答题规范(4) 化学反应速率和化学平衡简答题-【优化探究】2025年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（鲁科版2019 单选版）

答题规范(4) 化学反应速率和化学平衡简答题 优化探究 大单元四　化学反应原理 　第10章　化学反应的方向、限度与速率 化学反应速率和化学平衡相关的文字表述，一般从速率问题、平衡(转 化率)问题、安全问题、节能减排等角度作答(考查前两个角度居多)，实 际上就是效益最大化的问题。 规范答题指导 1. 理论依据 (1)对于化学反应： m A(g)＋ n B(g) p C(g)＋ q D(g)，图中M点前，表示 化学反应从反应物开始， v 正＞ v 逆；M点为刚达到平衡的点(如图)；M点 后表示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Δ H ＜0。 (2)对于化学反应： m A(g)＋ n B(g) p C(g)＋ q D(g)，图中L线上所有的 点都是平衡点(如图)。L线的左上方(如E点)，A的百分含量大于此压强 下平衡体系中的A的百分含量，所以E点： v 正＞ v 逆；则L线的右下方(如 F点)： v 正＜ v 逆。 2. 文字表述问题的基本类型 (1)条件选择类 ①实验最佳条件的选择或控制就是为了又“快”又“好”地生产，即主 要是从反应速率与转化率(化学平衡)两个角度来分析。“快”就是提高 反应速率，“好”就是提高转化率，原料利用率高。而影响速率与转化 率的主要因素是浓度、温度、压强与催化剂，其中温度与压强是试题中 经常考查的因素。 ②从速率、转化率、产率、纯度等角度分析，选择反应最佳条件。如针 对反应速率时，思考方向为如何提高浸出速率、如何提高反应速率等； 针对平衡转化率、产率时，可运用平衡移动原理解释(在其他条件不变 的情况下，改变××条件，反应平衡向××方向移动，导致××发生变 化)；针对综合生产效益时，可从原料成本，原料来源是否广泛、是否 可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护，绿色化学等方面作答。 ③选择当前条件的优势，其他条件的不足，往往不足的描述比较容易疏 忽，如温度过高或过低，压强过小或过大，也要进行分析。 (2)原因分析类 ①依据化学反应速率和平衡移动原理，分析造成图像曲线变化的原因。 ②催化剂对反应的影响、不同反应的选择性问题是这类题目的难点，解 题时要多加关注，不同的条件会有不同的选择性。 ③这类题目一般都是多因素影响，需要多角度分析原因。 1. 用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定 量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其 他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体 浓度，得到趋势图如图所示。 类型一、曲线上特殊点的分析 规范答题训练 (1)c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为 v 逆(c) (填 “＞”“＝”或“＜”) v 正(d)。 (1)温度越高，反应速率越快，d点温度高，则c点的逆反应速率和d点的 正反应速率的大小关系为 v 逆(c)＜ v 正(d)。 ＜　 (2)b、c、d三点的平衡常数 K b、 K c、 K d从大到小的顺序为 ⁠ ⁠。 (2)根据图像，温度为 T 3时反应达到平衡，此后温度升高， c (CO2)增 大，平衡逆向移动，说明正反应是放热反应。升高温度，平衡逆向移 动，平衡常数减小，故 K b＞ K c＞ K d。 K b＞ K c＞ K d　 (3) T 3～ T 4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因 是 ⁠ ⁠。 T 3～ T 4温度区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反 应，温度升高平衡向逆反应方向移动，不利于CO2的捕获 2. (2020·天津卷，节选)用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH(不 考虑副反应)：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　Δ H ＜0。 恒压下，CO2和H2起始的物质的量之比为1∶3时，该反应在无分子筛膜 时甲醇的平衡产率和有分子筛膜时甲醇的产率随温度的变化如图所示， 其中分子筛膜能选择性分离出H2O。 (1)甲醇的平衡产率随温度升高而降低的原因为 ⁠ ⁠。 (1)图中有分子筛膜时，P点甲醇的产率最大，达到平衡状态，P点后甲 醇的产率降低，其原因是合成甲醇的反应为放热反应，升高温度，平衡 逆向移动，甲醇产率降低。 该反应为放热反应，温 度升高，平衡逆向移动(或平衡常数减小) (2)P点甲醇的产率高于T点的原因为 ⁠ ⁠。 (2)P点有分子筛膜，T点无分子筛膜，而分子筛膜能选择性分离出H2O， 使平衡正向移动，提高甲醇的产率。 