化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像

化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像類型圖像分析要領(lǐng)速率-時(shí)間圖像2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)t1時(shí)v正增加，v逆瞬間不變，隨后逐漸增加，說(shuō)明t1時(shí)改變的條件是增加反應(yīng)物的濃度。濃度-時(shí)間圖像CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH>0t2時(shí)減少了體系的壓強(qiáng)速率-壓強(qiáng)（溫度）圖像交點(diǎn)為平衡點(diǎn)，壓強(qiáng)增大后正反應(yīng)速率增大得快，平衡向正向移動(dòng)。轉(zhuǎn)化率-壓強(qiáng)-溫度圖像mA(g)+nB(g)qC(g)+pD(g)若有三個(gè)量則先定一個(gè)量再討論另兩個(gè)量，即“定一議二”。m+n>q+p，0。轉(zhuǎn)化率-溫度（壓強(qiáng)）-時(shí)間圖像先拐先平，先平者高。T2>T1，且0。產(chǎn)物體積分?jǐn)?shù)-投料比圖像2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)01.b點(diǎn)，投料比等于可逆反應(yīng)對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，即2.T2<T1。3.恒容恒溫時(shí)，增大n(O2)，平衡向右移動(dòng)，SO3的體積分?jǐn)?shù)先增大后減小定位題組1.對(duì)于可逆反應(yīng)：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(yīng)生產(chǎn)合成氨原料氣H2。已知溫度、壓強(qiáng)和水碳比[]對(duì)甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)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(yīng)的水碳比平衡常數(shù)K__________（選填“增大”、“減小”或“不變”）;升高溫度，平衡向____________方向移動(dòng)（選正反應(yīng)或逆反應(yīng)）。（2）圖2中，兩條曲線所示溫度的關(guān)系是：t1_____t2（選填>、=或<）；圖1中，在800℃、2MPa比1MPa時(shí)的甲烷含量_______（3.甲醇被稱為21世紀(jì)的新型燃料，工業(yè)上通過(guò)下列反應(yīng)Ⅰ和Ⅱ，用CH4和H2O為原料來(lái)制備甲醇。（1）將1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入反應(yīng)室(容積為100L)，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)……Ⅰ，CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖。①已知100℃時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間為5min。則用H2表示的平均反應(yīng)速率為_(kāi)_______②圖中的p1________p2(選填“＜”、“＞”或“＝”)，100℃時(shí)平衡常數(shù)為_(kāi)_______③在其他條件不變的情況下降低溫度，逆反應(yīng)速率將________(填“增大”、“減小”或“不變”)。（2）在壓強(qiáng)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(yīng)生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)……Ⅱ。①該反應(yīng)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(chǎn)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(qiáng)增大 D.再充入1molCO和3molH2③為了尋找合成甲醇的溫度和壓強(qiáng)的適宜條件，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。A．請(qǐng)?jiān)谏媳砜崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件、數(shù)據(jù)。B．根據(jù)反應(yīng)Ⅱ的特點(diǎn)，在給出的坐標(biāo)圖中，畫(huà)出其在0.1MPa和5MPa條件下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的趨勢(shì)曲線示意圖，并標(biāo)明每條曲線的壓強(qiáng)。4.(2015·北京·26部分)反應(yīng)：2H2SO4（l）=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g)

△H=+550kJ/mol。它由兩步反應(yīng)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(qiáng)或溫度。下圖表示L一定時(shí)，ii中SO3(g)的平衡轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。（1）X代表的物理量是

。（2）判斷L1、L2的大小關(guān)系，并簡(jiǎn)述理由：

。5.已知2A2(g)+B2(g)

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

(填>、=、<)wmol/L，Q1、Q2、Q3之間滿足何種關(guān)系

(用代數(shù)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(zhì)的量），可得出的結(jié)論正確的是

