高考化学二轮复习化学反应速率及化学平衡图像的综合应用学案(浙江专用)

化学反应速率及化学平衡图像的综合应用

[命题风向标]

化学图像题具有简明、直观、形象的特点，是近年来高考的热点题型。而多变量图像题还具有信息量大、可随意调控试题难度等特点，能够很全面地考查学生分析、比较、概括和归纳问题的能力，因此备受命题者青睐。化学反应速率及化学平衡的考查经常与图像相互结合，近年来屡屡出现在高考选择题和非选择题中。此类试题的主要特点有：

(1)图像在一个坐标系上有多个变化量，图像较为复杂； (2)图像中隐含信息量大，对学生读图获取信息能力的要求较高；

(3)由于多变量的存在，要求学生会多角度、多层次去思考和探究问题，有效地考查了学生综合分析、推理判断的能力。

[提分策略]

1．图像类型归纳

(1)浓度-时间图像[如A(g)＋B(g)

AB(g)]

(2)含量-时间-温度(压强)图像(C%指某产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数)

(3)恒压(或恒温)线图像(α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度)

图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH<0； 图②，若T1>T2，则正反应为气体体积增大的反应，ΔH<0。 (4)几种特殊图像

①对于化学反应mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，如图所示，M点前，表示从反应物

开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应的ΔH<0。

②对于化学反应mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，如图所示，L线上所有的点都是平衡

点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正

2．解题步骤

3．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，说明该曲线反应速率快，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。 4．绘图要领

一标：标原点，标横、纵坐标的物理量及单位。 二比：比照原图像，画出新图像，并标明相关量。

[提分训练]

题型一 传统图像类型

1．在恒温恒容条件下，将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应：N2O4(g)的变化曲线如图所示。

2NO2(g) ΔH>0，反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)

(1)该温度下，该反应的平衡常数为________，若温度升高，K值将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的是________点。从起点开始到首次达到平衡时间内，以NO2表示的反应速率为________。

(3)25 min时，加入了________(填加入物质的化学式及加入的物质的量)，使平衡发生了移动。

(4)d点对应NO2的物质的量浓度________(填“大于”“小于”或“等于”)0.8 mol·L

1

－

，理由是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)由题图可知，平衡时c(NO2)＝0.6 mol·L－1，c(N2O4)＝0.4 mol·L－1，故该温度下该反应的平衡常数K＝0.62/0.4＝0.9；升温，反应正向进行(正反应为吸热反应)，平衡常数

增大。

(2)由题图知，a、b、c、d四点中只有b、d点处于平衡状态；v(NO2)＝(0.6 mol·L－1－0.2 mol·L－1)/10 min＝0.04 mol·L－1·min－1。

(3)利用25 mim后的物质的浓度变化可知在25 min时加入了NO2，其加入的物质的量＝(1.0 mol·L－1－0.6 mol·L－1)×2 L＝0.8 mol。

(4)假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L－1，则此时Q＝1.28>K＝0.9，平衡要逆向移动，使二氧化氮的浓度降低，所以平衡时二氧化氮的浓度小于0.8 mol·L－1。

答案：(1)0.9 增大 (2)b、d 0.04 mol·L1·min1

－

－

(3)0.8 mol NO2 (4)小于 假设平衡时二氧化氮的浓度为0.8 mol·L1，则此时Q＝

－

1.28>K＝0.9，平衡要逆向移动，使二氧化氮的浓度降低

2．工业上可由天然气为原料制备甲醇，也可由水煤气合成甲醇。 (1)已知：2CH4(g)＋O2(g)===2CO(g)＋4H2(g) ΔH＝a kJ/mol CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH＝b kJ/mol 试写出由

CH4

和

O2

制取甲醇的热化学方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (2)通过下列反应制备甲醇：CO(g)＋2H2(g)

CH3OH(g)。图甲是反应时CO(g)和

CH3OH(g)的浓度随时间t的变化情况。从反应开始到平衡，用CO表示平均反应速率v(CO)＝________，该反应的平衡常数表达式为K＝__________________。

(3)在一容积可变的密闭容器中充入10 mol CO和20 mol H2，CO的平衡转化率随温度(T)、压强(p)的变化如图乙所示。

①下列说法不能判断该反应达到化学平衡状态的是________(填字母)。 A．H2的消耗速率等于CH3OH的生成速率的2倍 B．H2的体积分数不再改变

C．体系中H2的转化率和CO的转化率相等 D．体系中气体的平均摩尔质量不再改变

②比较A、B两点压强大小pA________pB(填“＞”“＜”或“＝”)。