新高考一輪復(fù)習(xí)魯科版第七章第5課時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率與平衡圖像學(xué)案

第5課時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率與平衡圖像

?〉課標(biāo)要求

1.了解溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。

2.了解濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的影響，并能運(yùn)用濃度、壓

強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律,推測(cè)平衡移動(dòng)方向及濃度、轉(zhuǎn)化率

等相關(guān)物理量的變化。

卜類型一

H必備知識(shí)房春

1.速率一時(shí)間(VT)圖像

由圖像變化分析外界條件對(duì)其影響，已知反應(yīng)為mA(g)+nB(g)

l

pC(g)+qD(g)ΔH=QkJ?molo

(1)“漸變”類v-t圖像

圖像分析結(jié)論

tι時(shí)V,正突然增大，V,逆逐漸增

11時(shí)其他條件不變，

大;V'IE＞V'逆,平衡向正反應(yīng)方向移

k增大反應(yīng)物的濃度

I

t動(dòng)

匕時(shí)V,正突然減小，V'逆逐漸減

tι時(shí)其他條件不變，

小;V，逆＞v，正,平衡向逆反應(yīng)方向移

1減小反應(yīng)物的濃度

0?

“t

動(dòng)

3時(shí)v'逆突然增大,V'正逐漸增

二11時(shí)其他條件不變，

大;V,逆＞v，正,平衡向逆反應(yīng)方向移

增大生成物的濃度

0I動(dòng)

t∣時(shí)V,逆突然減小，V'正逐漸減

1，L時(shí)其他條件不變，

小;v'1E>v'逆,平衡向正反應(yīng)方向移

減小生成物的濃度

動(dòng)

⑵''斷點(diǎn)”類V-t圖像

圖像分析結(jié)論

t?時(shí)其他條件不變,增大反應(yīng)體

3時(shí)V‘正、V,逆均突然系的壓強(qiáng)且m+n>p+q（正反應(yīng)為

?

增大，且v'Qv'逆；平體積減小的反應(yīng)）

y‘______>

0t,t

衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行t1時(shí)其他條件不變,升高溫度且

Q>0（吸熱反應(yīng)）

t1時(shí)其他條件不變,增大反應(yīng)體

t∣時(shí)V’正、V,逆均突然系的壓強(qiáng)且m+n<p+q（正反應(yīng)為

?

增大,且bQv，正；平體積增大的反應(yīng)）

K_____L-，?

0hI

衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行t1時(shí)其他條件不變,升高溫度且

Q〈0（放熱反應(yīng)）

tι時(shí)其他條件不變,減小反應(yīng)體

3時(shí)v'正、v'逆均突然系的壓強(qiáng)且m+n<p+q（正反應(yīng)為

hk

減小，且v'正>v'逆;平體積增大的反應(yīng)）

衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行3時(shí)其他條件不變,降低溫度且

Q〈0（放熱反應(yīng)）

匕時(shí)V‘逆、V,正均突然t,時(shí)其他條件不變,減小反應(yīng)體

減小，且V,逆〉v'正;平系的壓強(qiáng)且m+n>p+q（正反應(yīng)為

0ιtt

衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行體積減小的反應(yīng)）

3時(shí)其他條件不變，降低溫度且

Q>0（吸熱反應(yīng)）

⑶“平臺(tái)”類V-t圖像

圖像分析結(jié)論

t∣時(shí)其他條件不變,使用催化劑

tι時(shí)V'正、V'逆均突

V

、：VZ=4t1時(shí)其他條件不變,增大反應(yīng)體系

>~Γ然增大且V'正=V'逆,

-

0t^l*的壓強(qiáng)且m+n=p+q（反應(yīng)前后氣體

平衡不移動(dòng)

