2020年高考化学一轮复习高考热考题型攻关十一含解析

化学反应速率与化学平衡的陌生图象题

新课标全国卷对化学反应速率、化学平衡知识的考查，往往根据工业生产实际，并结合陌生图象，分析投料比、转化率、产率的变化。该类题目信息量较大，综合性较强，能够充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力以及原理分析、规范描述的表达能力，该类题目在高考中常受到命题者的青睐。

1．(2018·全国卷Ⅱ)CH 4­CO 2催化重整可以得到合成气(CO 和H 2)，在反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：

_______________________________________________________

____________________________________________________。

在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K )和速率(v )的叙述正确的是________(填标号)。

A ．K 积、K 消均增加

B ．v 积减小、v 消增加

C ．K 积减小、K 消增加

D ．v 消增加的倍数比v 积增加的倍数大

(2)在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v ＝k ·p (CH 4)·[p (CO 2)]－0.5(k 为速率常数)。在p (CH 4)一定时，不同p (CO 2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则p a (CO 2)、p b (CO 2)、p c (CO 2)从大到小的顺序为________________________。

解析：(1)积碳反应中，由于催化剂X 的活化能比催化剂Y 的活化能要小，所以催化剂X 更有利于积碳反应的进行；而消碳反应中，催化剂X 的活化能大于催化剂Y ，所以催化剂Y 更有利于消碳反应的进行；综合分析，催化剂X 劣于催化剂Y 。由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K 积、K 消均增加，温度升高，反应速率均增大，从图象可知，随着温度的升高，催化剂表面的积碳量是减小的，所以v 消增加的倍数要比v 积增加的倍数大。

(2)由速率方程表达式v ＝k ·p (CH 4)·[p (CO 2)]－0.5可知，v 与p (CO 2)成反比例关系，p (CO 2)越大，反应速率越小，所以p c (CO 2)＞p b (CO 2)＞p a (CO 2)。

答案：(1)劣于 相对于催化剂X ，催化剂Y 积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大 AD

(2)p c (CO 2)、p b (CO 2)、p a (CO 2)

2. (2017·全国卷Ⅱ)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(C 4H 10)脱氢制1­丁烯(C 4H 8)的热化学方程式如下：

①C 4H 10(g)===C 4H 8(g)＋H 2(g) ΔH 1

已知：②C 4H 10(g)＋12

O 2(g)===C 4H 8(g)＋H 2O(g) ΔH 2＝－119 kJ·mol －1

③H 2(g)＋12

O 2(g)===H 2O(g) ΔH 3＝－242 kJ·mol －1 反应①的ΔH 1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，可得①＝②－③，则ΔH 1＝ΔH 2－ΔH 3＝－119 kJ·mol －1＋242 kJ·mol －1＝123 kJ·mol －1。反应①为气体总体积增大的反应，在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率，故x <0.1。反应①为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，A 项正确；降低压强平衡向气体总体积增大的方向移动，D 项正确。

(2)结合图(b)可看出随着

n （氢气）n （丁烷）增大，丁烯产率先升高后降低，这是因为氢气是生成物，当n （氢气）n （丁烷）

逐渐增大时，逆反应速率加快，故丁烯的产率逐渐降低。 (3)在590 ℃之前随温度升高丁烯产率逐渐增大，这是因为温度升高不仅能加快反应速率，还能促使平衡正向移动；但温度高于590 ℃时，丁烯高温裂解生成短链烃类，导致丁烯产率快速降低。

答案：(1)123 小于 AD (2)氢气是产物之一，随着n （氢气）n （丁烷）

增大，逆反应速率增大 (3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链烃类

解答该类题目要注意的步骤

第一步：识别图象类型。即明确横坐标和纵坐标的含义，理清线和点(平台、折线、拐点等)的关系。

第二步：把握反应特点。即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子