化學反應速率和化學平衡圖像

化學反應速率和化學平衡圖像類型圖像分析要領速率-時間圖像2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)t1時v正增加，v逆瞬間不變，隨后逐漸增加，說明t1時改變的條件是增加反應物的濃度。濃度-時間圖像CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH>0t2時減少了體系的壓強速率-壓強（溫度）圖像交點為平衡點，壓強增大后正反應速率增大得快，平衡向正向移動。轉化率-壓強-溫度圖像mA(g)+nB(g)qC(g)+pD(g)若有三個量則先定一個量再討論另兩個量，即“定一議二”。m+n>q+p，0。轉化率-溫度（壓強）-時間圖像先拐先平，先平者高。T2>T1，且0。產物體積分數-投料比圖像2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)01.b點，投料比等于可逆反應對應物質的化學計量數之比，即2.T2<T1。3.恒容恒溫時，增大n(O2)，平衡向右移動，SO3的體積分數先增大后減小定位題組1.對于可逆反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0，下列研究目的和示意圖相符的是2.工業(yè)上可利用CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)反應生產合成氨原料氣H2。已知溫度、壓強和水碳比[]對甲烷蒸汽轉化反應的影響如下圖：圖1（水碳比為3）圖2（水碳比為3）圖3（800℃（1）降低反應的水碳比平衡常數K__________（選填“增大”、“減小”或“不變”）;升高溫度，平衡向____________方向移動（選正反應或逆反應）。（2）圖2中，兩條曲線所示溫度的關系是：t1_____t2（選填>、=或<）；圖1中，在800℃、2MPa比1MPa時的甲烷含量_______（3.甲醇被稱為21世紀的新型燃料，工業(yè)上通過下列反應Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O為原料來制備甲醇。（1）將1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入反應室(容積為100L)，在一定條件下發(fā)生反應：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)……Ⅰ，CH4的轉化率與溫度、壓強的關系如圖。①已知100℃時達到平衡所需的時間為5min。則用H2表示的平均反應速率為________②圖中的p1________p2(選填“＜”、“＞”或“＝”)，100℃時平衡常數為________③在其他條件不變的情況下降低溫度，逆反應速率將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。（2）在壓強為0.1MPa條件下，將amolCO與3amolH2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)……Ⅱ。①該反應的ΔH________0，ΔS________0(填“＜”、“＞”或“＝”)。②若容器容積不變，下列措施可增加甲醇產率的是______。A.升高溫度 B.將CH3OH(g)從體系中分離C.充入He，使體系總壓強增大 D.再充入1molCO和3molH2③為了尋找合成甲醇的溫度和壓強的適宜條件，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中。A．請在上表空格中填入剩余的實驗條件、數據。B．根據反應Ⅱ的特點，在給出的坐標圖中，畫出其在0.1MPa和5MPa條件下CO的轉化率隨溫度變化的趨勢曲線示意圖，并標明每條曲線的壓強。4.(2015·北京·26部分)反應：2H2SO4（l）=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)

△H=+550kJ/mol。它由兩步反應組成：i．H2SO4（l）=SO3(g)+H2O(g)

△H=+177kJ/molii．SO3(g)分解。L（L1、L2），X可分別代表壓強或溫度。下圖表示L一定時，ii中SO3(g)的平衡轉化率隨X的變化關系。（1）X代表的物理量是

。（2）判斷L1、L2的大小關系，并簡述理由：

。5.已知2A2(g)+B2(g)

2C3(g)；△H=－Q1kJ／mol(Q1>0)，在一個有催化劑的固定容積的容器中加入2molA2和1molB2，在500℃時充分反應，達平衡后C3的濃度為wmol／L，放出熱量Q2kJ。（1）若在原來的容器中，只加入2molC3，500℃時充分反應達平衡后，吸收熱量Q3kJ，C3濃度

