高三化學(xué)總復(fù)習(xí) 專題攻略 之化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡（下）二、 化學(xué)平衡圖像重難突破（含解析）

化學(xué)平衡圖像重難突破一. 外界條件對(duì)速率的影響1. 濃度其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，都使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度，都使化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。速率時(shí)間圖2. 壓強(qiáng)對(duì)于體系有氣體，且反應(yīng)前后氣體體積有變化的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，使化學(xué)平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)；減小壓強(qiáng)，使化學(xué)平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)；對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積無變化的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)化學(xué)平衡不移動(dòng)。速率時(shí)間圖以aA(g) + bB(g) cC(g)為例 當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)當(dāng)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率同時(shí)增大，但仍然相等，平衡不移動(dòng)。3. 溫度在其他條件不變的情況下，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；降低溫度，化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。速率時(shí)間圖當(dāng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)時(shí)當(dāng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)時(shí)4. 催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響使用催化劑不影響化學(xué)平衡的移動(dòng)。由于使用催化劑對(duì)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率影響的程度是等同的，所以平衡不移動(dòng)。但應(yīng)注意，雖然催化劑不使化學(xué)平衡移動(dòng)，但使用催化劑可影響可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間。二. 圖像題解題方法（1）分析反應(yīng)速度圖像：看起點(diǎn)：分清反應(yīng)物和生成物，濃度減小的是反應(yīng)物，濃度增大的是生成物，生成物多數(shù)以原點(diǎn)為起點(diǎn)?？醋兓厔荩悍智逭磻?yīng)和逆反應(yīng)，分清放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。升高溫度時(shí)，V吸熱V放熱?？唇K點(diǎn)：分清消耗濃度和增生濃度。反應(yīng)物的消耗濃度與生成物的增生濃度之比等于反應(yīng)方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比。對(duì)于時(shí)間速度圖像，看清曲線是連續(xù)的，還是跳躍的。分清“漸變”和“突變”、“大變”和“小變”。增大反應(yīng)物濃度V正 突變，V逆 漸變。升高溫度，V吸熱 大增，V放熱 小增。（2）化學(xué)平衡圖像問題的解答方法：三步分析法：一看反應(yīng)速率是增大還是減小；二看V正 、 V逆的相對(duì)大小；三看化學(xué)平衡移動(dòng)的方向。四要素分析法：看曲線的起點(diǎn)；看曲線的變化趨勢；看曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)；看曲線的終點(diǎn)。先拐先平：對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ，在轉(zhuǎn)化率時(shí)間曲線中，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線先達(dá)到平衡。它所代表的溫度高、壓強(qiáng)大。這時(shí)如果轉(zhuǎn)化率也較高，則反應(yīng)中m+n>p+q。若轉(zhuǎn)化率降低，則表示m+n<p+q。定一議二：圖像中有三個(gè)量時(shí)，先確定一個(gè)量不變，再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系。強(qiáng)調(diào)：不管是速率圖像還是平衡圖像，都要搞清縱、橫坐標(biāo)的含義，都要與化學(xué)原理相聯(lián)系，特別是與平衡移動(dòng)原理相聯(lián)系。1. 有一化學(xué)平衡mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，如圖表示的是A的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是()A正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；mn>pqB正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；mn<pqC正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；mn<pqD正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；mn>pq2已知：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmol1。一定條件下，向體積為1 L的密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時(shí)間的變化曲線如右圖所示。