专题三 化学平衡图像探究-冲刺2021年高考化学反应原理题方法探究与类型专练

专题三 化学平衡图像探究 解题建模 1．掌握三类基础图像 反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n＞p＋q，且ΔH＞0。 (1)速率—时间图——注意断点 t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大；t2时升高温度，对任何反应，正反应速率和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快；t3时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小；t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大。 (2)转化率(或含量)—时间图——先拐先平 甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大；乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大；丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。 (3)恒压(温)线——定一议二 分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响。 2．化学反应速率、化学平衡图像题的解题流程 典例解析 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)　ΔH＝－270 kJ·mol－1 (1)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Fe2O3的主要优点是________________________________________________________________________。 (2)某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380 ℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为__________。 (1)不同温度、压强下，合成该平衡体系NH3的物质的量分数如图(N2和H2 的起始物质的量之比为1∶3)。 ①分析图中数据，升高温度，该反应的平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ②如果开始时向密闭容器中投入1.0 mol N2 和3.0 mol H2，则在500 ℃、3×107 Pa条件下达到平衡时N2 的平衡转化率＝________(保留两位有效数字)。 (2)NH3 也是造成水体富营养化的重要因素之一，用次氯酸钠水解生成的次氯酸可将水中的NH3 转化为氮气除去，其相关反应的热化学方程式如下： 反应Ⅰ：NH3 (aq)＋HClO(aq)===NH2Cl(aq)＋H2O(l)　ΔH1＝a kJ·mol－1； 反应Ⅱ：NH2Cl(aq)＋HClO(aq)===NHCl2(aq)＋H2O(l) ΔH2＝b kJ·mol－1； 反应Ⅲ： 2NHCl2(aq)＋H2O(l)===N2(g)＋HClO(aq)＋3HCl(aq)　 ΔH3＝c kJ·mol－1。 ①2NH3(aq)＋3HClO(aq)===N2 (g)＋3HCl(aq)＋3H2O(l)　ΔH＝________ kJ·mol－1。 ②已知在水溶液中NH2Cl较稳定，NHCl2 不稳定易转化为氮气。在其他条件不变的情况下，改变对溶液中次氯酸钠去氨氮效果与余氯(溶液中＋1价氯元素的含量)的影响如图所示。a点之前溶液中发生的主要反应为________(填标号)。 A．反应Ⅰ、Ⅱ　　　　　　　B．反应Ⅰ ③除氨氮过程中最佳的值约为____________。 类型专练 1．能源问题一直是社会关注的热点话题，研究得出DME(二甲醚，CH3OCH3)属于未来清洁能源之一。 (1)反应3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，在恒定压强下，该反应的反应物CO的平衡转化率随温度和不同投料比的变化如图所示。 则该反应的ΔH________(填“＞”或“＜”)0，则该反应在________(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。若仅提高投料比，则该反应的平衡常数K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)研究发现，使用Cu­Mn合金作催化剂，可以有效加快该反应的反应速率，实验测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂中的关系如图所示。 则催化剂中约为________时最有利于二甲醚的合成。 (3)在实际生产过程中，需要加入催化剂，而且反应器必须要进行热交换，以保证反应器的温度控制在270～340 ℃，其原因是______________________________________________________________________