體積無(wú)變化）

tι時(shí)V‘正、V'逆均突G時(shí)其他條件不變,減小反應(yīng)體系

V

然減小且V'正=V'逆，的壓強(qiáng)且m+n=p+q（反應(yīng)前后氣體

0<1t

平衡不移動(dòng)體積無(wú)變化）

2.含量一時(shí)間一溫度（壓強(qiáng)）圖像

常見(jiàn)圖像形式有如下幾種。其中C%指生成物的百分含量,B%指反應(yīng)物

的百分含量。

∣C%∣B%

o?oι

⑤（p,>p2,正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)）

∣e?拔表示不同條件下,反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間快慢、反應(yīng)速率的快

慢以及平衡混合物中某物質(zhì)的百分含量的關(guān)系，解題方法是“先拐先

平,數(shù)值大”，即曲線先出現(xiàn)拐點(diǎn)的首先達(dá)到平衡,反應(yīng)速率快,表示溫

度較高、有催化劑、壓強(qiáng)較大等,再依據(jù)外界條件對(duì)平衡的影響分析

判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)及反應(yīng)前后氣體體積的變化。

3.轉(zhuǎn)化率（或質(zhì)量分?jǐn)?shù)）與壓強(qiáng)一溫度圖像

（1）恒壓線圖像

拔表示兩個(gè)外界條件同時(shí)變化時(shí),反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率變化情況,

解決這類圖像一般采用“定一議二”的方法，即把自變量（溫度、壓強(qiáng)）

之一設(shè)為恒量,討論另外兩個(gè)變量的關(guān)系。如圖1中，當(dāng)壓強(qiáng)相等（任

意一條等壓線）時(shí),升高溫度,A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明升高溫度平衡正向

移動(dòng)，即正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。當(dāng)溫度相等時(shí),在圖1中作直線,與三條

等壓線交于三點(diǎn),這三點(diǎn)自下而上為增大壓強(qiáng),A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明

增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，即正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。

(2)恒溫線圖像

(

辱

隹

回

<

UPP

圖3圖4

I丘儂拔圖3中，當(dāng)溫度相等(任意一條等溫線)時(shí),增大壓強(qiáng),A的轉(zhuǎn)

化率增大,說(shuō)明增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，即正反應(yīng)是氣體體積減小的

反應(yīng)。當(dāng)壓強(qiáng)相等時(shí),在圖3中作直線，與兩條等溫線交于兩點(diǎn),這兩

點(diǎn)自下而上為降低溫度,A的轉(zhuǎn)化率增大,說(shuō)明降低溫度平衡正向移動(dòng),

即正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

［理解辨析］

(1)根據(jù)下列圖像分析化學(xué)反應(yīng):mA(g)+nB(g)==pC(g)+qD(g)是吸

熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。

Oτ

提示:M點(diǎn)前,表示從反應(yīng)開(kāi)始,V(正)>v(逆);M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn);M

點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況，即升溫,A的百分含量增加或C的百分

含量減少,平衡左移,故△*(),為放熱反應(yīng)。

A%

LL

OP

(2)根據(jù)圖像分析化學(xué)反應(yīng):mA(g)+nB(g)PC(g)+qD(g),

L線上的點(diǎn)以及E點(diǎn)、F點(diǎn)v(正)和V(逆)的關(guān)系。

提示:L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn),L線的上方(E點(diǎn))，A的百分含量大

于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系中A的百分含量,所以E點(diǎn)滿足v(正)>v(逆)；同

理L線的下方(F點(diǎn))滿足V(正)<v(逆)。

密閉容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)+3B(g)一2C(g)△*(),根據(jù)v_t圖像,

回答下列問(wèn)題。

(1)下列時(shí)刻所改變的外界條件是t,;

t?；11o

(2)反應(yīng)速率最快的時(shí)間段是o

(3)下列措施能增大正反應(yīng)速率的是(填字母)o

A.通入A(g)B.分離出C(g)

答案：(1)升高溫度加入催化劑減小壓強(qiáng)

