2021版 第1部分 第7章 高考专题讲座4 化学平衡图像的分类突破 （人教版 高中化学必修一）.ppt

1、第七章第七章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡 高考专题讲座高考专题讲座 (四四) 化学平衡图像的分类突破化学平衡图像的分类突破 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 2 核心整合归纳核心整合归纳 化学平衡的图像是全国卷命题的热点，主要以化学平衡的图像是全国卷命题的热点，主要以卷非选择题为卷非选择题为 主。图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命主。图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命 题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点明确反应条题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点明确反应条 件，认真分析图像，充分挖

2、掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切件，认真分析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切 入点解决问题。入点解决问题。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 3 解题思路解题思路 化学平衡图像的一般思路化学平衡图像的一般思路 看图像看图像 一看面一看面 纵、横坐标的意义纵、横坐标的意义 二看线二看线 线的走向和变化趋势线的走向和变化趋势 三看点三看点 起点、拐点、终点起点、拐点、终点 四看辅助线四看辅助线 如等温线、等压线、平衡线如等温线、等压线、平衡线 五看量的变化五看量的变化 如浓度变化、温度变化如浓度变化、温度变化 想规律想规律 联想平衡移动原理，分析条件

3、对反应速率、联想平衡移动原理，分析条件对反应速率、 化学平衡移动的影响化学平衡移动的影响 作判断作判断 利用原理，结合图像，分析图像中代表反应利用原理，结合图像，分析图像中代表反应 速率变化或化学平衡的线，作出判断速率变化或化学平衡的线，作出判断 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 4 典例导航典例导航 (2019 全国卷全国卷，节选，节选)水煤气变换水煤气变换CO(g)H2O(g)= = = CO2(g) H2(g) H 0是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及 合成气加工等工业领域中。回答下列问题：合成气加工等工业

4、领域中。回答下列问题： (1)Shibata曾做过下列实验：曾做过下列实验：使纯使纯H2缓慢地通过处于缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡，平衡 后气体中后气体中H2的物质的量分数为的物质的量分数为0.025 0。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 5 在同一温度下用在同一温度下用CO还原还原CoO(s)，平衡后气体中，平衡后气体中CO的物质的的物质的 量分数为量分数为0.019 2。 根据上述实验结果判断，还原根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为为Co(s)的倾向

5、是的倾向是CO _H2(填填“大于大于”或或“小于小于”)。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 6 (2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和和H2O(g)混混 合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分的物质的量分 数为数为_(填标号填标号)。 A0.50 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 7 (3)Shoichi研究了研究了467 、489 时水煤气变换中时水煤气变换中CO和和H2分压分压 随时间变化关随时间变化关系系(如

6、图所示如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中 的的pH2O和和pCO相等、相等、pCO2和和pH2相等。相等。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 8 计算曲线计算曲线a的反应在的反应在3090 min内的平均速率内的平均速率v(a)_ kPa min 1。 。467 时时pH2和和pCO随时间变化随时间变化关系的曲线分别是关系的曲线分别是 _、_。489 时时pH2和和pCO随时间变化关系的曲线分随时间变化关系的曲线分 别是别是_、_。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 9 思路点拨思路点拨

7、 (1)根据条件根据条件、可算出可算出 H2还原还原CoO反应的反应的KH239 CO还原还原CoO反应的反应的KCO51 由由KH2v正正。 对点训练对点训练 1下列各图是温度下列各图是温度(或压强或压强)对反应对反应2A(s)2B(g) 2C(g) D(g)(正反应为吸热反应正反应为吸热反应)的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示 建立平衡时的温度或压强，其中正确的是建立平衡时的温度或压强，其中正确的是 ( ) 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 14 转化率转化率(或百分含量或百分含量)时间时间温度温度(或或 压强压强)图像

