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2023届高三化学二轮专题复习 化学反应原理图像分析之速率、平衡专题课件PPT
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这是一份2023届高三化学二轮专题复习 化学反应原理图像分析之速率、平衡专题课件PPT，共15页。PPT课件主要包含了浓度压强温度催化剂，加快化学反应速率，影响化学平衡的因素，浓度压强温度，课后巩固等内容，欢迎下载使用。
纳米铁粉与H+反应生成H2
Cu2+催化纳米铁粉去除NO3-的反应,使反应速率加快
（铁置换出铜，Cu催化……）
铁置换出铜，形成的Fe-Cu原电池加快纳米铁粉去除NO3-的反应速率
影响化学反应速率的因素
增大反应物或生成物浓度，反应速率增大
有气体参与的反应，增大压强，反应速率增大
升高温度，反应速率增大
增大接触面积、形成原电池等
注意受热易分解或易挥发物质对速率的影响
注意催化活性与温度的关系
注意反应体系内各气态物质浓度是否变化
反应Ⅰ的ΔH＞0，温度升高平衡正向移动，使CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ的ΔH＜0，温度升高平衡逆向移动，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，上升幅度超过下降幅度
反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH = 41.2 kJ·ml−1 反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH =﹣122.5 kJ·ml−1
（2）220 ℃时，在催化剂作用下 CO2与H2反应一段时间后，测 得CH3OCH3的选择性为48% （图中A点）。不改变反应时间 和温度，一定能提高CH3OCH3 选择性的措施有___________ _______________________。
增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂
增大反应物或减小生成物浓度，平衡正向移动
有气体参与的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动
升高温度，平衡向吸热反应方向移动
请思考：平衡移动，反应物的平衡转化率是否一定变化？
注意气体△n=0的反应
3.（2019·徐州、淮安、连云港一模节选）向恒容密闭容器 中充入1 ml NO和2 ml O3，发生反应： NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g) ΔH<0，在不同温度下， 反应相同时间后，体系中NO转化率随温度的变化曲线如图 所示。（1）在低于100 ℃时，NO转化率 随温度升高而增大的主要原因 是_________________________ ___________________________ _____________________________。（2）已知温度高时O3会分解生成 活性极高的氧原子，NO转化率随温度升高而降低，可能 的原因是 ______________________________________。
低于100℃时，反应速率慢，相同时间内还没有达到平衡，温度升高，反应速率加快，NO转化率增大
温度高时，反应速率快，相同时间内已达平衡，由于反应放热，随温度升高平衡逆向移动，同时发生反应 NO2 + O = NO + O2 使NO转化率随温度升高而降低。
【举题固法】（2021常州期初节选）CO2甲烷化加快了能源结构由化石 燃料向可再生碳资源的转变。 CO2(g)＋4H2(g) = CH4(g)＋2H2O(g) ΔH = -165 kJ·ml-1 催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化 剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率随温度变化的影 响如图所示。 高于320℃后，以Ni－CeO2为 催化剂，CO2转化率略有下降， 而以Ni为催化剂，CO2转化率 却仍在上升，其原因是_____ _______________________。
320 ℃时，以Ni－CeO2为催化剂，反应已达平衡，升高温度平衡向逆向移动，CO2转化率略有下降；以Ni为催化剂，反应速率较慢，反应未达平衡，升高温度反应速率加快，反应相同时间时CO2转化率增大。
1.（2018江苏高考节选）NOx（主要指NO和NO2）是大气 主要污染物之一。有效去除大气中的NOx 是环境保护的 重要课题。 在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成 N2。将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入 装有催化剂M的反应器中反应（装置如图）。
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图 所示。（1）在50～250 ℃范围内，随着温度的升高，NOx的去 除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_______ ____________________________________________；（2）当反应温度高于380 ℃时，NOx的去除率迅速下降 的原因可能是_______________________________。
迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大。
催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO
2、（2020南京三模节选）二甲醚催化羰化制备乙醇主要涉 及以下两个反应：反应Ⅰ：CO(g)＋CH3OCH3(g) = CH3COOCH3(g) ΔH1反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)＋2H2(g) = CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH2反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数lg K1、lg K2与温度的关系如图−1所示；在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比、体系压强不变的条件下，同时发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图−2所示。
图−1 图−2
反应Ⅰ：CO(g)＋CH3OCH3(g) = CH3COOCH3(g) ΔH1<0反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)＋2H2(g) = CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH2<0
