2023届高三化学一轮复习 化学平衡图像 课件

这是一份2023届高三化学一轮复习 化学平衡图像 课件，共45页。PPT课件主要包含了2v-t图像，v正v逆，t1增大反应物浓度，t2减小反应物浓度，•正反应吸热，反应物百分含量，生成物百分含量，定一议二，ΔH0，A的百分含量等内容，欢迎下载使用。

1、浓度(物质的量)—时间图像（c-t或n-t）
写方程式2A ⇌ 3B+C或计算转化率
步步高小本P340 T14(1)4CO(g)＋2NO2(g) ⇌ 4CO2(g)＋N2(g) ΔH＝－1 200 kJ·ml－1。在一定温度下，向容积固定为2 L的密闭容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
从11 min起其他条件不变，压缩容器的容积变为1 L，则n(NO2)的变化曲线可能为图中的________(填字母)。
（1）图中共有两条曲线X和Y，其中表示N2O4浓度随时间变化的曲线是____； a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的是          。
（2）前10min内，v(N2O4)=______________________；反应进行到25min时，曲线发生变化的原因是_______________________________________________________。
0.02ml · L-1· min-1
加入了0.8ml NO2
已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2(g) ⇌   N2O4(g)ΔH＜0。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一定体积为2 L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图所示，回答下列问题。
（3）若要达到最后相同浓度的化学平衡状态，在25min时还可以采取的措施是            （填序号）。A．升高温度   B．缩小容器体积  C．加入催化剂  D．加入一定量的N2O4
(2019·高考全国卷Ⅱ)环戊二烯( )容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是________(填标号)。
A．T1＞T2B．a点的反应速率小于c点的反应速率C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率D．b点时二聚体的浓度为0.45 ml·L－1
2、速率—时间图像（v-t）
（1）全程v-t 图像：如Zn与足量盐酸反应，反应速率随时间的变化如图所示
AB段(v渐增)，因反应为放热反应，随反应的进行，温度升高，导致反应速率的渐增；BC增(v渐小)，则主要因为随反应的进行，溶液中c(H＋)渐小，导致反应速率的渐小。
小本P343 T6、 容积均为1 L的甲、乙两个容器，其中甲为绝热容器，乙为恒温容器。相同温度下，分别充入0.2 ml的NO2，发生反应：2NO2(g) ⇌ N2O4(g)　ΔH<0，甲中NO2的相关量随时间变化如下图所示。
0～3 s内，甲容器中NO2的反应速率增大的原因是
0～3 s内温度升高对速率的影响大于浓度降低的影响
t3：可能是升高温度或增大压强
t4：可能是降低温度或减小压强
t5：可能是加催化剂或增大压强（气体系数和不变）
t6：减小压强（气体系数和不变）
恒温恒压，按投料比再次投入了反应物
（3）特殊v-T、 v-P、 v-x图像：
•正反应为气体系数和减小方向
2HI(g) ⇌ H2(g)＋I2(g)　ΔH＞0
由上述实验数据计算得到v正～x(HI)和v逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_________(填字母)。
3、百分含量（或转化率）—时间—温度(或压强)图像
a使用催化剂或a对气体系数和不变的反应增大压强
生成物百分含量或反应物转化率或生成物的产率
T2>T1，正反应为吸热反应
T2>T1，正反应为放热反应
p1>p2，正反应为气体系数和减小的反应
p1>p2，正反应为气体系数和增大的反应
4、恒压线与恒温线(α表示反应物的平衡转化率，c表示反应物的平衡浓度)
图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积 的反应，ΔH 0；图②，若T1>T2，则正反应为 反应。
CH4(g)＋CO2(g) ⇌ 2CO(g)＋2H2(g)
p4>p3>p2>p1
大本P164T6 、 100 kPa时，反应2NO(g)＋O2(g) ⇌ 2NO2(g)中NO的平衡转化率与温度的关系曲线如图1
图1中A、B、C三点表示不同温度、压强下2NO(g)＋O2(g) ⇌ 2NO2(g)达到平衡时NO的转化率，则________点对应的压强最大。
对于化学反应mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如下图)。
L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆。
(2019·江苏，15)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　)
A．反应2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)的ΔH＞0B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 ml·L－1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K＞2 000
反应相同的时间，测量反应物的转化率，得到转化率随温度的变化图像。
5、几种特殊图像①对于化学反应mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g)
某研究小组在实验室以Ag­ZSM­5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示
大本P169 T例3（3）若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因是:
NO分解反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动。
小本P340 T13(3)CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－48.9 kJ·ml－1
在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是：490 K之后，甲醇产率下降的原因是：
反应尚未达到平衡，温度越高化学反应速率越快。
反应达到平衡后升高温度，平衡逆向移动；催化剂活性降低。
a点的转化率比c点高的原因是
该反应为放热反应，升温，平衡逆向移动，转化率降低
非平衡产率 平衡产率
a、b、c、d四点中，达到平衡状态的是_____。