8、图像 已知不同温度或压强下，反应物的转化率已知不同温度或压强下，反应物的转化率(或百分含量或百分含量)与时间与时间 的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体 物质间的化学计量数的关系。物质间的化学计量数的关系。 以以mA(g)nB(g) pC(g)中反应物中反应物A的转化率的转化率A为例说明为例说明 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 15 方法规律方法规律 (1)“先拐先平，数值大先拐先平，数值大”原则原则 分析反应由开始分析反应由开始(起始物质相同时起始物质相同时)达到平衡所用时间的长

9、短可达到平衡所用时间的长短可 推知反应条件的变化。推知反应条件的变化。 若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。 如甲中如甲中T2T1。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 16 若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。 如乙中如乙中p1p2。 若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需需 时间短。如图丙中时间短。如图丙中a使用催化剂。使用催化剂。 返返 首首 页页 专 题 突

10、破 训 练 专 题 突 破 训 练 17 (2)正确掌握图像中反应规律的判断方法正确掌握图像中反应规律的判断方法 图甲中，图甲中，T2T1，升高温度，升高温度，A降低，平衡逆向移动，正反降低，平衡逆向移动，正反 应为放热反应。应为放热反应。 图乙中，图乙中，p1p2，增大压强，增大压强，A升高，平衡正向移动，则正反升高，平衡正向移动，则正反 应为气体体积缩小的反应。应为气体体积缩小的反应。 若纵坐标表示若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙 中正反应为气体体积增大的反应。中正反应为气体体积增大的反应。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练

11、 专 题 突 破 训 练 18 对点训练对点训练 2密闭容器中进行的可逆反应：密闭容器中进行的可逆反应：aA(g) bB(g) cC(g)在不同温度在不同温度(T1和和T2)及压强及压强(p1和和 p2)下，混合气体中下，混合气体中B的质量分数的质量分数w(B)与反应时与反应时 间间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是的关系如图所示。下列判断正确的是( ) AT1T2，p1c，正反应为吸热反应，正反应为吸热反应 BT1T2，p1p2，abc，正反应为吸热反应，正反应为吸热反应 CT1p2，abT2，p1p2，abc，正反应为放热反应，正反应为放热反应 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练

12、 专 题 突 破 训 练 19 B 由由(T1，p 1)和 和(T1，p 2)两条曲线可以看出： 两条曲线可以看出：温度相同温度相同 (T1)，但压强为，但压强为p 2时先出现 时先出现“拐点拐点”，达到平衡所需的时间短，即反，达到平衡所需的时间短，即反 应速率大，所以应速率大，所以p 2 p1； ；压强较大压强较大(即压强为即压强为p 2)时对应的 时对应的w(B)较较 大，说明增大压强平衡逆向移动，则大，说明增大压强平衡逆向移动，则ab T2；温温 度较高度较高(即温度为即温度为T1)时对应的时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移较小，说明升高温度平衡正向移 动，故正反应为吸热反应。

13、动，故正反应为吸热反应。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 20 恒温线或恒压线图像恒温线或恒压线图像 以反应以反应A(g)B(g) C(g) H0，且平衡体系的总质量，且平衡体系的总质量(m总 总)与与 总物质的量总物质的量(n总 总)之比在不同温度下随压强的变之比在不同温度下随压强的变 化曲线如图所示。下列说法正确的是化曲线如图所示。下列说法正确的是( ) A温度：温度：T1T2 B平衡常数：平衡常数：K(a)K(b)va D当当m 总总 n总 总 30 g mol 1时， 时，n(HF)n(HF)221 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突

14、 破 训 练 24 C 由题给信息知该反应为气体分子数增大的吸热反应，从图由题给信息知该反应为气体分子数增大的吸热反应，从图 像可以看出，当压强不变时，由像可以看出，当压强不变时，由T1到到T2，m 总总 n总 总 增大，说明增大，说明n总 总减小，平减小，平 衡左移，即平衡向放热反应方向移动，所以由衡左移，即平衡向放热反应方向移动，所以由T1到到T2为降低温度的为降低温度的 过程，即过程，即T1T2，A项错误；由于项错误；由于T1温度较高，升高温度平衡右移，温度较高，升高温度平衡右移， 故温度为故温度为T1时的平衡常数大于温度为时的平衡常数大于温度为T2时的平衡常数，再结合温度时的平衡常数，