(填>、=、<)wmol/L，Q1、Q2、Q3之間滿足何種關系

(用代數式表示).。（2）改變某一條件，得到如圖的變化規(guī)律（圖中T表示溫度，n表示物質的量），可得出的結論正確的是

；A.反應速率c＞b＞aB.達到平衡時A2的轉化率大小為：b＞a＞cC.T2＞T1D.b點時，平衡體系中A、B原子數之比接近2∶16.（2016全國丙，27節(jié)選）在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應中，SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示。由圖分析可知，反應溫度升高，脫硫、脫硝反應的平衡常數均______________（填“增大”、“不變”或“減小”）。7.（2016全國27節(jié)選）丙烯腈（CH2=CHCN）是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產。主要副產物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）的熱化學方程式如下：①C3H6(g)+NH3(g)+eq\f(3,2)O2(g)C3H3N(g)+3H2O(g)ΔH=?515kJ·mol?1②C3H6(g)+O2(g)C3H4O(g)+H2O(g)ΔH=?353kJ·mol?1丙烯腈和丙烯醛的產率與n(氨)/n(丙烯)的關系如圖所示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為__________，理由是____________；進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為______________。8.（2009廣東，）甲酸甲酯水解反應方程式為：HCOOCH3(l)+H2O(l)HCOOH(l)+CH3OH(l)；△H>0。甲酸甲酯轉化率在溫度T1下隨反應時間（t）的變化如下圖：其他條件不變，僅改變溫度為T2（T2大于T1），畫出溫度T2下甲酸甲酯轉化率隨反應時間變化的預期結果示意圖。9.（2014天津，10節(jié)選）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=—92.4kJ?mol￣1一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下：源:Z*xx*k.Com]（1）步驟II中制氫氣原理如下：①CH4（g）+H2O（g）CO2（g）+3H2（g）△H=+206.4kJ·mol-1②CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）△H=-41.2kJ·mol-1對于反應①，一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②，將CO進一步轉化，可提高H2產量。若1molCO和H2的混合氣體（CO的體積分數為20%）與H2O反應，得到1.18molCO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉化率為。（2）圖2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：。（3）依據溫度對合成氨反應的影響，在圖3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。參考答案1.C2.（1）不變；正反應（2）<；高。3.（1）①0.0030mol·L－1·min－1②＜，2.25×10－4③減?。?）①＜，＜②BD③A.B.4.（1）壓強（2）L2>L1

2SO3（g）=

2SO2（g）+O2（g）△H=+196kJ·mol,－1；壓強一定時，溫度升高，平衡轉化率增大。5.（1）=，Q1=Q2+Q3（2）AD6.減小。解析：根據圖像b可知，當n（氨）/n（丙烯）約為1時，該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛產率最低；根據化學反應C3H6(g)+NH3(g)+3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)，氨氣、氧氣、丙烯按1:1.5:1的體積比加入反應達到最佳狀態(tài)，而空氣中氧氣約占20%，所以進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為1：7．5：1。7.該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛產率最低