（1）300～400 K时，CH3CH2OH物质的量分数随温度升高而降低的原因是___________________________________________________________________________________________________。（2）600～700 K时，CH3COOCH3物质的量分数随温度升高而降低的原因是_______________________________________________________。（3）400 K时，在催化剂作用下，反应一段时间后，测得CH3CH2OH物质的量分数为10%(图−2中X点)。不改变原料比、温度和压强，一定能提高CH3CH2OH物质的量数的措施有_____________________________________________________。
由图2知，此温度范围内反应Ⅰ较完全；温度升高，反应Ⅱ平衡左移，导致CH3CH2OH物质的量分数降低
温度升高，反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度
延长反应时间、使用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂
3. （2020扬州一模节选）CO2催化加氢合成二甲醚过程中 主要发生下列反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH＝41.2 kJ/ml反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.5 kJ/ml（1）① 反应Ⅰ中的CO2平衡转化率随温度升高而增大的 原因是_________________________________________。② 在恒压、CO2和H2的起始量 一定的条件下，CO2平衡转 化率和平衡时CO的选择性 随温度的变化如图。该催化 剂条件下合成二甲醚时较适 宜的温度为260 ℃，其原因 是_______________________ _________________________。
反应Ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡向正向移动
温度过低，反应速率太慢，温度过高，CO选择性过大，二甲醚的选择性减小
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g) = CO(g)＋H2O(g) ΔH = 41.2 kJ/ml反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g) = CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH = -122.5 kJ/ml
（2）研究发现，反应Ⅱ分两步完成，即发生反应Ⅲ和Ⅳ。反应Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g) = CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH= - 49.0 kJ/ml 反应Ⅳ：2CH3OH(g) = CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH = -24.5 kJ/ml其他条件相同时，若两容器中分别仅发生反应Ⅱ和反应Ⅲ，测得反应Ⅱ中CO2的平衡转化率更高，其原因可能__________________________________________________。
反应Ⅱ分两步Ⅲ和Ⅳ两步完成，反应Ⅲ生成的甲醇被反应Ⅳ消耗掉，使反应Ⅲ的平衡向正反应方向移动，提高了CO2的转化率。
纳米铁粉与H+反应生成H2
Cu2+催化纳米铁粉去除NO3-的反应,使反应速率加快
（铁置换出铜，Cu催化……）
铁置换出铜，形成的Fe-Cu原电池加快纳米铁粉去除NO3-的反应速率
影响化学反应速率的因素
增大反应物或生成物浓度，反应速率增大
有气体参与的反应，增大压强，反应速率增大
升高温度，反应速率增大
增大接触面积、形成原电池等
注意受热易分解或易挥发物质对速率的影响
注意催化活性与温度的关系
注意反应体系内各气态物质浓度是否变化
反应Ⅰ的ΔH＞0，温度升高平衡正向移动，使CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ的ΔH＜0，温度升高平衡逆向移动，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，上升幅度超过下降幅度
反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH = 41.2 kJ·ml−1 反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH =﹣122.5 kJ·ml−1
（2）220 ℃时，在催化剂作用下 CO2与H2反应一段时间后，测 得CH3OCH3的选择性为48% （图中A点）。不改变反应时间 和温度，一定能提高CH3OCH3 选择性的措施有___________ _______________________。
增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂
增大反应物或减小生成物浓度，平衡正向移动
有气体参与的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动
升高温度，平衡向吸热反应方向移动
请思考：平衡移动，反应物的平衡转化率是否一定变化？
注意气体△n=0的反应
3.（2019·徐州、淮安、连云港一模节选）向恒容密闭容器 中充入1 ml NO和2 ml O3，发生反应： NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g) ΔH<0，在不同温度下， 反应相同时间后，体系中NO转化率随温度的变化曲线如图 所示。（1）在低于100 ℃时，NO转化率 随温度升高而增大的主要原因 是_________________________ ___________________________ _____________________________。（2）已知温度高时O3会分解生成 活性极高的氧原子，NO转化率随温度升高而降低，可能 的原因是 ______________________________________。
低于100℃时，反应速率慢，相同时间内还没有达到平衡，温度升高，反应速率加快，NO转化率增大
温度高时，反应速率快，相同时间内已达平衡，由于反应放热，随温度升高平衡逆向移动，同时发生反应 NO2 + O = NO + O2 使NO转化率随温度升高而降低。