⑵t3~t4(3)A

關(guān)鍵能力有廠

速率(濃度)-時(shí)間圖像

L(雙選)(2021?日照校際聯(lián)合考試)反應(yīng)X-2Z經(jīng)歷兩步:①X-Y；

②丫一2Z。反應(yīng)體系中X、Y、Z的濃度c隨時(shí)間t的變化曲線如圖所

示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(BD)

A.曲線C為C(Y)隨t的變化曲線

B.0~tιS內(nèi)，反應(yīng)速率V(X)=v(Y)=v(Z)

2s時(shí),Y的消耗速率大于生成速率

3s后，c(Z)=2c0mol?LT

解析:反應(yīng)X-2Z經(jīng)歷兩步①X一丫;②丫一2Z,根據(jù)圖中的c。減小，

則曲線a為X的濃度曲線,逐漸增大的曲線b為Z的濃度曲線,先增大

后減小的曲線C為丫的濃度曲線,故A正確；曲線的斜率表示反應(yīng)速率,

根據(jù)圖像,O~t∣s內(nèi)，V(Y)<v(Z),故B錯(cuò)誤;t2s時(shí)，曲線C表示的丫的

濃度逐漸減小,說(shuō)明Y的消耗速率大于生成速率,故C正確;根據(jù)圖

像,t?s后仍存在Y,沒(méi)有X,假設(shè)Y的剩余濃度為c(Y),由①X-Y可

知X完全轉(zhuǎn)化為Y時(shí),Y的濃度為C0mol-L,根據(jù)②丫一2Z,生成的

c(Z)=2c0mol?L-2c(Y),故D錯(cuò)誤。

2(g)+O2(g)-2S03(g)ΔH<0已達(dá)平衡,如果其他條件不變時(shí),分別

改變下列條件,對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡產(chǎn)生影響，下列條件與圖

像不相符的是（o~ti：V正=V逆;tι時(shí)改變條件,t2時(shí)重新建乂平

衡）（C）

C升高溫度D.加入催化劑

解析:增加O2的濃度,V正增大,V逆瞬間不變,A正確；增大壓強(qiáng),V正、V逆

瞬間都增大,V正增大的倍數(shù)大于V逆,B正確；升高溫度,V正、V逆瞬間都

增大,C錯(cuò)誤;加入催化劑,V正、V逆同時(shí)同倍數(shù)增大,D正確。

遜m平衡類常規(guī)圖像分析

3.（2022?廣東深圳月考）下列圖示與對(duì)應(yīng)的敘述相符的是（B）

OTIX

TI

A.圖甲表示鎂條與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率隨反應(yīng)時(shí)間變化的曲線,

說(shuō)明3s溶液的溫度最高

B.圖乙是恒溫密閉容器中發(fā)生CaeO3（S）IaO（S）+CO2（g）反應(yīng)時(shí)

C（Co1隨反應(yīng)時(shí)間變化的曲線,說(shuō)明3s改變的條件可能是縮小容器

的體積

C.圖丙表示等量N()2在容積相同的恒容密閉容器中，不同溫度下分別

發(fā)生反應(yīng):2N02(g)nN20i(g),相同時(shí)間后測(cè)得NO2含量的曲線，則該

反應(yīng)的AHX)

D圖丁表示密閉容器中CH4(g)+D0(g)T0(g)+3lUg)達(dá)到平衡

時(shí),CHe勺轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的變化關(guān)系曲線,說(shuō)明p1>p2

解析:鎂條與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng),開(kāi)始反應(yīng)時(shí)溫度升高,速率加快,

隨著反應(yīng)進(jìn)行,濃度逐漸降低,速率的影響以濃度為主，導(dǎo)致速率下降,

但反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行,溫度繼續(xù)升高,所以t1s時(shí)溶液的溫度不是最高,故

