25 第四板块 层级Ⅱ 微专题(二) 化学反应速率与平衡图像（Word教参）-【新高考方案】2024年高考化学二轮复习专题增分方略（新教材 江苏专用）

微专题(二)　化学反应速率与平衡图像 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。试题利用数形结合的三维曲线图，将影响化学反应速率和化学平衡的外界因素(如温度、浓度、压强等)融入其中，充分考查学生的分析与推理能力。特别是近几年高考往往将工业生产中投料比、转化率的变化及反应条件的控制等融入坐标体系图像中，让图像的判读更加复杂困难。解题时要抓住曲线中的关键点和曲线的变化趋势，建立解题思维模型，运用速率和平衡理论解答图像中反映出的具体问题。 有关平衡图像题的解题流程 第一步：通过读图识图获取有用信息 在依据化学反应原理中反应速率和平衡移动知识解读图像的基础上，还需要进行如下思考： 明标 在明确横、纵坐标含义的基础上，用变量的观点分析坐标，找出横、纵坐标的关系，再联想相应的已学化学知识 找点 在找出曲线中的起点、拐点、终点、交叉点、平衡点等的基础上，分析这些点的意义及影响这些点的主要因素有哪些 析线 正确分析曲线的变化趋势(上升、下降、平缓、转折等)，同时对走势有转折变化的曲线要分段分析，研究各段曲线变化趋势及其含义 第二步：对获取的图像信息进行加工处理(对图像信息加工处理的角度如图所示) [典例]　(2023·辽宁等级考·节选)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化： SO2(g)＋O2(g)SO3(g)　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1 (1)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是________。 a．温度越高，反应速率越大 b．α＝0.88的曲线代表平衡转化率 c．α越大，反应速率最大值对应温度越低 d．可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度 (2)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是____(填标号)。 (3)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe。用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝________________(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 [解题观摩]　 第一步：通过读图识图获取有用信息 由图1可得以下信息： ①根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应速率先加快后减慢； ②从图中所给出的速率曲线可以看出，相同温度下，转化率越低反应速率越快； ③从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率不断减小。 由图2可得以下信息： 从图中可以看出在300～550 ℃区间内，在相同温度下，催化剂(V­K­Cs­Ce)对应SO2的转化率好。 第二步：对获取的图像信息进行加工处理 (1)由题图可知，温度高于一定值时，温度升高，反应速率减小，a错误；由题图可知，相同温度下，转化率越低，反应速率越大，但转化率小于0.88时的反应速率图像没有给出，故无法判断α＝0.88的曲线能否代表平衡转化率，b错误；由题图可知，α越大，反应速率最大值对应温度越低，c正确；可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度，d正确。 (2)由题图可知，在相同温度下d催化剂对应的SO2转化率最高，故其催化性能最佳。 (3)设SO2的起始分压为2x，结合题中信息可得： 　　　 SO2(g) ＋ O2(g)SO3(g) 起始分压　2x　　　p＋xαe　　　0 变化分压　2xαe　　　xαe　　　 2xαe 平衡分压　2x(1－αe)　p　　 　 2xαe 则Kp＝＝＝。 [答案]　(1)cd　(2)d　(3) [提能集训] 1．(2023·江苏等级考)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝－164.7 kJ·mol－1 CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝41.2 kJ·mol－1 在密闭容器中，1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(　 ) A．反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－205.9 kJ·mol－1 B．CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加 C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530 ℃ D．450 ℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值 解析：选D　由盖斯定律可知反应2CO(g)＋2H2(g)===CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝－2×41.2 kJ·mol－1－164.7 kJ·mol－1＝－247.1 kJ·mol－1，A错误；