【升级版】微专题37新情景下的综合图象与突破(解析版)(全国版).docx
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1、微专题37 新情景下的综合图象与突破1(2023湖南统考高考真题)向一恒容密闭容器中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是AB反应速率:C点a、b、c对应的平衡常数:D反应温度为,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态【答案】B【解析】A一定条件下,增大水的浓度,能提高CH4的转化率,即x值越小,CH4的转化率越大,则,故A正确;Bb点和c点温度相同,CH4的起始物质的量都为1mol,b点x值小于c点,则b点加水多,反应物浓度大,则反应速率:,故B错误;C由图像可知,x一定时,温度升高CH4的平衡转化率增大,说明正反应为吸热反应,温度升高平
2、衡正向移动,K增大;温度相同,K不变,则点a、b、c对应的平衡常数:,故C正确;D该反应为气体分子数增大的反应,反应进行时压强发生改变,所以温度一定时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态,故D正确;答案选B。2(2023山东统考高考真题)一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径如下:已知反应初始E的浓度为0.10molL-1,TFAA的浓度为0.08molL-1,部分物种的浓度随时间的变化关系如图所示,忽略反应过程中的体积变化。下列说法正确的是At1时刻,体系中有E存在Bt2时刻,体系中无F存在CE和TFAA反应生成F的活化能很小D反应达平衡后,TFAA的浓度为0.08molL-1【答
3、案】AC【解析】一定条件下,化合物E和TFAA合成H的反应路径中,共发生三个反应:E+TFAAFFGGH+TFAAt1之后的某时刻,H为0.02 molL-1,此时TFAA的浓度仍为0,则表明0.10molL-1E、起始时的0.08molL-1TFAA、G分解生成的0.02 molL-1 TFAA全部参加反应,生成0.10molL-1F;在t2时刻,H为0.08molL-1,TFAA为0.06molL-1,G为0.01 molL-1,则F为0.01 molL-1。A由图可知,反应0时刻后,TFAA的浓度由0.08mol/L降为0,说明E与TFAA反应极快,根据合成路线可知,E与TFAA以1:1
4、进行反应,E的起始浓度为0.1 mol/L,则反应后E的浓度降为0.02 mol/L,故t1时刻体系中有E存在,A正确;B由分析可知,t2时刻,H为0.08molL-1,TFAA为0.06molL-1,G为0.01 molL-1,则F为0.01 molL-1,所以体系中有F存在,B不正确;Ct1之后的某时刻,H为0.02 molL-1,此时TFAA的浓度仍为0,表明此时E和TFAA完全反应生成F,所以E和TFAA生成F的反应速率快,反应的活化能很小,C正确;D在t2时刻,H为0.08molL-1,TFAA为0.06molL-1,G为0.01 molL-1,F为0.01 molL-1,只有F、G
5、全部转化为H和TFAA时,TFAA的浓度才能为0.08molL-1,而GH+TFAA为可逆反应,所以反应达平衡后,TFAA的浓度一定小于0.08molL-1,D不正确;故选AC。1 化学反应速率、化学平衡图像解题思路2化学平衡图像题的解题技巧(1)先拐先平。在含量(转化率)时间曲线中,先出现拐点的先达到平衡,说明该曲线表示的反应速率大,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。(2)定一议二。当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线。(3)三步分析法。一看反应速率是增大还是减小;二看v(正)、v(逆)的相对大小;三看化学平衡移动的方向。一、解答该类题目要注意以