A錯(cuò)誤;Ls二氧化碳的濃度瞬間升高,然后逐漸降低,可能是縮小容器

的體積,故B正確；由圖可知,達(dá)到平衡后,繼續(xù)升溫,二氧化氮的含量

增加,說(shuō)明升溫逆向進(jìn)行,則該反應(yīng)的AH<O,故C錯(cuò)誤；由圖可知,在

溫度相同的情況下,增大壓強(qiáng),平衡逆向進(jìn)行，甲烷的轉(zhuǎn)化率減小，則

P2時(shí)甲烷的轉(zhuǎn)化率低,壓強(qiáng)大，即p1<p2,故D錯(cuò)誤。

4.(雙選)(2021?山東百師聯(lián)盟聯(lián)考)在恒容、NL和NO的起始濃度一

定的條件下,分別以VWTi/ACO、VWTi∕AC10>VWTi∕AC50>VWTi∕AC70

為催化劑,發(fā)生反應(yīng)4NH3(g)+6N0(g)-5N2(g)+6H20(g)△H<0,

相同時(shí)間內(nèi)測(cè)得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為N的轉(zhuǎn)化率如圖a所示,溫度升

高有副產(chǎn)物N2O生成,測(cè)得不同溫度N2O的生成量如圖b所示。下列說(shuō)

法正確的是(BD)

IOO

E

d

d

、

趙

送

O

Z

40

20

150200250300350400450500

A.以VWTi/ACO為催化劑,溫度局于400℃,曲線上的任一點(diǎn)均是對(duì)應(yīng)

溫度下的平衡點(diǎn)

B.VWTi∕AC50在T>350℃之后NO轉(zhuǎn)化率降低的可能原因是有副反應(yīng)

的發(fā)生

C.圖中X點(diǎn)所示條件下,增加Nk濃度不能提高NO轉(zhuǎn)化率

D.250℃時(shí)K=I024,若起始時(shí)充入C(NH3)=C(NO)=C(M)=I

11

mol?L,c(H2O)=2?nol?L,貝IJV正>v逆

解析:催化劑不會(huì)影響平衡轉(zhuǎn)化率,溫度高于400C同溫度使用其他

催化劑,NO轉(zhuǎn)化率比VWTi/ACO高,說(shuō)明溫度高于400℃,WTi/ACO催

化下曲線上對(duì)應(yīng)的點(diǎn)均不是該溫度下的平衡點(diǎn),A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)題干信

息結(jié)合圖像,溫度升高有副產(chǎn)物N2O生成,則VWTi∕AC50在T>350℃之

后NO轉(zhuǎn)化率降低的可能原因?yàn)橛懈狈磻?yīng)的發(fā)生,B項(xiàng)正確;X點(diǎn)增加

NL濃度,反應(yīng)正向進(jìn)行的程度增大，能提高NO轉(zhuǎn)化率,C項(xiàng)錯(cuò)誤;250℃

時(shí)K=I024,若起始時(shí)充入C(NH3)=c(NO)=c(N2)=lmol?L',c(H20)=2

mol?Li,Q=c：*二c6%,64<1024,因此反應(yīng)正向進(jìn)行，則V正>v逆,D

4b

C(NH3)?c(NO)

項(xiàng)正確。

＞類型二

L轉(zhuǎn)化率(脫除率)一溫度圖像

［典例1］研究發(fā)現(xiàn)利用NL可消除硝酸工業(yè)尾氣中的NO污染。NL與

NO的物質(zhì)的量之比分別為1：3、3：1、4：1時(shí),NO脫除率隨溫度變

化的曲線如圖所示。

⑴曲線a中,NO的起始濃度為6*ICT*mg?m^3,從A點(diǎn)到B點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.8

