl濃度增大不影響化學平衡，B錯；③使用催化劑，反應(yīng)速率加快，先達到平衡，C正確；④此反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的化學反應(yīng)，改變壓強不影響平衡狀態(tài)，即不影響A的轉(zhuǎn)化率，且由于不斷加入B，A的轉(zhuǎn)化率增大，D錯。 4.【答案】(1)AB　(2)放熱　(3)AC段：反應(yīng)開始v正>v逆，反應(yīng)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(shù)變小 5.【答案】(1) X　bd　(2) 0.04　加入了0.4molNO2(或加入了NO2)　(3) BD 【解析】　(1) 曲線X在0～10min達到平衡時濃度變化了0.4molL－1，而曲線Y在0～10min達到平衡時變化了0.2molL－1，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(yīng)已達到平衡狀態(tài)。 (2) NO2在0～10min達到平衡時濃度變化了0.4molL－1，所以用NO2表示的反應(yīng)速率為0.04molL－1min－1；而在25min時，NO2的濃度由0.6molL－1突變?yōu)?.0molL－1，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(zhuǎn)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 ; C2H5OSO3H＋H2O=C2H5OH+ H2SO4; (2) -45.5 污染小，腐蝕性小等；（3）①K=0.07(MPa)-1; ②P1< P2< P3< P4;反應(yīng)分子數(shù)減少，相同溫度下，壓強升高，乙烯轉(zhuǎn)化率提高； ③ 將產(chǎn)物乙醇液化轉(zhuǎn)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(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以增大壓強，平衡正向移動，乙烯的轉(zhuǎn)化率提高，因此壓強關(guān)系是：P1< P2< P3< P4; ③若要進一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當改變反應(yīng)溫度和壓強外，還可以采取的措施有改變物質(zhì)的濃度，如從平衡體系中將產(chǎn)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 = 2NH3?H2O+2S↓ （2）a 90% （3）14.5% （4） （5）IV； 對原料氣加壓；分離液氨后。未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用。 【解析】 試題分析：首先要掌握反應(yīng)規(guī)律，根據(jù)反應(yīng)規(guī)律寫出相關(guān)化學方程式，其次要理解和掌握有關(guān)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(guān)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 = 2NH3?H2O+2S↓ （2）a、反應(yīng)①為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)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(yīng)速率減小，錯誤；設(shè)CO的轉(zhuǎn)化量為x CO + H2O CO2 + H2 轉(zhuǎn)化量（mol） 0.2 0 0.8 轉(zhuǎn)化量（mol） x x x 轉(zhuǎn)化量（mol） 0.2-x x 0.8+x 1mol+ x =1.18mol，則x=0.18mol，可得CO轉(zhuǎn)化率=0.18mol0.2mol100%=90% （4）隨著反應(yīng)的進行，NH3的物質(zhì)的量逐漸增大，當反應(yīng)平衡后，升高溫度，平衡向左移動，NH3的物質(zhì)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(yīng)方向移動，分離液氨，減少生成物濃度，未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用等措施可提高提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率。