2021高考化学一轮复习-第七章-化学反应速率-高考热点课5-化学反应速率和化学平衡图像解题方法学案.doc

2021高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率 高考热点课5 化学反应速率和化学平衡图像解题方法学案2021高考化学一轮复习 第七章 化学反应速率 高考热点课5 化学反应速率和化学平衡图像解题方法学案年级：姓名：- 24 -化学反应速率和化学平衡图像解题方法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。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。速率变化图像1速率时间图像“断点”分析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不连续的情况，即出现“断点”。根据“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。如图，t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。2常见含“断点”的速率变化图像分析解析设2 min时，反应x mol NO(g)v(NO)0.21 molL1 min1，所以x0.84 mol，则平衡时NO的转化率10.84 mol1 mol100%84%；NO(g)O3(g)NO2(g)O2(g)，由于这个反应是反应前后气体体积相等的反应，若其他条件保持不变，在恒压条件下进行，平衡不移动，则平衡时NO的转化率21。 NO(g)O3(g)NO2(g)O2(g) 0.16 0.16 0.84 0.84保持温度不变，向2 min后的平衡体系中再加入0.3 mol NO2和0.04 mol NO，根据平衡常数与浓度商的大小关系可知，平衡应该向逆反应方向移动。答案84%逆升高温度(或增大生成物的浓度)使用催化剂(或增大压强)对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(Ot1：v正v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)()答案C解析升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误。物质的量(或浓度)时间图像将物质的量(或浓度)减少的物质作为反应物，将物质的量(或浓度)增加的物质作为产物；依据物质的转化量之比一定等于方程式系数比来确定化学方程式。如：某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。则该反应的化学方程式为3XY2Z，前2 min内v(X)0.075 molL1min1。解析(1)反应达到平衡时，n(A)2.0 mol1.0 mol1.0 mol, n(B)6.0 mol3.0 mol3.0 mol, n(C)2.0 mol0 mol2.0 mol，则n(A)n(B)n(C)1.0 mol3.0 mol2.0 mol132，即该反应的化学方程式为A3B2C。(2)v(A)0.025 molL1min1，v(A)0.0127 molL1min1，v(A)0.006 molL1min1。(3)v1(C)2v1(A)0.05 molL1min1。答案(1)A3B2C(2)v(A)v(A)v(A)(3)0.05 molL1min1(全国卷)在容积为1.00 L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。在060 s时段，反应速率v(N2O4)为_molL1s1。答案0.0010转化率(或百分含量)时间温度(或压强)图像已知不同温度或压强下，反应物的转化率(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。以aA(g)bB(g)cC(g)中反应物的转化率A为例说明(1)“先拐先平，数值大”原则分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如甲中T2T1。若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙中p1p2。使用催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法图甲中，T2T1，升高温度，A降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。图乙中，p1p2，增大压强，A升高，平衡正向移动，则正反应为气体分子数减小的反应。解析(3)温度越高反应速率越快，达到平衡用的时间就越少，所以由图可知，曲线a代表343 K的反应。从图中读出，达到平衡状态时反应的转化率为22%。