6、下步骤:第一步:识别图像类型。即明确横坐标和纵坐标的含义,理清线和点(平台、拆线、拐点等)的关系。第二步:把握反应特点。即分析可逆反应化学方程式,观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应,还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应,还是吸热反应)等。第三步:联想平衡原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理,特别是影响因素及使用前提条件等。第四步:数形结合解答。图表与原理整合,逐项分析图表,重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。二、常见化学反应速率图像和化学平衡图像1化学反应速率图像及应用(1)全程速率时间图像如Zn与足量盐酸的反应,反
7、应速率随时间的变化出现如图情况原因解释:AB段(v渐大),因为该反应为放热反应,随着反应的进行,温度逐渐升高,导致反应速率逐渐增大;BC段(v渐小),则主要原因是随着反应的进行,溶液中c(H)逐渐减小,导致反应速率逐渐减小。要抓住各阶段的主要矛盾,全面分析。分清正逆反应,分清各因素(浓度、温度、压强、催化剂)对反应速率和平衡移动的影响。对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0,填写改变的条件:t1时,增大反应物的浓度;t2时,降低温度;t3时,增大压强;t4时,使用催化剂。【规律方法】改变某一反应物或生成物的浓度条件,图像一点保持连续。改变温度、压强,两点突变。使用催化剂使正逆反应速
8、率同等程度的增大而平衡不移动。(2)物质的量(或浓度)时间图像分清反应物和生成物,浓度减小的为反应物,浓度增大的为生成物,分清消耗浓度和增加浓度,反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比,等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。举例分析如下:甲:如图表示一定温度下,A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况,试回答:该反应的化学方程式为2AB3C。反应物的转化率是40%。10 s内v(C)0.12molL1s1。乙:某温度时,在定容(V L)容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。由图像得出如下信息A反应物是X、Y,生成物Z;Bt3时反应达到平衡,X、Y没有全部反应。根据
9、图像可进行如下计算A某物质的平均反应速率、转化率,如:v(X) mol(Ls)1,Y的转化率100%。B确定化学方程式中的化学计量数之比,如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1n3)(n2n3)n2。2解答速率图像题的基本思路(1)看面:搞清纵、横坐标所代表的意义,并与有关的原理相联系。(2)看线:弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平所表示的含义。(3)看点:弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,如起点、终点、交点、折点、最高点、最低点。例如在浓度时间图上,一定要看清反应至终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断。(4)看变化趋势:在速率时间图上,要注意看清曲线是连
10、续的还是跳跃的,分清渐变和突变,大变和小变。例如,升高温度,v吸大增,v放小增;增大反应物浓度,v正突增,v逆渐增。3常见化学平衡的图像类型(1)浓度时间图像浓度时间图像可以直观地反映每一时刻的浓度变化。因此可用于列三段式或求解反应方程式中的化学计量数之比(化学计量数之比浓度变化量之比)。(2)速率时间图像此类图像定性揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化规律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动方向等。(3)转化率(或含量)时间关系图该类图像主要看斜率的大小,斜率的大小反映速率的大小,可理解为“先拐先平数值大”,即图像先拐弯的先达到平衡,对应的