【举题固法】（2021常州期初节选）CO2甲烷化加快了能源结构由化石 燃料向可再生碳资源的转变。 CO2(g)＋4H2(g) = CH4(g)＋2H2O(g) ΔH = -165 kJ·ml-1 催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化 剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率随温度变化的影 响如图所示。 高于320℃后，以Ni－CeO2为 催化剂，CO2转化率略有下降， 而以Ni为催化剂，CO2转化率 却仍在上升，其原因是_____ _______________________。
320 ℃时，以Ni－CeO2为催化剂，反应已达平衡，升高温度平衡向逆向移动，CO2转化率略有下降；以Ni为催化剂，反应速率较慢，反应未达平衡，升高温度反应速率加快，反应相同时间时CO2转化率增大。
1.（2018江苏高考节选）NOx（主要指NO和NO2）是大气 主要污染物之一。有效去除大气中的NOx 是环境保护的 重要课题。 在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成 N2。将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入 装有催化剂M的反应器中反应（装置如图）。
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图 所示。（1）在50～250 ℃范围内，随着温度的升高，NOx的去 除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是_______ ____________________________________________；（2）当反应温度高于380 ℃时，NOx的去除率迅速下降 的原因可能是_______________________________。
迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大。
催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO
2、（2020南京三模节选）二甲醚催化羰化制备乙醇主要涉 及以下两个反应：反应Ⅰ：CO(g)＋CH3OCH3(g) = CH3COOCH3(g) ΔH1反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)＋2H2(g) = CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH2反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数lg K1、lg K2与温度的关系如图−1所示；在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比、体系压强不变的条件下，同时发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图−2所示。
图−1 图−2
反应Ⅰ：CO(g)＋CH3OCH3(g) = CH3COOCH3(g) ΔH1<0反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)＋2H2(g) = CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH2<0
（1）300～400 K时，CH3CH2OH物质的量分数随温度升高而降低的原因是___________________________________________________________________________________________________。（2）600～700 K时，CH3COOCH3物质的量分数随温度升高而降低的原因是_______________________________________________________。（3）400 K时，在催化剂作用下，反应一段时间后，测得CH3CH2OH物质的量分数为10%(图−2中X点)。不改变原料比、温度和压强，一定能提高CH3CH2OH物质的量数的措施有_____________________________________________________。
由图2知，此温度范围内反应Ⅰ较完全；温度升高，反应Ⅱ平衡左移，导致CH3CH2OH物质的量分数降低
温度升高，反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度
延长反应时间、使用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂
3. （2020扬州一模节选）CO2催化加氢合成二甲醚过程中 主要发生下列反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH＝41.2 kJ/ml反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.5 kJ/ml（1）① 反应Ⅰ中的CO2平衡转化率随温度升高而增大的 原因是_________________________________________。② 在恒压、CO2和H2的起始量 一定的条件下，CO2平衡转 化率和平衡时CO的选择性 随温度的变化如图。该催化 剂条件下合成二甲醚时较适 宜的温度为260 ℃，其原因 是_______________________ _________________________。
反应Ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡向正向移动
温度过低，反应速率太慢，温度过高，CO选择性过大，二甲醚的选择性减小
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g) = CO(g)＋H2O(g) ΔH = 41.2 kJ/ml反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g) = CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH = -122.5 kJ/ml
（2）研究发现，反应Ⅱ分两步完成，即发生反应Ⅲ和Ⅳ。反应Ⅲ：CO2(g)＋3H2(g) = CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH= - 49.0 kJ/ml 反应Ⅳ：2CH3OH(g) = CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH = -24.5 kJ/ml其他条件相同时，若两容器中分别仅发生反应Ⅱ和反应Ⅲ，测得反应Ⅱ中CO2的平衡转化率更高，其原因可能__________________________________________________。
反应Ⅱ分两步Ⅲ和Ⅳ两步完成，反应Ⅲ生成的甲醇被反应Ⅳ消耗掉，使反应Ⅲ的平衡向正反应方向移动，提高了CO2的转化率。
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