3

s,該時(shí)間段內(nèi)NO的脫除速率為mg-m?s^'0

(2)曲線b對(duì)應(yīng)的NL與No的物質(zhì)的量之比是,其理由

是_______________________________________________________

解析：(1)從A點(diǎn)到B點(diǎn)的濃度變化為(0.75-0.55)×6×104

43,

mg-in"*IOmg-m^,脫除速率為三凹空X10mg-m'-s^'0

0.8s

(2)根據(jù)勒夏特列原理,NH：,與NO的物質(zhì)的量之比越大,NHs的量越多，

促使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NO的脫除率越大,再根據(jù)圖像,可推得曲

線b對(duì)應(yīng)的NL與NO的物質(zhì)的量之比為3：1。

×104（2）3：1NL與NO的物質(zhì)的量之比越大,NL的量就越多,促

使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),NO的脫除率越大

［典例2］汽車使用乙醇汽油并不能減少N0、的排放,某研究小組在實(shí)

驗(yàn)室以耐高溫試劑Ag-ZSW-5催化,測(cè)得NO轉(zhuǎn)化為總的轉(zhuǎn)化率隨溫度

變化情況如圖所示。

▲Co剩余的百分率

□縹黑=1條件下,NO還原為N?的轉(zhuǎn)化率

⑴在喘=1條件下，最佳溫度應(yīng)控制在一左右。

⑵若不使用C0,溫度超過(guò)775K,發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低,其可能的原

因

為

⑶用平衡移動(dòng)原理解釋加入CO后NO轉(zhuǎn)化為Nz的轉(zhuǎn)化率增大的原

因：________________________________________________________

___________________________________________________________________________________O

解析：（1）由圖可知,在嚅=1條件下,溫度控制在870K左右時(shí)NO還

原為岫的轉(zhuǎn)化率接近100%。（2）由于該反應(yīng)放熱,溫度超過(guò)775K,反

應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,導(dǎo)致NO的分解率降低。（3）加入的CO會(huì)與NO

的分解產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng),促進(jìn)NO分解平衡向生成岫的方向移動(dòng)，導(dǎo)致

NO的轉(zhuǎn)化率升高。

答案：(1)870K(860-880K范圍內(nèi)都可以)(2)NO直接分解成的

反應(yīng)放熱,升高溫度,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行

⑶加入的CO會(huì)與NO的分解產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng),促進(jìn)NO分解平衡向生

成N2的方向移動(dòng)，導(dǎo)致NO的轉(zhuǎn)化率升高

2?產(chǎn)率(轉(zhuǎn)化率)_催化劑圖像

［典例3］采用一種新型的催化劑(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和

上制備二甲醛(屈0出)。

主反應(yīng):2C0(g)+4H2(g)-=CH3OCH3(g)+H2O(g)

副反應(yīng):C0(g)+H2O(g)K)2(g)+H2(g)

C0(g)+2H2(g)TH3OH(g)

測(cè)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。

80

60

40

20

0

1.02.03.04.0MMn)

n(Cu)

則催化劑中陪約為時(shí)最有利于二甲醛的合成。

n(Cu)----------

解析：由題圖可知當(dāng)催化劑中陪約為2.0時(shí),CO的轉(zhuǎn)化率最大,生成

n(Cu)

的二甲醴最多。

［典例4］以二氧化鈦表面覆蓋CU2AI2O1為催化劑,可以將C02和CHl直

接轉(zhuǎn)化成乙酸。在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如

圖所示。250~300℃時(shí),溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因

是

反應(yīng)溫度汽

解析:在兩條曲線中注意弄清每條曲線所表示的含義，分析兩個(gè)量之

間內(nèi)在的聯(lián)系。這里涉及影響反應(yīng)速率的兩個(gè)因素為催化劑和溫度,

弄清影響因素即可。所以250~300℃時(shí),溫度升高而乙酸的生成速

率迅速降低的原因是溫度超過(guò)250℃時(shí),催化劑的催化效率降低。

答案:溫度超過(guò)250℃時(shí),催化劑的催化效率降低

'τ關(guān)鍵能力房市

1.（2021?江蘇鹽城三模）在常壓、Ru/TiOz催化下,CO2和乩混合氣體

（體積比1：4）進(jìn)行反應(yīng),測(cè)得CO?轉(zhuǎn)化率、CHi和CO的選擇性（即⑩

轉(zhuǎn)化生成CHi或Co的百分比）隨溫度變化如圖所示。

150200250300350400450500550

溫度汽

反應(yīng)I:CO2(g)+4H2(g)-CHi(g)+2H20(g)ΔH1

反應(yīng)II:CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O(g)ΔH2

下列說(shuō)法正確的是(D)