15、再结合温度 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 25 不变平衡常数不变知，不变平衡常数不变知，K(b)K(a)K(c)，B项错误；温度越高，压项错误；温度越高，压 强越大，反应速率越大，故强越大，反应速率越大，故vbva，C项正确；设项正确；设HF为为x mol，(HF)2 为为y mol，当，当m 总总 n总 总 30 g mol 1时，有 时，有20 x 40y xy 30，解得，解得xy，即，即 n(HF)n(HF)211，D项错误。项错误。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 26 4(2019 福州模拟福州模拟)以以CO2与

16、与NH3为原料可以合成尿素为原料可以合成尿素 CO(NH2)2。合成尿素的反应为。合成尿素的反应为2NH3(g)CO2(g) CO(NH2)2(s) H2O(g)。 在不同温度及不同在不同温度及不同y值下合成尿素，达到值下合成尿素，达到 平衡时，氨气转化率的变化情况如图所示。该平衡时，氨气转化率的变化情况如图所示。该 反应的反应的H_0(填填“”“”或或“”，下，下 同同)，若，若y表示压强，则表示压强，则y1_y2，若，若y表示表示 反应开始时的水碳比反应开始时的水碳比n H2O n CO2 ，则 ，则y1_y2。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 27 解析

17、解析 根据题图知，根据题图知，y一定时，降低温度，一定时，降低温度，NH3的转化率增的转化率增 大，平衡正向移动，根据平衡移动原理，降温时平衡向放热反应方大，平衡正向移动，根据平衡移动原理，降温时平衡向放热反应方 向移动，故正反应为放热反应，向移动，故正反应为放热反应，Hy2。根据平衡移动原理，减小水碳比。根据平衡移动原理，减小水碳比 n H2O n CO2 ，平衡，平衡 正向移动，正向移动，NH3的转化率增大，若的转化率增大，若y表示水碳比，则表示水碳比，则y1y2。 答案答案 v逆逆，未达平衡；，未达平衡； M点为刚达到的平衡点。点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升点后为

18、平衡受温度的影响情况，即升 温，温，A%增大增大(C%减小减小)，平衡逆向移动，平衡逆向移动，H0 C反应温度应控制在反应温度应控制在240260 之间之间 D选择合适催化剂，可以提高选择合适催化剂，可以提高CO的转化率的转化率 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 31 C X、Y两点所对应的温度不同，故正反应速率不同，两点所对应的温度不同，故正反应速率不同，A项错项错 误；误；CO转化率达到最高后再升温，转化率降低，故合成二甲醚的转化率达到最高后再升温，转化率降低，故合成二甲醚的 反应为放反应为放热反应，即热反应，即Hv逆逆；则右下方；则右下方(F点点)v正正

19、”“”“”“” 或或“”)。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 35 解析解析 (2)由题图可知，氢碳比不变时，温度升高由题图可知，氢碳比不变时，温度升高CO2的平衡的平衡 转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，故逆反应是吸转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，故逆反应是吸热反应，热反应， 则正反应为放热反应，则正反应为放热反应，H2.0。(4)相同温度下，相同温度下，Q点二氧化碳的转化率点二氧化碳的转化率 小于平衡时的转化率，说明小于平衡时的转化率，说明Q点未达到平衡，反应向正反应方向进点未达到平衡，反应向正反应方向进 行，逆反应速率增大，到行，逆反应速率增大

20、，到P点平衡状态时不变，故在氢碳比为点平衡状态时不变，故在氢碳比为2.0 时，时，Q点点v(逆逆)小于小于P点的点的v(逆逆)。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 36 答案答案 (1)c C2H4 c 4 H 2O c2 CO2 c6 H2 (2) (4) 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 37 化工生产中的特定图像分析化工生产中的特定图像分析 化工生产中的特定图像充分体现化学知识的化工生产中的特定图像充分体现化学知识的“学以致用学以致用”的目的目 标，是高考命题专家特别关注的命题点。图像中涉及的信息非常标，是高考命题专家特别关