设初始加入的三氯氢硅的浓度为1 molL1，得到： 2SiHCl3(g)SiH2Cl2(g)SiCl4(g) 1 0 0 0.22 0.11 0.11 0.78 0.11 0.11所以平衡常数K0.1120.7820.02。温度不变，提高三氯氢硅转化率的方法可以是将产物从体系分离(两边气体体积相等，压强不影响平衡)。缩短达到平衡的时间，就是加快反应速率，所以可以采取的措施是提高反应物压强(浓度)、加入更高效的催化剂(改进催化剂)。a、b两点的转化率相等，可以认为各物质的浓度对应相等，而a点的温度更高，所以反应速率更快，即vavb。根据题目表述得到v正k正x2SiHCl3，v逆k逆xSiH2Cl2xSiCl4，当反应达到平衡时v正v逆，v正k正x2SiHCl3v逆k逆xSiH2Cl2xSiCl4，所以，实际就是平衡常数K值，所以0.02。a处的转化率为20%，所以计算出： 2SiHCl3SiH2Cl2SiCl4起始(molL1) 1 0 0反应(molL1) 0.2 0.1 0.1a处时(molL1) 0.8 0.1 0.1所以xSiHCl30.8；xSiH2Cl2xSiCl40.1；所以0.021.3。答案(1)2SiHCl33H2O=(HSiO)2O6HCl(3)220.02及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)大于1.3(2019辽宁五校协作体高三联考)近几年我国大面积发生雾霾天气，其主要原因是SO2、NOx等发生二次转化，研究碳、氮、硫及其化合物的转化对环境的改善有重大意义。(1)在一定条件下，CH4可与NOx反应除去NOx，已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.3 kJmol1N2(g)2O2(g)2NO2(g)H67.0 kJmol1H2O(g)=H2O(l)H44.0 kJmol1则CH4(g)2NO2(g)CO2(g)2H2O(g)N2(g)H_kJmol1；该反应在_(填“高温”“低温”或“任何温度”)下可自发进行。(2)SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H”“24300(MPa)1(4) molL1解析(1)该反应为S0、H0的反应，根据HTSvA(逆)，由题图可知，B点和C点时，反应均达到平衡状态，则B、C两点正、逆反应速率分别相等，再根据“先拐先平数值大”可判断T2 T1 ，温度越高，反应速率越大，则C点反应速率大于B点反应速率，即vC(逆)vC(正)vB(逆)vA(逆)。类似中的计算，B点时，解得x0.9n，则平衡时p(SO2)0.07 MPa0.07 MPa，同理可求出p(O2)0.07 MPa、p(SO3)0.07 MPa，则Kp24300 (MPa)1。(4)混合气体发生的反应有NONO22NaOH=2NaNO2H2O、2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O、N2O42NaOH=NaNO3NaNO2H2O，由题意可知混合气体完全与NaOH反应生成NaNO3、NaNO2，N元素全都转化为钠盐，全部吸收最少消耗NaOH(ab2c) mol，则NaOH溶液物质的量浓度最小为 molL1。转化率(或含量)温度压强图像这类图像的纵坐标为物质的平衡浓度或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。以mA(g)nB(g)xC(g)qD(g)为例 mnxq，H0mnxq，H0 mnxq，H0mnxq，H0 mnxq，H0mnxq，H01“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率(或C的含量)大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。2通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率(或C的含量)的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应H的正、负。解析由图可知，随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小，说明升温平衡正向移动，则正反应为吸热反应，即焓变H0，A正确；的比值越大，甲烷的体积分数越小，故a3反应是气体物质的量减小的反应，温度一定时，增大压强使反应正向移动，H2SO4的物质的量增大，体系总物质的量减小，H2SO4的物质的量分数增大(3)SO2SO4H(4)0.4I是SO2歧化反应的催化剂，H单独存在时不具有催化作用，但H可以加快歧化反应速率反应比快；D中由反应产生的H使反应加快解析(3)反应的总反应为3SO22H2O=2H2SO4S，I可以作为水溶液中SO2歧化反应的催化剂，催化剂在反应前后质量和化学性质不变，(总反应反应)2得反应的离子方程式为I22H2OSO2=4HSO2I。