下列敘述中正確的是A欲增大平衡狀態(tài)時(shí)c(CH3OH)/c(CO2)的比值，可采用升高溫度的方法B3 min時(shí)，CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率，且二者濃度相同C欲提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率只能加壓減小反應(yīng)容器的體積D從反應(yīng)開始到平衡，H2的平均反應(yīng)速率v(H2)0.075 molL1min13下面是某化學(xué)研究小組探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響的圖像，其中圖像和實(shí)驗(yàn)結(jié)論表達(dá)均正確的是()A是其他條件一定時(shí)，反應(yīng)速率隨溫度變化的圖像，正反應(yīng)H<0B是在平衡體系的溶液中溶入少量KCl晶體后化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的圖像C是在有無催化劑存在下建立的平衡過程圖像，a是使用催化劑時(shí)的曲線D是一定條件下，向含有一定量A的容器中逐漸加入B時(shí)的圖像，壓強(qiáng)p1>p24在容積相同的密閉容器內(nèi)，分別充入同量的N2和H2，在不同溫度下，任其發(fā)生反應(yīng)N2(g)3H2(g) 2NH3(g)，并分別在t秒時(shí)測定其中NH3的體積分?jǐn)?shù)，繪圖如下： (1) A、B、C、D、E五點(diǎn)中，尚未達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的點(diǎn)是_。(2) 此可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是_反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。(3) AC段的曲線是增函數(shù)，CE段曲線是減函數(shù)，試從反應(yīng)速率和平衡角度說明理由：_。5已知NO2和N2O4可以相互轉(zhuǎn)化：2NO2(g) N2O4(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))。現(xiàn)將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入一體積為1L的恒溫密閉容器中，反應(yīng)物濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示，回答下列問題：(1) 圖中共有兩條曲線X和Y，其中曲線_表示NO2濃度隨時(shí)間的變化；a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的點(diǎn)是_。(2) 前10min內(nèi)用NO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)_molL1min1；反應(yīng)進(jìn)行至25min時(shí)，曲線發(fā)生變化的原因是_。(3) 若要達(dá)到與最后相同的化學(xué)平衡狀態(tài)，在25min時(shí)還可以采取的措施是_。A加入催化劑 B縮小容器體積C升高溫度 D加入一定量的N2O46(2014課標(biāo)) (15分)乙醇是重要的有機(jī)化工原料，可由乙烯直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。回答下列問題：（1）間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H)。再水解生成乙醇。寫出相應(yīng)的反應(yīng)的化學(xué)方程式 （2）已知：甲醇脫水反應(yīng) 2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)DH123.9KJmol1甲醇制烯烴反應(yīng) 2CH3OH(g)C2H4 (g)2H2O(g)D H229.1KJmol1乙醇異構(gòu)化反應(yīng) CH3CH2OH(g)CH3OCH3(g)D H3+50.7KJmol1則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4 (g)H2O(g)C2H5OH(g)的DH KJmol1與間接水合法相比，氣相直接水合法的優(yōu)點(diǎn)是： 。（3）下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系(其中n(H2O)n(C2H4)=11)列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)K (用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))圖中壓強(qiáng)P1、P2、P3、P4的大小順序?yàn)椋?，理由是： 氣相直接水合法黨采用的工藝條件為：磷酸/硅藻土為催化劑，反應(yīng)溫度290 ，壓強(qiáng)69MPa，n(H2O)n(C2H4)=061。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5。若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有： 、 。7(2014天津)（14分）合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項(xiàng)重大突破，其反應(yīng)原理為： N2（g）+3H2（g）2NH3（g） H=92.4kJmol1 一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下：天然氣脫硫制氫氣N2、H2加壓熱交換合成氨 水蒸氣 N2冷卻液氨（1）天然氣中的H2S雜質(zhì)常用常用氨水吸收，產(chǎn)物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，寫出再生反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。（2）步驟II中制氯氣原理如下： 對(duì)于反應(yīng)，一定可以提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應(yīng)速率的是 。 a.升高溫度 b.增大水蒸氣濃度 c.加入催化劑 d.降低壓強(qiáng) 利用反應(yīng)，將CO進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，可提高H2產(chǎn)量。若1mol CO和H2的混合氣體（CO的體積分?jǐn)?shù)為20%）與H2O反應(yīng)，得到1.18mol CO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉(zhuǎn)化率為 。（3）圖1表示500、60.0MPa條件下，原料氣投料比與平衡時(shí)NH3體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點(diǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算N2的平衡體積分?jǐn)?shù)： 。