；A.反應(yīng)速率c＞b＞aB.達(dá)到平衡時(shí)A2的轉(zhuǎn)化率大小為：b＞a＞cC.T2＞T1D.b點(diǎn)時(shí)，平衡體系中A、B原子數(shù)之比接近2∶16.（2016全國(guó)丙，27節(jié)選）在不同溫度下，NaClO2溶液脫硫、脫硝的反應(yīng)中，SO2和NO的平衡分壓pc如圖所示。由圖分析可知，反應(yīng)溫度升高，脫硫、脫硝反應(yīng)的平衡常數(shù)均______________（填“增大”、“不變”或“減小”）。7.（2016全國(guó)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(chǎn)。主要副產(chǎn)物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）的熱化學(xué)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(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖所示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為_(kāi)_________，理由是____________；進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為_(kāi)_____________。8.（2009廣東，）甲酸甲酯水解反應(yīng)方程式為：HCOOCH3(l)+H2O(l)HCOOH(l)+CH3OH(l)；△H>0。甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率在溫度T1下隨反應(yīng)時(shí)間（t）的變化如下圖：其他條件不變，僅改變溫度為T(mén)2（T2大于T1），畫(huà)出溫度T2下甲酸甲酯轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)時(shí)間變化的預(yù)期結(jié)果示意圖。9.（2014天津，10節(jié)選）合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)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(jiǎn)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(duì)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(qiáng)利用反應(yīng)②，將CO進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，可提高H2產(chǎn)量。若1molCO和H2的混合氣體（CO的體積分?jǐn)?shù)為20%）與H2O反應(yīng)，得到1.18molCO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉(zhuǎn)化率為。（2）圖2表示500℃、60.0MPa條件下，原料氣投料比與平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù)：。（3）依據(jù)溫度對(duì)合成氨反應(yīng)的影響，在圖3坐標(biāo)系中，畫(huà)出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開(kāi)始，隨溫度不斷升高，NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖。參考答案1.C2.（1）不變；正反應(yīng)（2）<；高。3.（1）①0.0030mol·L－1·min－1②＜，2.25×10－4③減?。?）①＜，＜②BD③A.B.4.（1）壓強(qiáng)（2）L2>L1

2SO3（g）=

2SO2（g）+O2（g）△H=+196kJ·mol,－1；壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率增大。5.（1）=，Q1=Q2+Q3（2）AD6.減小。解析：根據(jù)圖像b可知，當(dāng)n（氨）/n（丙烯）約為1時(shí)，該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)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(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，而空氣中氧氣約占20%，所以進(jìn)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(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低