(4)B是A的对比实验，采用控制变量法，B比A多加了0.2 molL1 H2SO4，A与B中KI浓度应相等，则a0.4。对比A与B，加入H可以加快SO2歧化反应的速率；对比B与C，单独H不能催化SO2的歧化反应；比较A、B、C，可得出的结论是：I是SO2歧化反应的催化剂，H单独存在时不具有催化作用，但H可以加快歧化反应速率。对比D和A，D中加入KI的浓度小于A，D中多加了I2，反应消耗H和I，反应中消耗I2，D中“溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快”，反应速率DA，由此可见，反应比反应速率快，反应产生H使c(H)增大，从而使反应加快。几种特殊图像1.曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点A是平衡状态，压强继续增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。注：交点A之前增大p，只影响正、逆速率，A点之后增大p，既影响速率又影响平衡移动。2.对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正v逆；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，H0。3.对于化学反应mA(g) nB(g)pC(g)qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。图1中左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正v逆；则右下方(F点)v正v逆。图2中，左下方(B点)(A)小于此温度时平衡体系中的(A)，B点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态，所以B点v正v逆，则A点v正v逆。解析(4)因为反应时间相同，所以低温时主要考虑温度和催化剂对化学反应速率的影响；高温时NH3与O2发生催化氧化反应。在50250 范围内，NOx的去除率迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大，而催化剂活性影响不明显。答案(4)迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大；上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大，而催化剂活性影响不明显催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO(2019安徽宣城高三期末调研)氮氧化物(NOx)是电厂主要排放污染物之一。工业上采用氨脱硝处理后排放，原理如下：4NH3(g)4NO(g)O2(g)4N2(g)6H2O(g)H11632.4 kJmol14NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(g)H2a kJmol1当反应温度过高时，NH3会发生氧化反应：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H3902.0 kJmol1回答下列问题：(1)有利于提高反应中NO转化率(脱硝率)的条件是_(填标号)。A高温低压 B低温低压C低温高压 D增大氨气浓度(2)反应中的a_。一定温度下，实验室在2 L密闭容器中加入2 mol NH3、3 mol NO模拟反应，达到平衡时测得脱硝率为60%，则平衡常数K_(只列出计算式，不必求出计算结果)。(3)反应中，常用的催化剂有Cr2O3和Fe2O3，Cr2O3的催化效率更好一些。下列表示两种催化剂在反应催化过程中的能量变化示意图合理的是_(填字母序号)。(4)下图是混合气中O2含量为6%时，不同温度下脱硝率的变化曲线其中氨氮摩尔比RNSn(NH3)/n(NO)，由图可知：氨氮摩尔比对脱硝率的影响规律是_。温度在800950 变化时，脱硝率随温度升高而_，但高于950 后，脱硝率反而下降，一方面是由于平衡移动的影响，另一方面是由于_。答案(1)BD(2)1815.0(3)B(4)其他影响因素相同时，氨氮摩尔比越大，脱硝率越高增大温度升高后，氨气的氧化反应开始加快，NO会增多，氨氮摩尔比下降，导致脱硝率会逐步降低解析(1)正反应放热，降低温度，平衡正向移动，有利于提高反应中NO转化率；减小压强，平衡正向移动，有利于提高反应中NO转化率；增大氨气浓度，平衡正向移动，有利于提高反应中NO转化率，故选BD。