（4）依據(jù)溫度對(duì)合成氨反應(yīng)的影響，在圖2坐標(biāo)系中，畫出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖。（5）上述流程圖中，使合成氨放出的熱量得到充分利用的主要步驟是（填序號(hào)） ，簡述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法： 。1. 【答案】D2【答案】B【解析】該反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆移，c(CH3OH)/c(CO2)減小，A錯(cuò)；欲提高H2轉(zhuǎn)化率，還可用降溫等其他方法，C錯(cuò)；達(dá)平衡時(shí)v(H2)3v(CO2)30.075 mol/Lmin0.225 mol/Lmin，D錯(cuò)。3. 【答案】C【解析】根據(jù)圖像，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)H>0，A錯(cuò)；反應(yīng)實(shí)質(zhì)是Fe33SCNFe(SCN)3，K和Cl不參加化學(xué)反應(yīng)，KCl濃度增大不影響化學(xué)平衡，B錯(cuò)；使用催化劑，反應(yīng)速率加快，先達(dá)到平衡，C正確；此反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的化學(xué)反應(yīng)，改變壓強(qiáng)不影響平衡狀態(tài)，即不影響A的轉(zhuǎn)化率，且由于不斷加入B，A的轉(zhuǎn)化率增大，D錯(cuò)。4.【答案】(1)AB(2)放熱(3)AC段：反應(yīng)開始v正>v逆，反應(yīng)向右進(jìn)行生成NH3；CE段：已達(dá)平衡，升溫使平衡左移，NH3的體積分?jǐn)?shù)變小5.【答案】(1) Xbd(2) 0.04加入了0.4molNO2(或加入了NO2)(3) BD【解析】(1) 曲線X在010min達(dá)到平衡時(shí)濃度變化了0.4molL1，而曲線Y在010min達(dá)到平衡時(shí)變化了0.2molL1，所以可得X曲線為NO2的濃度變化曲線；達(dá)到平衡時(shí)濃度不再隨時(shí)間而發(fā)生變化，所以b、d點(diǎn)均表示反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)。(2) NO2在010min達(dá)到平衡時(shí)濃度變化了0.4molL1，所以用NO2表示的反應(yīng)速率為0.04molL1min1；而在25min時(shí)，NO2的濃度由0.6molL1突變?yōu)?.0molL1，而N2O4的濃度在25min時(shí)沒有發(fā)生改變，所以可得此時(shí)改變的條件是向容器中加入了0.4molNO2。(3) 加入NO2后平衡正向移動(dòng)，所以若要達(dá)到與最后相同的化學(xué)平衡狀態(tài)，還可通過增大壓強(qiáng)(縮小容器體積)，使平衡也同樣正向移動(dòng)；或者采取降低溫度的方法，使平衡正向移動(dòng)；也可以向容器中充入一定量N2O4，因?yàn)檫@樣相當(dāng)于增大容器中氣體的壓強(qiáng)，使得NO2的轉(zhuǎn)化率提高，即達(dá)到與最后的平衡相同的平衡狀態(tài)。6. 【答案】（1）C2H4+H2SO4= C2H5OSO3H ; C2H5OSO3HH2O=C2H5OH+ H2SO4;(2) -45.5 污染小，腐蝕性小等；（3）K=0.07(MPa)-1; P1< P2< P3< P4;反應(yīng)分子數(shù)減少，相同溫度下，壓強(qiáng)升高，乙烯轉(zhuǎn)化率提高； 將產(chǎn)物乙醇液化轉(zhuǎn)移去，增加n(H2O):n(C2H4)的比。P4;由方程式C2H4 (g)H2O(g)C2H5OH(g)可知該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，乙烯的轉(zhuǎn)化率提高，因此壓強(qiáng)關(guān)系是：P1< P2< P3< P4; 若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有改變物質(zhì)的濃度，如從平衡體系中將產(chǎn)物乙醇分離出去，或增大水蒸氣的濃度，改變n(H2O):n(C2H4)比等等。7. 【答案】（1）2NH4HS +O2 = 2NH3H2O+2S（2）a 90%（3）14.5%（4）（5）IV； 對(duì)原料氣加壓；分離液氨后。未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用?！窘馕觥?試題分析：首先要掌握反應(yīng)規(guī)律，根據(jù)反應(yīng)規(guī)律寫出相關(guān)化學(xué)方程式，其次要理解和掌握有關(guān)化學(xué)平衡的規(guī)律和計(jì)算方法，特別是正確運(yùn)用“三段式”進(jìn)行計(jì)算，是解決本題的關(guān)鍵。另外能夠正確的分析圖像的含義，并能繪畫圖像。（1）O2把NH4HS 氧化為S，可得化學(xué)方程式：2NH4HS +O2 = 2NH3H2O+2S（2）a、反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，反應(yīng)速率加快，平衡向右移動(dòng)，H2的百分含量增大，正確；b、增大水蒸氣濃度，H2的百分含量減小，錯(cuò)誤；c、加入催化劑，H2的百分含量不變，錯(cuò)誤；d、降低壓強(qiáng)，反應(yīng)速率減小，錯(cuò)誤；設(shè)CO的轉(zhuǎn)化量為x CO + H2O CO2 + H2 轉(zhuǎn)化量（mol） 0.2 0 0.8 轉(zhuǎn)化量（mol） x x x轉(zhuǎn)化量（mol） 0.2-x x 0.8+x1mol+ x =1.18mol，則x=0.18mol，可得CO轉(zhuǎn)化率=0.18mol0.2mol100%=90%（4）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，NH3的物質(zhì)的量逐漸增大，當(dāng)反應(yīng)平衡后，升高溫度，平衡向左移動(dòng)，NH3的物質(zhì)的量逐漸減小，可畫出圖像。（5）步驟IV為熱交換，使合成氨放出的熱量得到充分利用；對(duì)原料氣加壓，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，分離液氨，減少生成物濃度，未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用等措施可提高提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率。