1:7.5:18.解析：因?yàn)樯邷囟?，反?yīng)速率增大，達(dá)到平衡所需時(shí)間減小，所以繪圖時(shí)要注意到達(dá)平衡前，T2狀態(tài)時(shí)的斜率要比T1大（過(guò)程斜率），達(dá)到平衡時(shí)間要小于T1（“拐彎”早晚）；又因該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，甲酸甲酯的轉(zhuǎn)化率要大，所以繪圖時(shí)要注意T2狀態(tài)下達(dá)到平衡時(shí)的平臺(tái)要高于T1（平衡高度）。9.（1）a90%（2）14.5%（3）解析：對(duì)（3）問(wèn)：N2和H2需要一定的溫度才能發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)開(kāi)始后，隨著溫度升高，反應(yīng)速率增大，至達(dá)到平衡前NH3的物質(zhì)的量增加，達(dá)到平衡后，溫度升高，由于正反應(yīng)放熱，平衡逆向移動(dòng)，NH3的物質(zhì)的量將減少。影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素1、濃度：可逆反應(yīng)某溫度時(shí)，在一體積固定的密閉容器中加入2molSO2和1molO2發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)并達(dá)到平衡狀態(tài)，若t1時(shí)改變條件增加O2的物質(zhì)的量，t2時(shí)達(dá)到新的平衡狀態(tài)t1時(shí)分離出SO3，至t2達(dá)到新的平衡狀態(tài)平衡移動(dòng)方向平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)速率變化（一突變一漸變）2、溫度：反應(yīng)類型正反應(yīng)放熱反應(yīng)正反應(yīng)吸熱反應(yīng)改變條件（體積不變）t1時(shí)升高溫度t1時(shí)降低溫度t1時(shí)升高溫度t1時(shí)降低溫度平衡移動(dòng)方向逆向移動(dòng)正向移動(dòng)正向移動(dòng)逆向移動(dòng)速率變化（雙突變，不同倍）3、壓強(qiáng)反應(yīng)類型氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)改變條件（其他條件不變）t1時(shí)減小壓強(qiáng)t1時(shí)增大壓強(qiáng)t1時(shí)增大壓強(qiáng)平衡移動(dòng)方向正向移動(dòng)不移動(dòng)正向移動(dòng)速率變化（雙突變、不同倍）（雙突變、同倍數(shù)）（雙突變、不同倍）4、催化劑：其他條件不變時(shí)，使用催化劑，正、逆反應(yīng)速率同等程度增大，平衡不移動(dòng)?？赡娣磻?yīng)某溫度時(shí)，在一體積固定的密閉容器中加入2molSO2和1molO2發(fā)生反應(yīng)：2A(g)+B(g)2C(g)并達(dá)到平衡狀態(tài)，若t1時(shí)改變條件使用催化劑平衡移動(dòng)方向不移動(dòng)速率變化（雙突變、同倍數(shù)）（增大反應(yīng)過(guò)程的轉(zhuǎn)化率，但不改變平衡轉(zhuǎn)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(guò)程中緩慢揮發(fā),使燈絲變細(xì),加入I2可延長(zhǎng)燈管的使用壽命,其工作原理為:W(s)+2I2(g)WI4(g)。下列說(shuō)法正確的有（填字母）。a.燈管內(nèi)的I2可循環(huán)使用b.WI4在燈絲上分解,產(chǎn)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(zhǎng)d.溫度升高時(shí),WI4的分解速率加快,W和I2的化合速率減慢2.汽車(chē)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(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)。（1）能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是________。A．在單位時(shí)間內(nèi)生成1molCO2的同時(shí)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(duì)分子質(zhì)量不再改變D．混合氣體的壓強(qiáng)不再變化（2）在t2時(shí)刻，將容器的容積迅速擴(kuò)大到原來(lái)的2倍，在其他條件不變的情況下，t3時(shí)刻達(dá)到新的平衡狀態(tài)，之后不再改變條件。請(qǐng)?jiān)谙聢D中補(bǔ)畫(huà)出從t2到t4時(shí)刻正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化曲線；（3）若要同時(shí)提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，采取的措施有________、________。(寫(xiě)出2個(gè))3.超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層?？茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學(xué)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(shí)刻達(dá)到平衡狀態(tài)。①能判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)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(duì)分子質(zhì)量不再改變D．混合氣體的壓強(qiáng)不再變化②在t2時(shí)刻，將容器的容積迅速擴(kuò)大到原來(lái)的2倍，在其他條件不變的情況下，t3時(shí)刻達(dá)到新的平衡狀態(tài)，之后不再改變條件。請(qǐng)?jiān)谙聢D中補(bǔ)畫(huà)出從t2到t4時(shí)刻正反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化曲線；③若要同時(shí)提高該反應(yīng)的速率和NO的轉(zhuǎn)化率，采取的措施有________、________。(寫(xiě)出2個(gè))（2）為了分別驗(yàn)證溫度、催化劑比表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計(jì)了三組實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)條件已經(jīng)填在下面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表中。已知：在使用等質(zhì)量催化劑時(shí)，增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。①請(qǐng)?jiān)谏媳砜崭裰刑钊胧Ｓ嗟膶?shí)驗(yàn)條件數(shù)據(jù)。②請(qǐng)?jiān)诮o出的坐標(biāo)圖中，畫(huà)出上表中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下混合氣體中NO濃度隨時(shí)間變化的趨勢(shì)曲線圖，并標(biāo)明各條曲線的實(shí)驗(yàn)編號(hào)。參考答案1.ab。解析：由所給方程式可知，揮發(fā)的W與I2結(jié)合形成WI4，由于氣體運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，WI4會(huì)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(méi)有揮發(fā)的W上，隨溫度變化燈管內(nèi)碘可在單質(zhì)與化合物之間轉(zhuǎn)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(yīng)，c錯(cuò)誤；升高溫度，也能加快W與I2的反應(yīng)速率，d錯(cuò)誤。2.（1）①CD②③增大壓強(qiáng)、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(dá)平衡的標(biāo)志1.到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的根本標(biāo)志2.若體系顏色、密度、壓強(qiáng)、平均相對(duì)分子質(zhì)量等不再變化是不是到達(dá)平衡的標(biāo)志，要具體問(wèn)題具體分析，變化者不變?yōu)槠胶獾臉?biāo)志。恒量時(shí)可逆反應(yīng)是否達(dá)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(yīng)：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，在體積固定的密閉容器中，不能表示達(dá)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(qiáng)不再改變的狀態(tài)D.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)2.300℃時(shí)，SO2和O2在2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，3min達(dá)到化學(xué)平衡。反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，下列描述一定正確的是A.容器內(nèi)分子數(shù)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(zhì)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(yīng)：H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。在不同溫度下，該反應(yīng)平衡狀態(tài)部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)右表。下列