11、温度或压强大。(4)恒压(温)线(5)几种特殊的图像对于反应:mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)H0,M点前,表示反应未达到平衡,则v正v逆;M点为平衡点;M点后为平衡受温度的影响情况。如图所示的曲线是在其他条件不变时,某反应物的最大转化率与温度的关系曲线,图中标出的1、2、3、4四个点,表示v正v逆的点是3,表示v正v逆的点是1,而2、4点表示v正v逆。注意:该类图像在求解时,一定要先固定一个变量再探究物理量随另一变量的变化规律。(6)速率、平衡综合图像温度为T时,对于密闭容器中的反应:A(g)B(g)C(s)xD(g)H0A、B、D物质的量浓度随时间的变化如图所示:据此图可以分析出x
12、的大小,某一段时间内的反应速率v(A)、v(B)或v(D),可以求出该温度下反应的平衡常数,可以分析出15 min时的条件变化等。4化学平衡图像解读(1)vt图像解读看改变条件的一瞬间(t1),若v正在v逆上方,则平衡向正反应方向移动;反之,则平衡向逆反应方向移动。若a、b重合为一点,则t1时刻改变的是某一物质的浓度。若a、b不重合,则t1时刻可能是改变了温度或压强。若v正和v逆改变程度相同,即v正v逆,平衡不移动,则t1时刻可能是使用了催化剂或是对反应前后气体分子数不变的反应改变压强。(2)物质的量(或浓度或转化率)与时间关系的图像解读每条曲线在转折点以前表示该条件下此反应未达平衡状态,转折
13、点后表示已达平衡状态。先出现转折点的则先达到平衡。如图甲,压强为p1条件下先达平衡,可推知p1p2;图乙中,温度为T2条件下先达平衡,可推知T2T1。根据Y表示的意义,可推断反应前后气体的化学计量数之和的大小,或判断正反应是吸热反应还是放热反应。(3)等温(压)平衡曲线解读纵坐标Y可表示物质的量、浓度、转化率以及物质的量分数等含义。解题分析时,常需要作辅助线(对横坐标轴作垂线),若横坐标表示温度(或压强),则此辅助线为等温线(或等压线)。如图丙所示,在曲线上的每个点(如B点)都达到平衡状态,若纵坐标表示反应物转化率,则有:A点是非平衡状态,若要达到平衡,需降低转化率,即平衡要向逆反应方向移动,
14、此点v正v逆;C点是非平衡状态,若要达到平衡,需增大转化率,即平衡要向正反应方向移动,此点v正v逆;处于平衡状态或非平衡状态的各点的反应速率,其大小主要由温度决定,故有vCvBvA。(4)同一段时间内,不同温度下反应进程中某个量的图像解读如图是不同温度下经过一段时间,某反应物的转化率与温度的关系。此图像表明该反应的正反应为放热反应。若正反应为吸热反应,则同一时间段内温度越高,平衡正向移动程度越大,反应物的转化率越大,曲线应一直为增函数,与图像不符。T1T2段,反应未达到平衡,随温度升高,反应速率加快,反应物转化率增大。T2点表示反应达到平衡状态。T2T3段是随温度升高平衡向吸热反应方向移动的结
15、果,T2T3段曲线上的点均为平衡点。1(2022浙江统考高考真题)在恒温恒容条件下,发生反应A(s)+2B(g)3X(g),c(B)随时间的变化如图中曲线甲所示。下列说法不正确的是A从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均速率B从b点切线的斜率可求得该化学反应在反应开始时的瞬时速率C在不同时刻都存在关系:2v(B)=3v(X)D维持温度、容积、反应物起始的量不变,向反应体系中加入催化剂,c(B)随时间变化关系如图中曲线乙所示【答案】C【解析】A图象中可以得到单位时间内的浓度变化,反应速率是单位时间内物质的浓度变化计算得到,从a、c两点坐标可求得从a到c时间间隔内该化学反应的平均
16、速率,选项A正确; Bb点处的切线的斜率是此时刻物质浓度除以此时刻时间,为反应物B的瞬时速率,选项B正确; C化学反应速率之比等于化学方程式计量数之比分析,3v(B)=2v(X),选项C不正确; D维持温度、容积不变,向反应体系中加入催化剂,平衡不移动,反应速率增大,达到新的平衡状态,平衡状态与原来的平衡状态相同,选项D正确;答案选C。2(2022江苏高考真题)乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为,在、时,若仅考虑上述反应,平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。CO的选择性,下列说法正确的是A图中曲线表示平衡时产率随温度的变化B升高温度,平衡时CO的选择性增大C一定温度下,增大可提
