高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第7章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 專題講座四 真實(shí)復(fù)雜情景中化學(xué)反應(yīng)速率和平衡圖像識(shí)圖策略課件-人教版高三全冊化學(xué)課件

1、專題講座四真實(shí)復(fù)雜情景中化 學(xué)反應(yīng)速率和平衡 圖像識(shí)圖策略題型特點(diǎn)化學(xué)平衡圖像題，除以常規(guī)圖像形式(如c t圖、含量時(shí)間溫度圖、含量時(shí)間壓強(qiáng)圖、恒壓線圖、恒溫線圖等)考查平衡知識(shí)外，又出現(xiàn)了很多新型圖像。這些圖像常與生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題相結(jié)合，從反應(yīng)時(shí)間、投料比值、催化劑的選擇、轉(zhuǎn)化率等角度考查。圖像形式看似更加難辨，所涉問題看似更加復(fù)雜，但只要仔細(xì)分析，抓住圖像中的關(guān)鍵點(diǎn)(常為最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn))、看清橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)代表的條件、弄清曲線的變化趨勢，即可將復(fù)雜圖像轉(zhuǎn)化為常規(guī)圖像。進(jìn)而運(yùn)用化學(xué)平衡知識(shí)進(jìn)行解答即可。讀圖思維建模1.轉(zhuǎn)化率投料比溫度圖像典型圖像示例例1將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為

2、甲醚的反應(yīng)原理為2CO2(g)6H2(g) CH3OCH3(g)3H2O(g)已知在壓強(qiáng)為a MPa下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率見下圖：此反應(yīng)_(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比n(H2)/n(CO2)，則K將_(填“增大”“減小”或“不變”)。解析當(dāng)投料比一定時(shí)，溫度越高，CO2的轉(zhuǎn)化率越低，所以升溫，平衡左移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，不隨投料比的變化而變化。放熱不變2.根據(jù)圖像判斷投料比例2采用一種新型的催化劑(主要成分是CuMn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。主反應(yīng)：2CO(g)4H2(g) CH3OCH3(g)H2O(g)

3、副反應(yīng)：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)CO(g)2H2(g) CH3OH(g)測得反應(yīng)體系中各物質(zhì)的產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率與催化劑的關(guān)系如圖所示。則催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為_時(shí)最有利于二甲醚的合成。2.0解析由圖可知當(dāng)催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率最大，生成的二甲醚最多。3.廢物回收及污染處理圖像例3(1)一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對(duì)燃煤煙氣進(jìn)行回收。反應(yīng)為2CO(g)SO2(g) 2CO2(g)S(l) H270 kJmol1其他條件相同、催化劑不同，SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖1，F(xiàn)e2O3和NiO作催化劑均能使SO

4、2的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，不考慮催化劑價(jià)格因素，選擇Fe2O3的主要優(yōu)點(diǎn)是_。Fe2O3作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約能源某科研小組用Fe2O3作催化劑。在380 時(shí)，分別研究了n(CO)n(SO2)為11、31時(shí)SO2轉(zhuǎn)化率的變化情況(圖2)。則圖2中表示n(CO)n(SO2)31的變化曲線為_。a(2)目前，科學(xué)家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝(NO)原理，其脫硝機(jī)理示意圖如圖3，脫硝率與溫度、負(fù)載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的關(guān)系如圖4所示。寫出該脫硝原理總反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。為達(dá)到最佳脫硝效果，應(yīng)采取的條件是_。6NO3O22C2H4 3N24CO24H

5、2O350 、負(fù)載率3.0%(3)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。某研究小組在實(shí)驗(yàn)室以Ag-ZSM-5為催化劑，測得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情況如圖5所示。若不使用CO，溫度超過775 K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因是_；在n(NO)/n(CO)1的條件下，應(yīng)控制的最佳溫度在_左右。NO分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于分解反應(yīng)進(jìn)行870 K解題能力提升1.在容積均為1 L的三個(gè)密閉容器中，分別放入鐵粉并充入1 mol CO，控制在不同溫度下發(fā)生反應(yīng)Fe(s)5CO(g) Fe(CO)5(g)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5 min時(shí)，測得C

6、O的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是A.反應(yīng)進(jìn)行到5 min時(shí)，b容器中v正v逆B.正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，平衡常數(shù)：K(T1)K(T2)C.b中v正大于a中v逆D.反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率：bca12342.在恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2CO2(g)6H2(g) C2H5OH(g)3H2O(g)H。在某壓強(qiáng)下起始時(shí)按不同氫碳比 投料(如圖中曲線)，測得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是A.該反應(yīng)的H0B.氫碳比：C.其他條件不變的情況下，增大容器的體積可提高CO2的轉(zhuǎn)化率D.若起始CO2的濃度為2 molL1、H2為4 molL1，在圖中曲線氫碳比條件 下

7、進(jìn)行，則400 K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值約為1.71234解析根據(jù)圖像可知，在氫碳比相等的條件下，隨著溫度的升高，CO2的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H，則氫碳比：，B錯(cuò)誤；正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，因此其他條件不變的情況下，縮小容器的體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可提高CO2的轉(zhuǎn)化率，C錯(cuò)誤；1234根據(jù)圖像可知，400 K時(shí)曲線中CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，這說明消耗CO2 1 molL1，則消耗氫氣3 molL1，生成乙醇和水蒸氣分別是0.5 molL1、1.5 molL1，剩余CO2和氫氣分別是1 molL1、1 molL1，該溫度下平衡

8、常數(shù)K mol4L41.7 mol4L4，D正確。3.(2020山東等級(jí)模擬考，15)熱催化合成氨面臨的兩難問題是：采用高溫增大反應(yīng)速率的同時(shí)會(huì)因平衡限制導(dǎo)致NH3產(chǎn)率降低。我國科研人員研制了Ti-H-Fe雙溫區(qū)催化劑(Ti-H區(qū)域和Fe區(qū)域有溫度差可超過100 )。Ti-H-Fe雙溫區(qū)催化合成氨的反應(yīng)歷程如圖所示，其中吸附在催化劑表面上的物種用*標(biāo)注。下列說法正確的是A.為NN的斷裂過程B.在高溫區(qū)發(fā)生，在低溫區(qū)發(fā)生C.為N原子由Fe區(qū)域向Ti-H區(qū)域的傳遞過程D.使用Ti-H-Fe雙溫區(qū)催化劑使合成氨反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)槲鼰岱磻?yīng)1234解析為N2被催化劑吸附，為形成過渡態(tài)過程，為NN斷裂過程，為N原

9、子傳遞過程，為NH成鍵過程。12344.Bodensteins研究了下列反應(yīng)：2HI(g) H2(g)I2(g)H0在716 K時(shí)，氣體混合物中碘化氫的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x(HI)與反應(yīng)時(shí)間t的關(guān)系如下表：1234t/min020406080120 x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的計(jì)算式為_。解析2HI(g) H2 (g)I2 (g)是反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)。反應(yīng)后x(HI)0.784，1234(2)上述反應(yīng)中，正反應(yīng)速率為v正k正x2(HI)，逆反應(yīng)速率為v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆為速率常數(shù)，則k逆為_(以K和k正表示)。若k正0.002 7 min1，在t40 min時(shí)，v正_min1。1234k正/K1.95103解析到達(dá)平衡時(shí)，v正v逆，即k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2)，k逆k正 k正/K。在t40 min時(shí)，x(HI)0.85，v正k正x2(HI)0.002 7 min1(0.85)21.95103 min1。(3)由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的關(guān)系可用右圖表示。當(dāng)升高到某一溫度時(shí)，反應(yīng)重新