21、注的命题点。图像中涉及的信息非常 多，如温度、压强、转化率、百分含量、投料比、产率等，分析时多，如温度、压强、转化率、百分含量、投料比、产率等，分析时 一定注意分析图像涉及的物理量含义。一定注意分析图像涉及的物理量含义。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 38 对点对点训练训练 7一定条件下，用一定条件下，用Fe2O3、NiO或或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气作催化剂对燃煤烟气 回收。反应为回收。反应为2CO(g)SO2(g) 催化剂催化剂 2CO2(g)S(l) H270 kJ mol 1 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 39

22、(1)其他条件相同、催化剂不同，其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变的转化率随反应温度的变 化如图化如图1，Fe2O3和和NiO作催化剂均能使作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不的转化率达到最高，不 考虑催化剂价格因素，选择考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是的主要优点是_。 图图1 图图2 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 40 (2)某科研小组用某科研小组用Fe2O3作催化剂。在作催化剂。在380 时，分别研究了时，分别研究了 n(CO)n(SO2)为为11、31时时SO2转化率的变化情况转化率的变化情况(图图2)。则图。则图

23、 2中表示中表示n(CO)n(SO2)31的变化曲线为的变化曲线为_。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 41 解析解析 (1)从图从图1中可以看出，相比中可以看出，相比NiO和和Cr2O3，用，用Fe2O3作催作催 化剂时，在较低温度下，化剂时，在较低温度下，SO2的转化率已很高，这样既能去除的转化率已很高，这样既能去除SO2， 又能节省能源。又能节省能源。(2)CO与与SO2反应方程式为反应方程式为2COSO2 催化剂催化剂 2CO2 S， n CO n SO2 3 1与 与1 1相比是增大了 相比是增大了CO的的“量量”，上述平衡正移，上述平衡正移，SO2

24、 的转化率升高，与曲线的转化率升高，与曲线a相符。相符。 答案答案 (1)Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度下可获得较高作催化剂时，在相对较低温度下可获得较高 的的SO2转化率，从而节约能源转化率，从而节约能源 (2)a 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 42 8汽车使用乙醇汽油并不能减少汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使的排放，这使NOx的有效的有效 消除成为环保消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以领域的重要课题。某研究小组在实验室以Ag- ZSM- 5 为催化剂，测得为催化剂，测得NO转化为转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。的

25、转化率随温度变化情况如图所示。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 43 答案答案 NO分解反应是放热反应，升高温度不利于分解反应进分解反应是放热反应，升高温度不利于分解反应进 行行 870 K 若不使用若不使用CO，温度超过，温度超过775 K，发现，发现NO的分解率降低，其可的分解率降低，其可 能的原因是能的原因是_ _； 在在n(NO)/n(CO)1的条件下，应控制的最佳温度在的条件下，应控制的最佳温度在_左右。左右。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 44 9(2019 黄冈模拟黄冈模拟) (1)向甲、乙、丙三个容积向甲、乙

26、、丙三个容积 均为均为2 L的密闭装置中均充入的密闭装置中均充入4 mol N2和和H2的混合气的混合气 体，但体，但N2、H2的投料比不同，在的投料比不同，在400 时反应，测时反应，测 定定N2的体积百分含量，得到图的体积百分含量，得到图1。 乙装置中乙装置中N2、H2的投料比为的投料比为_。 图图1 反应达到平衡后，测得乙装置中反应达到平衡后，测得乙装置中H2的体积百分含量为的体积百分含量为25%， 则则400 时，合成氨反应的平衡常数为时，合成氨反应的平衡常数为_(不需注明单位不需注明单位)。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 45 (2)向向M、N两个