1:7.5:18.解析：因為升高溫度，反應速率增大，達到平衡所需時間減小，所以繪圖時要注意到達平衡前，T2狀態(tài)時的斜率要比T1大（過程斜率），達到平衡時間要小于T1（“拐彎”早晚）；又因該反應為吸熱反應，升高溫度平衡向正反應方向移動，甲酸甲酯的轉化率要大，所以繪圖時要注意T2狀態(tài)下達到平衡時的平臺要高于T1（平衡高度）。9.（1）a90%（2）14.5%（3）解析：對（3）問：N2和H2需要一定的溫度才能發(fā)生反應，反應開始后，隨著溫度升高，反應速率增大，至達到平衡前NH3的物質的量增加，達到平衡后，溫度升高，由于正反應放熱，平衡逆向移動，NH3的物質的量將減少。影響化學反應速率和化學平衡的因素1、濃度：可逆反應某溫度時，在一體積固定的密閉容器中加入2molSO2和1molO2發(fā)生反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)并達到平衡狀態(tài)，若t1時改變條件增加O2的物質的量，t2時達到新的平衡狀態(tài)t1時分離出SO3，至t2達到新的平衡狀態(tài)平衡移動方向平衡向正反應方向移動平衡向正反應方向移動速率變化（一突變一漸變）2、溫度：反應類型正反應放熱反應正反應吸熱反應改變條件（體積不變）t1時升高溫度t1時降低溫度t1時升高溫度t1時降低溫度平衡移動方向逆向移動正向移動正向移動逆向移動速率變化（雙突變，不同倍）3、壓強反應類型氣體分子數增大的反應氣體分子數不變的反應氣體分子數減小的反應改變條件（其他條件不變）t1時減小壓強t1時增大壓強t1時增大壓強平衡移動方向正向移動不移動正向移動速率變化（雙突變、不同倍）（雙突變、同倍數）（雙突變、不同倍）4、催化劑：其他條件不變時，使用催化劑，正、逆反應速率同等程度增大，平衡不移動。可逆反應某溫度時，在一體積固定的密閉容器中加入2molSO2和1molO2發(fā)生反應：2A(g)+B(g)2C(g)并達到平衡狀態(tài)，若t1時改變條件使用催化劑平衡移動方向不移動速率變化（雙突變、同倍數）（增大反應過程的轉化率，但不改變平衡轉化率）定位題組1.(2012天津，10節(jié)選)鎢絲燈管中的W在使用過程中緩慢揮發(fā),使燈絲變細,加入I2可延長燈管的使用壽命,其工作原理為:W(s)+2I2(g)WI4(g)。下列說法正確的有（填字母）。a.燈管內的I2可循環(huán)使用b.WI4在燈絲上分解,產生的W又沉積在燈絲上c.WI4在燈管壁上分解,使燈管的壽命延長d.溫度升高時,WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率減慢2.汽車尾氣凈化的主要原理為2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＜0，在一定溫度下，在一容積固定的密閉容器中充入一定量的NO和CO，在t1時刻達到平衡狀態(tài)。（1）能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是________。A．在單位時間內生成1molCO2的同時消耗了1molCOB．混合氣體的密度不再改變 C．混合氣體的平均相對分子質量不再改變D．混合氣體的壓強不再變化（2）在t2時刻，將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下，t3時刻達到新的平衡狀態(tài)，之后不再改變條件。請在下圖中補畫出從t2到t4時刻正反應速率隨時間的變化曲線；（3）若要同時提高該反應的速率和NO的轉化率，采取的措施有________、________。(寫出2個)3.超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層?？茖W家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2，化學方程式如下：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＜0。（1）在一定溫度下，在一容積固定的密閉容器中充入一定量的NO和CO，在t1時刻達到平衡狀態(tài)。①能判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是________。A．2v正(CO)=v逆(N2)B．混合氣體的密度不再改變 C．混合氣體的平均相對分子質量不再改變D．混合氣體的壓強不再變化②在t2時刻，將容器的容積迅速擴大到原來的2倍，在其他條件不變的情況下，t3時刻達到新的平衡狀態(tài)，之后不再改變條件。請在下圖中補畫出從t2到t4時刻正反應速率隨時間的變化曲線；③若要同時提高該反應的速率和NO的轉化率，采取的措施有________、________。(寫出2個)（2）為了分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中。已知：在使用等質量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學反應速率。①請在上表空格中填入剩余的實驗條件數據。②請在給出的坐標圖中，畫出上表中的三個實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，并標明各條曲線的實驗編號。參考答案1.ab。解析：由所給方程式可知，揮發(fā)的W與I2結合形成WI4，由于氣體運動的結果，WI4會與鎢絲接觸，因鎢絲上溫度很高WI4分解生成的W附著在還沒有揮發(fā)的W上，隨溫度變化燈管內碘可在單質與化合物之間轉化，I2可循環(huán)使用，a、b正確；燈管壁溫度較低，發(fā)生合成反應，c錯誤；升高溫度，也能加快W與I2的反應速率，d錯誤。2.（1）①CD②③增大壓強、向容器中再充入CO氣體(答案合理即可)。（3）①Ⅱ：280；1.20×10－3；5.80×10－3Ⅲ：1.20×10－3；5.80×10－3②到達平衡的標志1.到達化學平衡狀態(tài)的根本標志2.若體系顏色、密度、壓強、平均相對分子質量等不再變化是不是到達平衡的標志，要具體問題具體分析，變化者不變?yōu)槠胶獾臉酥?。恒量時可逆反應是否達到平衡狀態(tài)？ρ(氣體)不變恒壓下N2(g)+3H2(g)2NH3(g)不是恒容下N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是(氣體)不變N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是I2(g)+H2(g)2HI(g)不是φ不變C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)是2CaO2(s)2CaO(s)+O2(g)不是p不變CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)不是SO2(g)+2CO(g)S(l)+2CO2(g)是定位題組1.可逆反應：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，在體積固定的密閉容器中，不能表示達到平衡狀態(tài)的是A.混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)B.混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)C.混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)D.混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態(tài)2.300℃時，SO2和O2在2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應，3min達到化學平衡。反應達到平衡時，下列描述一定正確的是A.容器內分子數不再發(fā)生變化B.2v(SO3)=v(O2)C.SO3不再分解D.SO2、O2和SO3的物質的量之比為2:1:23.將一定量的氨基甲酸銨固體置于某容積恒定的真空容器中，發(fā)生反應：H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。在不同溫度下，該反應平衡狀態(tài)部分數據見右表。下列