第Ⅱ板块 第三步 重点突破(三) 化学反应调控中的速率平衡图像(Word教师用书)-【创新方案】2023高考化学二轮复习专题辅导与测试（老教材）

重点突破(三)　化学反应调控中的速率平衡图像 纵观近几年高考化学试题，涉及化学反应速率和化学平衡类的题目，往往结合图像来呈现。这不仅要求学生熟练掌握并能灵活应用反应原理有关知识解决相关问题， 还要求学生具备一定的读图、 识图及结合图像分析化学问题的能力。 一、图像的准确识别与分析 (一)掌握三类基本图像　 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 图示 分析 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同倍数增大 2．转化率(或含量)—时间图——先拐先平 图示 分析 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 图示 分析 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 (二)拓展四类真实情境图像　 1．根据图像判断条件控制 示例 研究表明，甲醇水蒸气重整反应[CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)]速率表达式为v＝kp0.26(CH3OH)p0.03(H2O)p－0.2(H2)，k随温度升高而增大。反应体系中水醇比影响催化剂活性，进而影响甲醇转化率和产氢速率，如图所示。提高重整反应速率的合理措施为__________。 分析 本题以最新热点知识速率常数进行设问，符合高考选拔要求，根据甲醇水蒸气重整反应速率表达式可知：反应速率与甲醇和水蒸气的分压成正比，与H2的分压成反比，故可采取措施为：选择水醇比为1.2，及时分离出H2 2.根据图像判断转化率和平衡常数 示例 甲醇水蒸气催化重整是当前制取清洁能源氢气的主要方法，其反应方程式为CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)　ΔH>0。将一定量的甲醇气体和水蒸气混合反应，a、b、c、d对应四种不同催化剂。测得在300 ℃、320 ℃、340 ℃和360 ℃温度下反应4 h甲醇转化率变化如图所示。在使用催化剂b时保持反应温度为340 ℃，反应4 h甲醇的转化率为______，判断依据是________。 分析 本题考查考生识图以及获取信息、运用知识解决实际问题的能力，由信息可知，反应为吸热反应，温度升高，CH3OH转化率增大，则T2代表温度为340 ℃，由图可得转化率为90% 3．根据图像选择最佳反应条件 示例 二甲醚催化重整制氢的反应过程，主要包括以下几个反应(以下数据为25 ℃、1.01×105 Pa测定)： Ⅰ：CH3OCH3(g)＋H2O(l)2CH3OH(l)ΔH＞0 Ⅱ：CH3OH(l)＋H2O(l)CO2(g)＋3H2(g)ΔH＞0 Ⅲ：CO(g)＋H2O(l)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0 Ⅳ：CH3OH(l)CO(g)＋2H2(g)　ΔH＞0 工业生产中测得不同温度下各组分体积分数及二甲醚转化率的关系如图所示： 你认为反应控制的最佳温度应为________。 A.300～350 ℃　　　　　 B．350～400 ℃ C.400～450 ℃ D．450～500 ℃ 分析 分析多图问题时要学会综合分析，最后得出正确答案。由图1可看出在T＞400 ℃时二甲醚的体积分数很小，而H2的含量较高，CO2、CO的含量较低且变化趋势不再明显，再由图2看出到达450 ℃时二甲醚的转化率已达到很高，升高温度变化不明显，综合图1、图2和现实生产中的成本，温度应控制在400～450 ℃最合适 4．根据图像分析平衡的移动 示例 甲烷水蒸气重整反应体系中主要存在的反应方程式有： 反应1：CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) 反应2：CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g) 反应3：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 保持容器体积和投料量不变，分别在1 MPa和5 MPa下进行上述反应，测得容器中CO和CH4的含量随温度的变化如下图所示。 5 MPa时，表示CO和CH4平衡组成随温度变化关系的曲线分别是________和________。X点平衡组成含量高于Y点的原因是________ 分析 对于多