第8章 专题拓展突破10 陌生化学平衡图像分析（word教参）-【正禾一本通】2024高考化学高三一轮总复习高效讲义（老高考）

专题拓展突破10 陌生化学平衡图像分析 陌生平衡图像题往往根据实际工业生产，结合图像，分析投料比、转化率、产率的变化。因为涉及到工业生产问题，一般纵轴为产率(转化率)，横轴为影响平衡的外界因素，如温度、压强、投料比等单一因素或多因素组合，综合考查实际工业生产中适宜条件的选择。 一、“四步法”突破陌生平衡图像题 二、常考图像类型分析 考向一　转化率(去除率)—温度图像 1．在催化剂作用下，以C2H6和CO2为原料制取C2H4和CO的主要反应如下： 反应1：C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　 ΔH1＝＋136 kJ·mol－1 (快反应) 反应2：H2(g)＋CO2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41 kJ·mol－1(慢反应) 副反应3：C2H6(g)＋H2(g) 2CH4(g)　ΔH3 0．1 MPa时，按物质的量之比为1∶1向密闭容器中充入C2H6和CO2的混合气体，反应相同时间，测得C2H6和CO2转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．X代表的物质是CO2 B．生成CO的快慢主要由反应1的速率决定 C．820 ℃时，容器中n(CO )＞n(H2) D．若平衡时增大体系的压强，CH4的体积分数不会发生变化 解析：选C。由题干信息可知，反应1为快反应，反应2为慢反应，同温度下反应1更容易发生，即C2H6的转化率大于CO2的转化率，故X代表的物质是C2H6，Y代表CO2，A错误；多步反应中总反应的反应速率取决于慢反应，即生成CO的快慢主要由反应2的速率决定，B错误；由题干图示可知，820 ℃时，CO2的转化率为50%左右，C2H6的转化率为75%左右，根据三段式分析可知： C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g) n(起始量) a 0 0 n(转化量) 0.75a 0.75a 0.75a n(平衡量) 0.25a 0.75a 0.75a H2(g)＋CO2(g) CO(g)＋H2O(g) n(起始量) 0.75a a 0 0 n(转化量) 0.5a 0.5a 0.5a 0.5a n(平衡量) 0.25a 0.5a 0.5a 0.5a 故容器中n(CO )＞n(H2)，C正确；若平衡时增大体系的压强，反应1逆向移动，则C2H6的量增加，副反应3平衡正向移动，则CH4的体积分数将增大，D错误。 2．控制氮氧化物废气排放的技术措施主要分两大类：一类是源头控制；另一类是尾部控制，即烟气脱硝。烟气脱硝的方法有以下几种，回答相关问题： (1)在有氧条件下：NH3＋ONH2＋OH，NH2与NO发生还原反应：NH2＋NON2＋H2O，NH2在还原NO的同时还会被氧化为NO，一定温度下，氮氧化物去除率与氧气的含量关系图像如图所示，当反应气体中O2含量低于4%时，氮氧化物去除率上升的主要原因：____________________________________________________。当反应气体中O2含量高于4%时，氮氧化物去除率随O2含量升高而降低的原因：______________________________________________________________________________。 (2)氮氧化物去除率随着氨氮比及温度的变化图像如图所示，最佳的氨氮比为________，氨还原氮氧化物的最佳温度为__________。 答案：(1)O2含量低于4%时，随着O2含量的增加，反应NH3＋ONH2＋OH向正反应方向移动，NH2含量增加，NH2＋NON2＋H2O右移，氮氧化物去除率逐渐增加　随着O2含量的继续增加，与NH3反应后剩余的O2会将NH2氧化为NO，NOx去除效率降低　(2)1.5　950 ℃ 考向二　产率、转化率—催化剂图像 3．利用CO2催化加氢可制乙烯，反应为2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g)　ΔH，在两个容积均为1 L恒容密闭容器中，分别加入1 mol CO2、4 mol H2，分别选用两种催化剂，反应进行相同时间，测得CO2转化率随反应温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．使用催化剂Ⅰ时反应的活化能低于催化剂Ⅱ B．ΔH>0 C．b、d两状态下，化学反应速率相等 D．d状态下，保持其他条件不变，向容器中再加入1 mol CO2与0.5 mol C2H4，v(正)<v(逆) 解析：选A。使用催化剂Ⅰ时反应中二氧化碳的转化率变化更快，使用催化剂Ⅰ时反应的活化能低于催化剂Ⅱ，A正确；达到平衡后升高温度，二氧化碳的转化