分子筛膜从反应体系中不断分离 出H2O，有利于反应正向进行，甲醇的产率升高 (3)根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度 为 ℃。 (3)由题图可知，当有分子筛膜，温度为210 ℃时，甲醇的产率最大，故 该分子筛膜的最佳反应温度为210 ℃。 210　 3. 探究合成CH3OH的反应中化学平衡的影响因素，以CO2、H2为原料合 成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　Δ H 1＝－49.5 kJ·mol－1； Ⅱ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　Δ H 2＝－90.4 kJ·mol－1； Ⅲ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　Δ H 3。 已知：CO2的平衡转化率＝ ×100％， CH3OH的平衡产率＝ ×100％。 不同压强下，按照 n (CO2)∶ n (H2)＝1∶3投料，实验测定CO2的平衡转 化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。 其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”)；压 强 p 1、 p 2、 p 3由大到小的顺序为 ；图乙中 T 1温度时， 三条曲线几乎交于一点的原因是 ⁠ ⁠。 乙　 p 1＞ p 2＞ p 3　 T 1时以反应Ⅲ为主，反应Ⅲ前后气体 分子数相等，压强改变对平衡没有影响 由反应Ⅰ、Ⅱ可知，随着温度的升高，甲醇的平衡产率逐渐降低，因此图 甲的纵坐标表示的是甲醇的平衡产率，图乙的纵坐标表示的是CO2的平 衡转化率。同温度下，随着压强的增大，甲醇的平衡产率应增大，因此 压强由大到小的顺序为 p 1＞ p 2＞ p 3。图乙中，当升温到 T 1时，CO2的平 衡转化率与压强的大小无关，说明以反应Ⅲ为主，因为反应Ⅲ前后气体 分子数相等。 类型二、曲线变化趋势的分析 4. 把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1盐酸的烧杯 中，该铝片与盐酸反应生成氢气的速率 v 与反应时间 t 可用如图所示的 坐标曲线来表示。 (1) O → a 段不生成氢气的原因是 ⁠ ⁠。 (2) b → c 段生成氢气的速率增加较快的主要原因可能是 ⁠ ⁠。 (3) t ＞ c 时生成氢气的速率降低的主要原因是 ⁠ ⁠。 铝的表面有一层致密的Al2O3薄膜， 能与H＋反应得到盐和水，无氢气放出 反应放热，溶 液温度升高，反应速率加快 随着反应的进行，溶液 中氢离子的浓度逐渐降低 回答下列问题： 5. 乙烯气相水合反应的热化学方程式为C2H4(g)＋H2O(g) C2H5OH(g)　 Δ H ＝－45.5 kJ·mo ，如图是乙烯气相水合法制乙醇中乙烯的平衡转 化率与温度、压强的关系[其中 n (H2O)∶ n (C2H4)＝1∶1]。图中压强( p 1、 p 2、 p 3、 p 4)的大小顺序为 ，理由是 ⁠ ⁠ ⁠。 p 4＞ p 3＞ p 2＞ p 1　 该反应 正向是气体分子数减小的反应，相同温度下，压强升高乙烯的转化率升 高 6. 汽车使用乙醇汽油并不能减少NO x 的排放，某研究小组在实验室以耐高温试剂Ag－ZSW－5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度的变化情况如图所示。 (1)在 ＝1的条件下，反应最佳温度应控制在 ⁠左右。 (2)若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原 因为 ⁠。 (3)用平衡移动原理解释为什么加入CO后NO转化为N2的转化率增 大： ⁠ ⁠。 870 K　 该反应放热，升高温度，反应向逆反应方向进行 加入的CO会与NO的分解产物O2发生反应，促进NO分解平衡向 生成N2的方向移动，导致NO的转化率增大 7. 如图是在一定时间内，使用不同的催化剂Mn和Cr在不同温度下对应 的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂为 ⁠，相应温度 为 ；使用Mn作催化剂时，脱氮率在b～a段呈现如图变化的原 因可能是 ⁠ ⁠ ⁠。 Mn　 200 ℃　 b～a段，开始时温度较低，催化剂活性较低，脱氮反应速率 较慢，反应还没达到平衡，随着温度升高反应速率变大，一定时间内参 与反应的氮氧化物变多，导致脱氮率逐渐增大 8. 汽车尾气是雾霾形成的原因之一，研究氮氧化物的处理方法可有效减 少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g)　Δ H ＜0。根据如图判断提高脱硝效率的最 佳条件是 ⁠；氨氮物质的量之 比一定时，在400 ℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是 ⁠ ⁠ ⁠。 氨氮物质的量之比为1，温度为400 ℃ 在400 ℃ 时，催化剂的活性最好，催化效率最高，同时温度较高，反应速率 快 $$