27、装置中分别充入相同投料比的两个装置中分别充入相同投料比的N2、H2，进行合，进行合 成氨反成氨反应，各反应应，各反应1小时，测定不同温度下小时，测定不同温度下N2的转化率，得到图的转化率，得到图2。 图图2 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 46 N2、H2在在M、N两装置中反应时，不同的条件可能是两装置中反应时，不同的条件可能是 _ _。 在在300 时，时，a、b两点转化率存在差异的原因是两点转化率存在差异的原因是_ _。 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 47 解析解析 (1)设起始时乙装置中设起始时乙装置中N2为为x mo

28、l，则，则H2为为(4 x)mol，设平衡建立过程中，设平衡建立过程中N2转化转化a mol，根据，根据N2(g)3H2(g) 2NH3(g)，可知平衡时，可知平衡时N2为为(xa)mol，H2为为(4x3a)mol， NH3为为2a mol，又知反应过程中氮气的体积百分含量不变，则又知反应过程中氮气的体积百分含量不变，则x 4 xa 42a，解得 ，解得x2，故乙装置中充入的，故乙装置中充入的N2和和H2均为均为2 mol，N2、H2的的 投料比为投料比为11。起始时乙装置中的起始时乙装置中的N2、H2均为均为2 mol，设平衡建，设平衡建 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题

29、突 破 训 练 48 立过程中立过程中N2转化转化b mol，则达平衡时，则达平衡时N2为为(2b)mol，H2为为(2 3b)mol，NH3为为2b mol，H2的体积百分含量为的体积百分含量为25%，则，则2 3b 42b 100%25%，解得，解得b0.4，故平衡时，故平衡时N2为为1.6 mol，H2为为0.8 mol，NH3为为0.8 mol，c(N2)0.8 mol L 1， ，c(H2)0.4 mol L 1， ， c(NH3)0.4 mol L 1，平衡常数 ，平衡常数K 0.42 0.80.43 3.125。(2)M、N 两装置中两装置中N2的转化率点线在的转化率点线在c点相

30、交，即在此温度下点相交，即在此温度下N2的转化率相的转化率相 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 49 同，两装置所达平衡相同，又两装置中同，两装置所达平衡相同，又两装置中N2、H2的投料比相同，且达的投料比相同，且达 平衡前平衡前M中中N2的转化率始终比的转化率始终比N中大，即中大，即M中反应速率快，因此中反应速率快，因此M 中使用了催化剂。中使用了催化剂。M装置中使用了催化剂，装置中使用了催化剂，a点反应速率快，且点反应速率快，且 合成氨的反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，合成氨的反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2的转化率的转化率 减小，故减小

31、，故a点时反应已达到平衡，点时反应已达到平衡，b点反应速率慢，且反应没达到平点反应速率慢，且反应没达到平 衡，故虽然衡，故虽然a、b两点温度相同，但转化率不同。两点温度相同，但转化率不同。 答案答案 (1)11 3.125 (2)M装置中使用了催化剂装置中使用了催化剂 M装置中使用了催化剂，装置中使用了催化剂，a点点 反应速率快，达到了平衡，反应速率快，达到了平衡，b点反应速率慢，没达到平衡点反应速率慢，没达到平衡 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 50 10将将CO和和H2加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：加入密闭容器中，在一定条件下发生反应： CO(g)2H2(g) CH3OH(g) HT2T1。 答案答案 T3T2T1 压强越大，压强越大，CO的平衡体积分数应越小，但的平衡体积分数应越小，但 T1、T2、T3对应的对应的CO的平衡体积分数逐渐增大，该反应为放热反的平衡体积分数逐渐增大，该反应为放热反 应，温度升高，平衡向左移动，则应，温度升高，平衡向左移动，则T3T2T1 返返 首首 页页 专 题 突 破 训 练 专 题 突 破 训 练 52 专专 题题 突突 破破 训训 练练 点击右图进入点击右图进入 Thank you for watching !