I、Z?H2都小于零

B.改變壓強(qiáng),對(duì)CO產(chǎn)量沒(méi)有影響

C.反應(yīng)I的平衡常數(shù)可表示為K=C(Ct)：；*2)

」的選擇性,可采用控制反應(yīng)溫度、調(diào)節(jié)壓強(qiáng)等措施

解析：由圖可知,溫度高于400C時(shí)一,升高溫度,CH1的選擇性減小，即

反應(yīng)I的CO2轉(zhuǎn)化率下降,平衡逆向移動(dòng),所以反應(yīng)I的△乩小于零，

升高溫度,CO的選擇性增加，即反應(yīng)II的CO2轉(zhuǎn)化率上升,平衡正向移

動(dòng),所以反應(yīng)∏的△乩大于零,故A錯(cuò)誤;若增大壓強(qiáng),反應(yīng)I正向移

動(dòng),C。2的濃度減小,對(duì)反應(yīng)II而言,反應(yīng)物濃度減小,平衡逆向移動(dòng)，

則CO產(chǎn)量減少，故B錯(cuò)誤;水是氣態(tài)的,有濃度變化,反應(yīng)I的平衡常

數(shù)可表示為K，陜…普°)，故C錯(cuò)誤；由圖可知,溫度高于400℃時(shí)

CHl的選擇性降低,反應(yīng)I是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),增大壓強(qiáng)平衡正

向移動(dòng)，則降低溫度、增大壓強(qiáng)可提高CH」的選擇性，故D正確。

2.(2021?江蘇泰州聯(lián)考)在體積為1L的恒容容器中，用CO?和乩合

成甲醇:CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)△H。相同時(shí)間內(nèi)不同的

溫度下,將1molCO2和3mol乩在反應(yīng)器中反應(yīng),測(cè)定CHQH的產(chǎn)率

與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(D)

A圖中X點(diǎn)V(正)>v(逆)

B.圖中P點(diǎn)所示條件下,延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間不能提高CH3OH的產(chǎn)率

C.該反應(yīng)的AH>0

D.520K下,X點(diǎn)所對(duì)應(yīng)甲醇的產(chǎn)率為50%,則平衡常數(shù)K=A

解析：已知隨著溫度的升高,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)時(shí)間會(huì)縮短,故最高點(diǎn)左

邊,反應(yīng)均未達(dá)到平衡,最高點(diǎn)右邊,反應(yīng)均處于平衡狀態(tài),X點(diǎn)

v(正)=v(逆)，A項(xiàng)錯(cuò)誤;P點(diǎn)所示的條件下,反應(yīng)還未達(dá)到平衡狀態(tài)，

延長(zhǎng)時(shí)間可以提高甲醇的產(chǎn)率,B項(xiàng)錯(cuò)誤；由題圖分析得,該反應(yīng)為放

熱反應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;X點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的反應(yīng)處于平衡狀態(tài),根據(jù)題給信息可

列出三段式，

CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)

初始/

(mol∕L)1300

變化/

(mol∕L)

平衡/

(mol∕L)0.5

容器體積為1L,故平衡常數(shù)K=C(C弁H)?*2。)qD項(xiàng)正確。

3

C(CO2)?C(H2)27

3.如圖是在一定時(shí)間內(nèi)，使用不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對(duì)應(yīng)