(2)根据盖斯定律，54得4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H3902.0 kJmol1，即(1632.4 kJmol1)54a902.0 kJmol1，解得，a1815.0 kJmol1； 4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(g) 1 1.5 0 0 0.6 0.9 0.75 0.9 0.4 0.6 0.75 0.9平衡常数K。(3)已知反应中，Cr2O3的催化效率更好一些，所以使用Cr2O3活化能更低。反应放热，故生成物的总能量小于反应物的，B图符合题意。建议用时：40分钟满分：100分一、选择题(本题共4小题，每小题只有一个选项符合题意)1如图表示恒容密闭容器中，反应X(g)4Y(g)Z(g)H0在某温度时，X的浓度随时间的变化曲线：下列有关该反应的描述正确的是()A8 min时，反应停止BX的平衡转化率为85%C若升高温度，X的平衡转化率将大于85%D若降低温度，v正和v逆将以同样程度减少答案B解析8 min时X的浓度不再变化，但反应并未停止，A错误；从反应开始至达到平衡，X的浓度变化为1.0 molL10.15 molL10.85 molL1，转化率为100%85%，B正确；Hv逆，即逆反应速率减小得快，D错误。2对于可逆反应2A(g)B(g)2C(g)Hp1)，C的百分含量增大，说明增大压强平衡向正反应方向移动，则有abx；在相同压强下，升高温度(T1T2)，C的百分含量降低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，该反应的正反应为放热反应。增大压强平衡向正反应方向移动，A、B的百分含量减小，与图像不符，A、B错误；由于反应容器的容积不变，气体的质量不变，则温度变化，平衡混合气的密度不变，C错误；升高温度，平衡向逆反应方向移动，混合气体的物质的量增多，质量不变，平衡混合气的平均摩尔质量减小，增大压强，平衡向正反应方向移动，平衡混合气的平均摩尔质量增大，与图像相符合，D正确。4对于可逆反应A(g)2B(g)2C(g)H0，下列图像中，正确的是()答案A解析A项，该反应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，A%减小，正确；B项，该反应的正反应为吸热反应，升高温度，v(正)、v(逆)均增大，平衡正向移动，则v(正)v(逆)，错误；C项，升高温度，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，错误；D项，平衡后，增大压强，v(正)、v(逆)均增大，平衡正向移动，则v(正)v(逆)，错误。二、选择题(本题共3小题，每小题有一个或两个选项符合题意)5(2019北京海淀高三期中)生产硫酸的主要反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0。图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法不正确的是()AX代表压强B推断L1L2CA、B两点对应的平衡常数不同D一定温度下，当混合气中n(SO2)n(O2)n(SO3)212，则反应达到平衡答案AD解析因该反应正反应是一个分子数目减少的反应，增大压强，平衡正向移动，二氧化硫的平衡转化率应增大，与图示变化不符，故A错误；由上述分析可知，图中L代表压强，因该反应正反应是一个分子数目减少的反应，所以在其他条件相同时，压强越大，二氧化硫的转化率越大，则L1L2，故B正确；由上述分析可知，X代表温度，则A、B两点的温度不同，化学平衡常数不同，故C正确；一定温度下，当混合气中n(SO2)n(O2)n(SO3)212时，反应不一定是平衡状态，故D错误。6. 在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是()A该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量BT2下，在0t1时间内，v(Y) molL1min1CM点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆DM点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小答案C解析依据题中图示，可看出T1T2，由于T1时X的平衡浓度大，可推出该反应为放热反应。A项，M点与W点比较，X的转化量前者小于后者，故进行到M点放出的热量应小于进行到W点放出的热量，错误；B项，2v(Y)v(X) molL1min1，错误；C项，T1T2，温度越高，反应速率越大，M点的正反应速率v正W点的正反应速率v正，而W点的正反应速率v正其逆反应速率v逆N点的逆反应速率v逆，正确；D项，恒容时充入X，压强增大，平衡正向移动，X的转化率增大，错误。