2018届高考化学一轮复习-专题突破-巧解化学反应速率和化学平衡的图像题讲义-苏教版

专题突破7巧解化学反应速率和化学平衡的图像题考情分析解题指导化学反应速率和化学平衡的图像类试题是化学试题中的一种特殊题型,其特点是:图像是题目的主要组成部分,把所要考查的化学知识寓于图中曲线,具有简明、直观、形象的特点,该类题以选择题为主要题型。该类题目包含的信息量比较大,考查的知识综合度比较高,随着高考改革的不断深入,这种数形结合类型试题仍将高频出现。考情分析解题指导熟练掌握外界条件对反应速率和化学平衡的影响规律,是准确解答此类题目的前提,理解应用好“定一议二,先拐先平数值大”是快速解题的关键。突破该类题目应从以下“四点”入手。1.从“坐标轴”入手看清横、纵坐标描述的意义。2.从“断点”入手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。考情分析解题指导3.从“拐点”入手同一可逆反应,若反应条件不同,达到平衡所用的时间也可能不同,反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。根据外界条件对化学反应速率的影响,即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小以及是否使用了催化剂。4.从曲线的变化趋势着手对于速率—温度(或压强)图像,由于随着温度逐渐升高或压强逐渐增大,反应速率会逐渐增大,因此图像上出现的是平滑的递增曲线。根据温度或压强对化学反应速率的影响,可以判断速率曲线的变化趋势。需要注意的是:(1)温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的,即要增大都增大,要减小都减小,反映到图像上,就是v(正)、v(逆)两条曲线的走势大致相同;(2)分析外界条件对反应速率的影响时,只能分析达到平衡之后化学反应速率的变化情况。考情分析解题指导例甲烷自热重整是先进的制氢方法,包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气,发生的主要化学反应有:反应过程化学方程式焓变ΔH/(kJ·mol-1)活化能Ea/(kJ·mol-1)甲烷氧化CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)-802.6125.6CH4(g)+O2(g)CO2(g)+2H2(g)-322.0172.5蒸汽重整CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)206.2240.1CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)165.0243.9考情分析解题指导(1)在某一给定进料比的情况下,温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图:考情分析解题指导①若要达到H2物质的量分数65%、CO物质的量分数10%,以下条件中最合适的是。A.600℃,0.9MPaB.700℃,0.9MPaC.800℃,1.5MPaD.1000℃,1.5MPa考情分析解题指导②画出600℃,0.1MPa条件下,系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)的变化趋势示意图:(2)如果进料中氧气量过大,最终导致H2物质的量分数降低,原因是。考情分析解题指导解析:(1)①本题结合两个图像和题目要求,采用排除法即可得出正确答案为B。②解决本题要明确起点、终点和变化趋势,开始时,H2的物质的量为0,然后随着时间的推移,H2的物质的量分数逐渐增大,查阅温度压强图像可知H2的最终物质的量分数为70%。(2)氧气的量过大,甲烷氧化程度过高,使参加重整反应的甲烷过少,氢气的量会减少;氧气的量过大,氢气会和氧气反应,也会使氢气的量减少。考情分析解题指导答案:(1)①B②(2)甲烷氧化程度过高,氢气和氧气反应考情分析解题指导方法归纳(1)瞬时改变外界条件对反应速率和平衡的影响规律:外界条件对可逆反应正、逆反应速率的影响是一致的,当影响程度不一致时平衡发生移动,在新平衡的建立过程中,v(正)和v(逆)一个增大一个减小(可从平衡移动过程中反应物和生成物浓度变化分析),如改变条件平衡正向移动,在平衡正向移动过程中反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐减小,生成物浓度逐渐增大,逆反应速率逐渐增大。当v'(正)=v'(逆)时建立新平衡。考情分析解题指导(2)化学平衡图像问题和其他各种化学平衡移动问题都是应用化学平衡移动原理解决①反应特点,②反应条件,③平衡移动引起的某种物理量变化问题之一,称“三位一体”。考情分析解题指导跟踪训练1.(2017辽宁葫芦岛六校协作体期初联考)已知反应:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物,不同压强条件下,H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为▲)。下列有关说法正确的是()A.上述反应的ΔH0B.N点时的反应速率一定比M点快C.降低温度,H2的转化率可达到100%D.工业用此法制取甲烷应采用更高的压强答案解析解析关闭根据图像可知,随着温度的升高,H2的转化率降低,说明化学平衡向逆反应方向进行,根据勒夏特列原理,正反应方向为放热反应,ΔH0,A项正确;因为N点压强大于M点,M点温度高于N点,因此无法确定谁的反应速率大,B项错误;此反应是可逆反应,不能完全进行到底,C项错误;控制合适的温度和压强,既能保证反应速率较大,也能保证H2有较高的转化率,题给压强下H2的转化率已经较高,采用更高的压强要提高对设备的要求,增加经济成本,D项错误。答案解析关闭A考情分析解题指导2.汽车尾气中NO产生的反应为N2(g)+O2(g)2NO(g)。一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,图中曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是()B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的ΔH0A.温度T下,该反应的平衡常数K=4(𝑐0-𝑐1)2𝑐12答案解析解析关闭由化学方程式可写出该反应的平衡常数表达式K=𝑐2(NO)𝑐(N2)·𝑐(O2),c0(N2)=c0(O2),故平衡时c(N2)=c(O2)=c1,又有平衡时c(NO)=2[c0(N2)-c1],故K=4(𝑐0-𝑐1)2𝑐12,A项正确;该体系是恒容密闭体系,混合气体的密度ρ=𝑚𝑉,气体的质量和体系的体积都不变,故密度不变,B项错误;加入催化剂只能改变反应速率,不能改变化学反应限度和平衡转化率,曲线b相对于曲线a,氮气的平衡转化率增大了,所以不是加入催化剂,C项错误;由图像知曲线b开始时斜率大于a,说明反应速率大,若改变的是温度,则是升温,又因为平衡时氮气的浓度低,故升温使平衡正向移动,则正反应是吸热的,即ΔH0,D项错误。答案解析关闭A考情分析解题指导3.某化学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.在T2和n(A2)不变时达到平衡,AB3的物质的量大小为cbaB.若T2T1,则正反应一定是放热反应C.达到平衡时A2的转化率大小为bacD.若T2T1,达到平衡时b、d点的反应速率为vdvb答案解析解析关闭在T2和n(A2)不变时达到平衡,增加B的量平衡向正反应方向移动,导致生成物的物质的量增大,故A正确;若T2T1,升高温度生成物的体积分数增大,平衡向正反应方向移动,所以正反应一定是吸热反应,故B错误;当A的物质的量一定时,B的物质的量越大A的转化率越大,所以达到平衡时A2的转化率大小为cba,故C错误;温度越高反应速率越大,若T2T1,达到平衡时b、d点的反应速率为vdvb,故D错误。答案解析关闭A考情分析解题指导4.在一容积为2L的密闭容器内加入2mol的CO和6mol的H2,在一定条件下发生如下反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH0该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示:(1)由图可知反应在t1、t3、t7时都达到了平衡,而在t2、t8时都改变了条件,试判断t8时改变的条件可能是。(2)若t4时降压,t5时达到平衡,t6时增大反应物的浓度,请在图中画出t4~t6时逆反应速率与时间的关系曲线。答案解析解析关闭(1)本反应前后气体物质的化学计量数之和不等,t8时逆反应速率急剧提高且与正反应速率相等,故只能是加催化剂的原因。(2)t4时降压,平衡左移,v(逆)急降,然后在t5时平衡。答案解析关闭(1)使用了催化剂(2)