的脫氮率，由圖可知工業(yè)使用的最佳催化劑為、相應(yīng)溫度

為；使用Mn作催化劑時(shí),脫氮率b~a段呈現(xiàn)如圖變化的可能

原因

是

答案:Mn200℃左右b~a段,開(kāi)始溫度較低,催化劑活性較低,脫

氮反應(yīng)速率較慢,反應(yīng)還未達(dá)到平衡,隨著溫度升高反應(yīng)速率增大,一

定時(shí)間參與反應(yīng)的氮氧化物變多，導(dǎo)致脫氮率逐漸增大

4.在一定條件下，向恒容密閉容器中充入1.0molCO2和3.0molH2,

在一定溫度范圍內(nèi)發(fā)生如下轉(zhuǎn)化:CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)

?H=-χkJ?mol1(x>0)□在不同催化劑作用下,相同時(shí)間內(nèi)Co2的平衡

轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。

COz的平衡轉(zhuǎn)化率/%

°TiT1TiTiT5溫度/K

(1)催化效果最佳的是催化劑(填“I”“∏”或“HI");b

點(diǎn)V正(填”>”或J")V逆。

⑵此反應(yīng)在a點(diǎn)時(shí)已達(dá)到平衡狀態(tài),a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比C點(diǎn)高的原因

是。

答案:(1)I>(2)該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng)

走進(jìn)新高考

1.(2020?天津卷，16節(jié)選)用乩還原CO,可以在一定條件下合成

CH3OH(不考慮副反應(yīng))

CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)ΔH<0

(1)某溫度下,恒容密閉容器中,CO2和艮的起始濃度分別為amol?L1

1

和3amol-L,反應(yīng)平衡時(shí),CH3OH的產(chǎn)率為b,該溫度下反應(yīng)平衡常

數(shù)的值為o

(2)恒壓下,CO?和乩的起始物質(zhì)的量比為1：3時(shí),該反應(yīng)在無(wú)分子篩

膜時(shí)甲醇的平衡產(chǎn)率和有分子篩膜時(shí)甲醇的產(chǎn)率隨溫度的變化如圖

所示,其中分子篩膜能選擇性分離出H2Oo

▲△有分子篩膜

%一

∕?無(wú)分子篩膜

?

45一

τ

√25

%I

≡-

5-..........................................

200220240溫度汽

①甲醇平衡產(chǎn)率隨溫度升高而降低的原因

為O

②P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率高于T點(diǎn)的原因

為O

③根據(jù)上圖,在此條件下采用該分子篩膜時(shí)的最佳反應(yīng)溫度

為0Co

解析：(1)恒溫恒容條件下進(jìn)行反應(yīng),平衡時(shí),CH3OH的產(chǎn)率為b,則反應(yīng)

物轉(zhuǎn)化率為b,按“三段式”法計(jì)算，

CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)

起始濃度/

(mol?L')a3a00

轉(zhuǎn)化濃度/

(mol?L')ab3ababab

平衡濃度/

(mol?L1)a(l-b)3a(l-b)abab

則該溫度下反應(yīng)平衡常數(shù)K=

2

C(CH3OH)?C(H2O)-b

324

c(CO2)?C(H2)^―27a(l-b)°

(2)①圖中有分子篩膜時(shí),P點(diǎn)甲醇產(chǎn)率最大,達(dá)到平衡狀態(tài),P點(diǎn)后甲

醇的產(chǎn)率降低,其原因是合成甲醇的反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡

逆向移動(dòng)，甲醇產(chǎn)率降低。②P點(diǎn)有分子篩膜,T點(diǎn)無(wú)分子篩膜,而分子

篩膜能選擇性分離出IO,使平衡正向移動(dòng),提高甲醇的產(chǎn)率。③由題

圖可知，當(dāng)有分子篩膜,溫度為210。C時(shí)-，甲醇產(chǎn)率最大,故該分子篩

膜的最佳反應(yīng)溫度為210℃

答案：⑴M、4

27a2(l-b)

(2)①該反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng)

②分子篩膜從反應(yīng)體系中不斷分離出產(chǎn)物H2O,有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，