7某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变密闭容器中某一条件对A2(g)3B2(g)2AB3(g)化学平衡状态的影响，得到如图所示的曲线(图中T表示温度，n表示物质的量)，下列判断正确的是()A若T2T1，则正反应是吸热反应B达到平衡时，A2的转化率大小为bacC若T2T1，达到平衡时b、d点的反应速率为vdvbD在T2和n(A2)不变时达到平衡，AB3的物质的量大小为cba答案AD解析若T2T1，由图像可知，温度升高，生成物的物质的量增大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应，A正确；根据图像可知，a、b、c各点中B2的起始物质的量依次增大，对于可逆反应来说，其他条件不变，增大一种反应物的物质的量或浓度，有利于平衡向正反应方向移动，则另一种反应物的转化率增大，则达到平衡时A2的转化率大小为abc，B错误；温度越高，反应速率越快，若温度T2T1，达到平衡时b、d点的反应速率为vdvb，C错误；对于可逆反应来说，增大一种反应物的物质的量，有利于平衡向正反应方向移动，生成物的物质的量增多，所以达到平衡时，AB3的物质的量大小为cba，D正确。三、非选择题(本题共2小题)8(2019资阳市高三第二次诊断性考试)(1)在600 下，向2 L密闭容器中充入一定量的反应物合成氨气，如图A表示N2的物质的量随时间的变化曲线。用H2表示010 min内该反应的平均速率v(H2)_，若该温度下K0.0016 L2/mol2，则在10 min时c(H2)_。(2)在哈伯合成法中，平衡时NH3的体积分数与反应体系的压强(p)、温度(t)的关系如图B。则p1_p2(选填“大于”“小于”或“不能确定”)，其他条件相同，不同压强下在刚开始反应时反应物活化分子浓度较大的是_(选填“p1”“p2”“p3”或“不能确定”)，在日本的合成氨工业中，选择合成温度为700 的较高温度，试从化学动力学的角度分析其理由是_。(3)研究表明，合成氨的速率与相关物质的浓度的关系为vkc(N2)c(H2) c(NH3)1，k为速率常数。能使合成氨的速率增大的措施是_。A使用更有效的催化剂B总压强一定，增大n(N2)/n(H2)的值C升高反应温度D按照原来比值增大反应物的浓度E将原容器中NH3及时分离出来答案(1)0.06 mol/(Lmin)10 mol/L(2)大于p1温度越高，反应速率越大(或提高催化剂的催化活性)(3)ACDE解析(2)该反应是一个气体体积减小的反应，增大压强，平衡右移，氨气的体积分数增大，则压强的大小关系为p1p2；其他条件相同，压强越大，刚开始反应时反应物浓度越大，活化分子浓度越大，则刚开始反应时反应物活化分子浓度较大的是p1；合成氨反应是一个放热反应，升高温度，平衡左移，氨气的体积分数减小，但温度越高，化学反应速率越大，达到平衡所需时间越短。(3)由合成氨的速率与相关物质的浓度的关系为vkc(N2)c(H2) c(NH3)1可知，反应速率的大小与反应物和生成物的浓度有关，增大c(H2)和c(N2)或减小c(NH3)均可以增大反应速率。A项，使用更有效的催化剂，降低反应活化能，增大反应速率；B项，由合成氨的速率与相关物质的浓度的关系可知，c(H2)对速率的影响大于c(N2)，总压强一定时，增大n(N2)/n(H2)的值会减小反应速率；C项，升高反应温度，活化分子数增多，增大反应速率；D项，按照原来比值增大反应物c(H2)和c(N2)，增大反应速率；E项，将原容器中NH3及时分离出来，减小c(NH3)，增大反应速率。9(2019安徽池州高三期末)随着现代工业的发展，二氧化碳的处理成为科学研究的重点，回答下列问题：.有人提出利用H2还原CO2使其转化为有机化工的主要原料乙烯。(1)查阅资料：H2的燃烧热为285.8 kJmol1，C2H4的燃烧热为1411 kJmol1,1 mol H2O(l)转化为H2O(g)需吸收44 kJ的热量。则反应6H2(g)2CO2(g)C2H4(g)4H2O(g)H_kJmol1。(2)下图是探究不同温度对CO2的转化率和催化剂的催化效率影响的示意图。生产中通常选用的温度最好是_，理由是_。图中表示的化学平衡常数：M_N(填“”“”或“”“7.7%或.逆反应解析.(2)化学反应速率随温度的升高而加快，如题图1所示，催化剂的催化效率随温度升高先增大后降低，所以从催化剂的反应活性和温度对速率、平衡的综合影响的角度考虑，最好选择250 ；升高温度，二氧化碳的平衡转化率减小，则升温平衡逆向移动，所以M点化学平衡常数大于N点。.分析表格可知，当CO2起始物质的量为1.25 mol时，温度越低，CO2的转化率越大，说明降低温度平衡向正反应方向移动，故升高温度平衡向逆反应方向移动；由分析可知正反应是放热反应，故结合表格可知w33；由于CO2(g)、H2(g)按物质的量13反应，H2(g)物质的量为2.5 mol，CO2的物质的量(b)越大，CO2的转化率越小，则y3332wy。