17、高乙醇平衡转化率D一定温度下,加入或选用高效催化剂,均能提高平衡时产率【答案】B【解析】根据已知反应,反应,且反应的热效应更大,温度升高的时候对反应影响更大一些,根据选择性的含义,升温时CO选择性增大,同时CO2的选择性减小,所以图中代表CO的选择性,代表CO2的选择性,代表H2的产率。A由分析可知代表H2的产率,故A错误;B由分析可知升高温度,平衡时CO的选择性增大,故B正确;C一定温度下,增大,可以认为开始时水蒸气物质的量不变,增大乙醇物质的量,乙醇的平衡转化率降低,故C错误;D加入或者选用高效催化剂,不会影响平衡时产率,故D错误;故选B。1(2023湖南高三统考专题练习)向一恒容密闭容器
18、中加入和一定量的,发生反应:。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是AB反应速率:C点a、b、c对应的平衡常数:D反应温度为,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态【答案】B【解析】A一定条件下,增大水的浓度,能提高CH4的转化率,即x值越小,CH4的转化率越大,则,故A正确;Bb点和c点温度相同,CH4的起始物质的量都为1mol,b点x值小于c点,则b点加水多,反应物浓度大,则反应速率:,故B错误;C由图像可知,x一定时,温度升高CH4的平衡转化率增大,说明正反应为吸热反应,温度升高平衡正向移动,K增大;温度相同,K不变,则点a、b、c对应的平衡常数:,故C正确;D
19、该反应为气体分子数增大的反应,反应进行时压强发生改变,所以温度一定时,当容器内压强不变时,反应达到平衡状态,故D正确;答案选B。2(2023重庆渝中重庆巴蜀中学校考模拟预测)1,2-二甲基环丙烷的顺反异构体可相互转化:(顺式)(反式),该反应的速率方程为:(顺)和(反),和分别为正、逆反应速率常数。时,加入顺式异构体发生反应,两种异构体的质量分数w随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是A反应速率:(正)(逆)BL点:转化率为50,Q(浓度商)KC升高温度,、增大倍数:D时发生反应,测得,则【答案】C【解析】AM和N点反应未达到平衡,则(正)(逆),(正)(逆),反应过程中v(正)不断减小,则
20、(正)(正),则(正)(逆),故A错误;BL点时,顺1,2-二甲基环丙烷和逆1,2-二甲基环丙烷的质量分数相等,由方程式(顺式)(反式)可知,此时顺1,2-二甲基环丙烷转化了一半,转化率为50,此时反应未达到平衡,平衡正向进行,Q(浓度商)K,平衡向逆反应方向移动,则CO的消耗速率大于其生成速率,选项A正确;B由分析可知,该反应为吸热反应,反应的H0,选项B错误;C温度是K即时,根据图像可知,lgc(CO)=1,c(CO)=10mol/L,K=c4(CO)=10000,选项C错误;D反应的化学平衡常数K=c4(CO),平衡常数为温度函数,温度不变,平衡常数不变,则温度不变时,将R点状态的容器体
21、积扩大,重新达到平衡时,c(CO)不变,则气体的压强不变,选项D错误;故选A。5(2023海南省直辖县级单位嘉积中学校考三模)在二氧化碳加氢制甲烷的反应体系中,主要发生反应的热化学方程式如下:反应I:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) H=-164.7 kJmol-1反应II:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) H=+41.2 kJmol-1反应III:2CO(g)+2H2(g) CO2(g)+CH4(g)H=-247.1 kJmol-1向恒压、密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2,平衡时CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化曲线如图所示
22、。则图中曲线A表示的物质是ACOBCH4CCO2D无法确定【答案】B【解析】随着温度的升高,对于反应,平衡逆向移动,c(CH4)减小,c(CO2)增大;对于反应,平衡正向移动,c(CO)增大,c(CO2)减小;对于反应,平衡逆向移动,c(CH4)、c(CO2)减小,c(CO)增大,从图看,温度升高,A的物质的量减小,由此判断曲线A为CH4,C的物质的量随温度升高而增大,则曲线C为CO,反应、为放热反应,反应为吸热反应,升高温度时,要看温度对三个反应的影响程度,所以n(CO2)可以增大,可以减小,对应图中曲线B,故选B。6(2023辽宁校联考模拟预测)在600K下,按初始投料比分别为1:1、1:
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