甲醇產(chǎn)率升高

③210

2.(2021?山東卷,20)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添

加劑。在催化劑作用下,可通過(guò)甲醇與烯垃的液相反應(yīng)制得,體系中同

時(shí)存在如圖反應(yīng)：

反應(yīng)［：∕γ+CHQH旦二?H,

ATAME

反應(yīng)??:^?l^+CH,OH旦二?H2

BTAME

反應(yīng)IH:八|Iz5=iYZ

回答下列問(wèn)題：

⑴反應(yīng)I、n、In以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)限與溫度T變化

關(guān)系如圖所示。據(jù)圖判斷,A和B中相對(duì)穩(wěn)定的是

(用系統(tǒng)命名法命名)；警的數(shù)值范圍是(填標(biāo)號(hào))。

A.<-lB.-1~0

C.0~lD.>1

5-

?4^

M3-

2-

1-

O-

0.00280.00290.00300.0031

^?∕K^'

(2)為研究上述反應(yīng)體系的平衡關(guān)系，向某反應(yīng)容器中加入1.0mol

TAME,控制溫度為353K,測(cè)得TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為α。已知反應(yīng)III

的平衡常數(shù)Kχ3=9.0,則平衡體系中B的物質(zhì)的量為mol,反

應(yīng)I的平衡常數(shù)Kxl=o同溫同壓下,再向該容器中注入惰性

溶劑四氫吠喃稀釋,反應(yīng)I的化學(xué)平衡將(填“正向移動(dòng)”“逆

向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)，平衡時(shí),A與CHQH物質(zhì)的量濃度之比c(A)：

c(CH3OH)=。

(3)為研究反應(yīng)體系的動(dòng)力學(xué)行為，向盛有四氫吠喃的另一容器中加

入一定量A、B和CH3OHo控制溫度為353K,A、B物質(zhì)的量濃度C隨

反應(yīng)時(shí)間t的變化如圖所示。代表B的變化曲線為(填“X”或

“Y")jt=100s時(shí)，反應(yīng)HI的正反應(yīng)速率V正逆反應(yīng)速率V逆

（填“>”“<”或J”）。

0.04-?χ^00001i）曲線丫

o.oo-I------JITI——?—

0100200300400500600

/∕s

解析：(1)由平衡常數(shù)KX與溫度T變化關(guān)系曲線可知,反應(yīng)I、II、In

的平衡常數(shù)的自然對(duì)數(shù)隨溫度升高(要注意橫坐標(biāo)為溫度的倒數(shù))而

減小,說(shuō)明3個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，即△&〈()、ΔH2<0^AWO,因此,B

的總能量低于A的總能量,能量越低越穩(wěn)定,A和B中相對(duì)穩(wěn)定的是B,

其用系統(tǒng)命名法命名為2-甲基-2-丁烯；由蓋斯定律可知，ITI=III,

則ΔH,-ΔH2=ΔH3<0,因此△H<△H2,由于放熱反應(yīng)的ΔH越小，其絕對(duì)

值越大,則警的數(shù)值范圍是大于1,故選Do

AH2

⑵向某反應(yīng)容器中加入1.0molTAME,控制溫度為353K,測(cè)得TAME

的平衡轉(zhuǎn)化率為α,則平衡時(shí)n(TAME)=(『a)

mol,n(A)+n(B)=n(CH3OH)=ɑmolo已知反應(yīng)ΠI的平衡常數(shù)降=9.0,

則嚶=9.0,將該式代入上式可以求出平衡體系中B的物質(zhì)的量為0.9

n(A)

l-a2、

ɑmol,n(A)=0.1ɑmol,反應(yīng)I的平衡常數(shù)KXI=OI*tt」。(、如。

,l+α八1+〃

同溫同壓下,再向該容器中注入惰性溶劑四氫吠喃稀釋,反應(yīng)I的化

學(xué)平衡將向著分子數(shù)增大的方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)。平衡時(shí),TAME的

轉(zhuǎn)化率變大,但是平衡常數(shù)不變,A與CH3OH物質(zhì)的量濃度之比不

變，c(A)