大本P170 T3(3) 2CO(g)＋O2(g) =2CO2(g)
e点转化率出现突变的原因可能是:
温度升高后催化剂失去活性
小本 P343 T4P点是平衡状态吗？
曲线属于描点法所得图像，P点不一定为图像的最高点，即不一定为平衡状态点
解释：温度高于200 ℃后，NO和SO2的转化率随温度升高显著下降，最后几乎为零？
NO(g)＋ O3(g)=NO2(g)＋O2(g)ΔH1 ＝－200.9 kJ·ml－1　SO2(g)＋ O3(g)=SO3(g)＋O2(g)ΔH2 ＝－241.6 kJ·ml－1　
已知该体系中臭氧发生分解反应：2O3(g)=3O2(g)
充入NO、SO2的模拟烟气和 O3
温度高于200 ℃后，2O3(g)=3O2(g)反应进行程度加大，体系中的臭氧浓度减小，NO和SO2的转化率随温度升高显著下降，当臭氧完全分解，则二者转化率几乎为零
大本P161 T4(3) C4H10(g)=C4H8(g)＋H2(g)　ΔH1=+123kJ/ml
(3) 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__________________________________
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碳链烃类
高压(10MPa~30MPa)
适宜温度 400~ 500 ℃左右
使用铁触媒作催化剂（500℃左右活性最大）
使氨液化并及时分离；N2稍过量
温度和压强过高会提高工业成本
实际生产中的处理方法：①及时将气态氨冷却液化而分离出去②将氨气分离后的原料气循环使用③氮气稍过量
在一定的温度下只要A、B起始物质的量之比刚好等于平衡化学方程式化学计量数之比，平衡时生成物C的体积分数就最大
xA(g)+yB(g)
大本P166 T3Deacn发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)=2Cl2(g)＋2H2O(g)。如图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：
按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分别是_____________________、________________。
O2和Cl2分离能耗较高　HCl转化率较低
大本P165 T2(2)实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是_______________________。
在1.3×104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失
(4)控制反应温度为600 ℃的理由是___________________。
600 ℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大。
加入氮气稀释，相当于减压
大本P165 T2(2)
（2016全国3）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副产物丙烯醛（ C3H4O）的热化学方程式如下：
(1)两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是__________________________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是______________________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_________________。
两个反应都是放热量大的反应
（2）图（a）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率的温度是460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率___________对应温度下的平衡产率，判断理由是高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是_________（双选，填序号）。催化剂活性降低B. 平衡常数变大C. 副反应增多 D. 反应活化能增大
该反应是放热反应，平衡产率随着温度的升高而降低
（3）丙烯腈和丙烯醛的产率与n（氨）/n（丙烯）的关系如图（b）所示。由图可知，最佳n（氨）/n（丙烯）约为__________，理由是：____________。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为___________。
该比例下丙烯腈产率最高 而丙烯醛产率最低
(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：
氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大
C4H10(g)=C4H8(g)＋H2(g)　ΔH1=+123kJ/ml
在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2中通入H2，发生两个平行反应：Ⅰ CO2(g)+3H2(g) ⇌ CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1= −53.7kJ·ml−1     Ⅱ    CO2(g)+H2(g) ⇌ CO(g)+H2O(g)ΔH1= +41.2 kJ·ml−1            某实验室控制一定的CO2和H2初始投料比，经过相同反应时间测得如下实验数据（其中“甲醇选择性”是指转化的CO2中生成甲醇的百分比 ）  ：
对比①和③可发现：同样催化剂条件下，温度升高，CO2转化率升高，而甲醇的选择性却降低，请解释甲醇选择性降低的可能原因：
对比①、②可发现，在同样温度下，采用Cu/ZnO纳米片使CO2转化率降低，而甲醇的选择性却提高，请解释甲醇的选择性提高的可能原因：
因为在该时间内，使用Cu/ZnO纳米片催化剂使反应I速率增加，因此测得该时间内得到的甲醇较多，甲醇选择性提高
（4）有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有____。 a．使用Cu/ZnO纳米棒做催化剂b．使用Cu/ZnO纳米片做催化剂c．降低反应温度d．投料比不变，增加反应物的浓度e．增大CO2和H2的初始投料比
在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2中通入H2，发生两个平行反应：Ⅰ CO2(g)+3H2(g) ⇌ CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1= −53.7kJ·ml−1     Ⅱ    CO2(g)+H2(g) ⇌ CO(g)+H2O(g)ΔH1= +41.2 kJ·ml−1