2020年选修4人教版第二章 化学反应速率和化学平衡图像题解题方法

2020年选修4人教版第二章化学反应速率和化学平衡图像题解题方法
知识梳理
1.解题指导
(1)看图像：一看轴，即纵、横坐标的意义；二看点，即起点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；四看辅助线，即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化，如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。

(2)依据图像信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征：吸热还是放热，气体化学计量数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体参加或生成等。

(3)先拐先平：在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。

(4)定一议二：勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图像中有三个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。

2.分类解析
(1)浓度—时间图：此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的变化情况。

如A＋
B AB反应情况(图1所示)，解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。

(2)速率—时间图(图2所示)：如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图所示的情况，解释原因：AB段(v渐增)，因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率增大；BC段(v渐小)，主要原因是随反应的进行，溶液中c(H＋)减小，导致反应速率减小。

故分析时要抓住各阶段的主要因素，认真分析。

(3)含量—时间、温度(压强)图：常见形式有如下几种。

[w(C)指产物的质量分数；w(B)指某反应物的质量分数]
(4)恒压(恒温)线(如下图所示)：该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型有：
强化训练
1、一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是()
A.CO 2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH<0
B.CO 2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH>0
C.CH 3CH2OH(g)CH2===CH2(g)＋H2O(g)ΔH>0
D.2C 6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)ΔH<0
答案 A
2、.反应2X(g)＋Y(g)2Z(g)ΔH＜0，在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，产物Z的物质的量n与反应时间t的关系如下图所示。

下列判断正确的是()
A.T1<T2，p1<p2
B.T1<T2，p1>p2
C.T1>T2，p1>p2
D.T1>T2，p1<p2
答案 C
3、如图所示是关于反应A 2(g)＋B2(g)2C(g)＋D(g)ΔH<0的平衡移动图像，影响平衡移动的原因可能是()
A.升高温度，同时加压
B.压强不变，降低温度
C.压强、温度不变，充入一些与之不反应的惰性气体
D.温度、压强不变，充入一些A2(g)
答案 D
4、某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如图所示变化规律(p表示压强，T表示温度，n表示物质的量)：
根据以上规律判断，下列结论正确的是()
A.反应Ⅰ：ΔH>0，p2>p1
B.反应Ⅱ：ΔH<0，T1>T2
C.反应Ⅲ：ΔH>0，T2<T1或ΔH<0，T2<T1
D.反应Ⅳ：ΔH<0，T2>T1
答案 B
5、对于反应2A(g)＋B(g)2C(g)ΔH<0，下列图像正确的是()
答案 D
6、已知：4NH 3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1 025 kJ/mol。

若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()
答案 C
7、如图所示的曲线是其他条件一定时，2NO＋O 22NO2(该反应放热)反应中NO的转化率
与温度的关系曲线，图中标有A、B、C、D四点，其中表示未达到平衡状态，且v
正>v
逆
的点
是()
A.A点
B.B点
C.C点
D.D点
答案 C
8、电镀废液中Cr2O2－7可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O2－7(aq)＋2Pb2＋(aq)＋H2O(l)
2PbCrO 4(s)＋2H＋(aq)ΔH<0
该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是()
答案 A
9、在某密闭容器中，可逆反应：A(g)＋B(g)x C(g)符合图中(Ⅰ)所示关系，φ(C)表示气体C在混合气体中的体积分数。

由此判断，对图像(Ⅱ)说法不正确的是()
A.p3＞p4，Y轴表示A的转化率
B.p3＞p4，Y轴表示B的质量分数
C.p3＞p4，Y轴表示B的转化率
D.p3＞p4，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量
答案 B
10、H2O2分解速率受多种因素影响。

实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。

下列说法正确的是()
A.图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快
B.图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快
C.图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快
D.图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大
答案D
11、丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

回答下列问题：
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：
①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)ΔH1
已知：②C4H10(g)＋1
2O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)ΔH2＝－119 kJ·mol
－1
③H2(g)＋1
2O2(g)===H2O(g)ΔH3＝－242 kJ·mol
－1
反应①的ΔH1为________ kJ·mol－1。

图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。

A.升高温度
B.降低温度
C.增大压强
D.降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。

图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。

图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是____________________________________________________________
____________________________________________________________。

(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。

丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是____________________________________________________________
____________________________________________________________；
590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________。

解析(1)根据盖斯定律，用②式－③式可得①式，因此ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ/mol＋242 kJ/mol＝＋123 kJ/mol。

由a图可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x的压强更小，x<0.1。

由于反应①为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确、B错误。

反应①正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误，D正确。

(2)反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；然后进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。

(3)590 ℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。

而温度超过590 ℃时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应①的丁烷也就相应减少。

答案(1)＋123小于AD
(2)原料中过量H2会使反应①平衡逆向移动，所以丁烯产率下降
(3)590 ℃前升高温度，反应①平衡正向移动，升高温度时，反应速率加快，单位时间产生丁烯更多温度高于590 ℃时则有更多的C4H10裂解导致丁烯产率降低。