2021高考化学一轮复习 第7章 化学反应的方向、限度与速率 专题讲座四 真实复杂情景中化学反应速率和平衡图像识图策略精练（含解析）.docx

1、专题讲座四真实复杂情景中化学反应速率和平衡图像识图策略化学平衡图像题，除以常规图像形式(如ct图、含量时间温度图、含量时间压强图、恒压线图、恒温线图等)考查平衡知识外，又出现了很多新型图像。这些图像常与生产生活中的实际问题相结合，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查。图像形式看似更加难辨，所涉问题看似更加复杂，但只要仔细分析，抓住图像中的关键点(常为最高点、最低点、转折点)、看清横坐标、纵坐标代表的条件、弄清曲线的变化趋势，即可将复杂图像转化为常规图像。进而运用化学平衡知识进行解答即可。1转化率投料比温度图像例1将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)6H2(g

2、)CH3OCH3(g)3H2O(g)已知在压强为aMPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图：此反应_(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比n(H2)/n(CO2)，则K将_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。答案放热不变2根据图像判断投料比例2采用一种新型的催化剂(主要成分是CuMn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。主反应：2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)副反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H

3、2(g)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为_时最有利于二甲醚的合成。解析由图可知当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚最多。答案2.03废物回收及污染处理图像例3(1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收。反应为2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(l)H270kJmol1其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2

4、O3的主要优点是_。某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380时，分别研究了n(CO)n(SO2)为11、31时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)n(SO2)31的变化曲线为_。(2)目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如图3，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图4所示。写出该脱硝原理总反应的化学方程式：_。为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_。(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以AgZSM5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况

5、如图5所示。若不使用CO，温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因是_；在n(NO)/n(CO)1的条件下，应控制的最佳温度在_左右。答案(1)Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源a(2)6NO3O22C2H43N24CO24H2O350、负载率3.0%(3)NO分解反应是放热反应，升高温度不利于分解反应进行870K1在容积均为1L的三个密闭容器中，分别放入铁粉并充入1molCO，控制在不同温度下发生反应Fe(s)5CO(g)Fe(CO)5(g)，当反应进行到5min时，测得CO的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是()A反应进行到5

6、min时，b容器中v正v逆B正反应为吸热反应，平衡常数：K(T1)K(T2)Cb中v正大于a中v逆D反应达到平衡时，CO的转化率：bca答案C2在恒容密闭容器中进行反应：2CO2(g)6H2(g)C2H5OH(g)3H2O(g)H。在某压强下起始时按不同氢碳比投料(如图中曲线)，测得CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示，下列有关说法正确的是()A该反应的H0B氢碳比：C其他条件不变的情况下，增大容器的体积可提高CO2的转化率D若起始CO2的浓度为2molL1、H2为4molL1，在图中曲线氢碳比条件下进行，则400K时该反应的平衡常数数值约为1.7答案D解析根据图像可知，在氢碳比相等的条件下

7、，随着温度的升高，CO2的转化率降低，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，H，则氢碳比：，B错误；正反应是气体体积减小的反应，因此其他条件不变的情况下，缩小容器的体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，可提高CO2的转化率，C错误；根据图像可知，400 K时曲线中CO2的转化率是50%，这说明消耗CO2 1 molL1，则消耗氢气3 molL1，生成乙醇和水蒸气分别是0.5molL1、1.5molL1，剩余CO2和氢气分别是1molL1、1molL1，该温度下平衡常数Kmol4L41.7mol4L4，D正确。3(2020山东等级模拟考，15)热催化合成氨面临的两难问题是：采

8、用高温增大反应速率的同时会因平衡限制导致NH3产率降低。我国科研人员研制了TiHFe双温区催化剂(TiH区域和Fe区域有温度差可超过100)。TiHFe双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法正确的是()A为NN的断裂过程B在高温区发生，在低温区发生C为N原子由Fe区域向TiH区域的传递过程D使用TiHFe双温区催化剂使合成氨反应转变为吸热反应答案BC解析为N2被催化剂吸附，为形成过渡态过程，为NN断裂过程，为N原子传递过程，为NH成键过程。4Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)I2(g)H0在716K时，气体混合物中碘化氢的物

9、质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为_。(2)上述反应中，正反应速率为v正k正x2(HI)，逆反应速率为v逆k逆x(H2)x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为_(以K和k正表示)。若k正0.0027min1，在t40min时，v正_min1。(3)由上述实验数据计算得到v正x(HI)和v逆x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_(填

10、字母)。答案(1)(2)k正/K1.95103(3)A、E解析(1)2HI(g)H2 (g)I2 (g)是反应前后气体物质的量不变的反应。反应后x(HI)0.784，则x(H2)x(I2)0.108，K。(2)到达平衡时，v正v逆，即k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2)，k逆k正k正/K。在t40min时，x(HI)0.85，v正k正x2(HI)0.0027min1(0.85)21.95103min1。(3)原平衡时，x(HI)为0.784，x(H2)为0.108，二者在图中的纵坐标均约为1.6(因为平衡时v正v逆)，升高温度，正、逆反应速率均加快，对应两点在1.6上面，升高温度，平衡向正反应方向移动，x(HI)减小(A点符合)，x(H2)增大(E点符合)。