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化學(xué)反應(yīng)速率和

化學(xué)平衡發(fā)展素養(yǎng)(十二)平衡思想——化學(xué)平衡圖像的解讀與分析探究點1

化學(xué)平衡圖像信息的解讀探究點2

圖表圖像信息分析表述作業(yè)手冊探究命題角度發(fā)展核心素養(yǎng)該類試題在信息、數(shù)據(jù)等命題情境、取材上都有所創(chuàng)新,通過新穎的化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡圖像或表格等直觀素材,考查學(xué)生信息提取、吸收和應(yīng)用的能力,定量分析和計算等能力,難度較大[變化觀念與平衡思想][證據(jù)推理與模型認知]該類試題通過從圖像分析、推理和計算等方面培養(yǎng)學(xué)生搜集證據(jù)和建立模型化認知的核心素養(yǎng)探究點1

化學(xué)平衡圖像信息的解讀1.圖像信息的獲取依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理中反應(yīng)速率和平衡移動知識解讀圖像,關(guān)鍵在于對“數(shù)”“形”“義”“性”的綜合思考,包括:(1)明標:明晰橫、縱坐標所表示的化學(xué)含義,這是理解題意和進行正確思考的前提。明晰坐標含義,也就是用變化的觀念分析坐標,找出橫、縱坐標的關(guān)系,再結(jié)合教材,聯(lián)系相應(yīng)的知識點。(2)找點:找出曲線中的特殊點(起點、頂點、拐點、終點、交叉點、平衡點等),分析這些點所表示的化學(xué)意義以及影響這些點的主要因素及限制因素等,大多考題就落在這些點的含義分析上,因為這些點往往隱含著某些限制條件或某些特殊的化學(xué)含義。(3)析線:正確分析曲線的變化趨勢(上升、下降、平緩、轉(zhuǎn)折等),同時對走勢有轉(zhuǎn)折變化的曲線,要分段進行分析,研究各段曲線的變化趨勢及其含義。2.圖像信息的加工在準確解讀圖像信息的基礎(chǔ)上,對試題信息進行加工處理:例1(不定選)[2021·湖南卷]已知:A(g)+2B(g)?

3C(g)

ΔH<0,向一恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和3molB發(fā)生反應(yīng),t1時達到平衡狀態(tài)Ⅰ,在t2時改變某一條件,t3時重新達到平衡狀態(tài)Ⅱ,正反應(yīng)速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是(

)A.容器內(nèi)壓強不變,表明反應(yīng)達到平衡B.t2時改變的條件:向容器中加入CC.平衡時A的體積分數(shù)φ:φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)D.平衡常數(shù)K:K(Ⅱ)<K(Ⅰ)BC[解析]根據(jù)A(g)+2B(g)?3C(g)可知,反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,容器內(nèi)壓強不變,不能表明反應(yīng)達到平衡,故A錯誤;t2時加入C,生成物濃度增大,逆反應(yīng)速率瞬時增大,正反應(yīng)速率瞬時不變,平衡逆移,使得正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小,故B正確;可假設(shè)等溫等容的兩個容器,容器甲:1molA+2molB,容器乙:1molA+2molB+xmolC,由反應(yīng)可知,甲和乙達等效平衡,平衡時兩容器內(nèi)A的體積分數(shù)相同,再向甲、乙兩容器內(nèi)各加入1molB,平衡均右移,但甲容器向右移動的程度大,則再次達平衡時兩容器內(nèi)A的體積分數(shù)乙>甲,即φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ),故C正確;平衡常數(shù)受溫度影響,Ⅰ和Ⅱ溫度相同,平衡常數(shù)相同,故D錯誤?！拘畔⒔庾x】思路引導(dǎo)分析步驟

1.提取整體反應(yīng)過程的圖像信息從開始到t1階段,反應(yīng)

進行;t1~t2段,達到平衡狀態(tài);t2~t3段,平衡

移動;t3以后達到新平衡

2.結(jié)合反應(yīng)特點分析每個時間段圖像變化的原因該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng),恒溫恒容條件下,不論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),壓強均

;t2時改變條件,v正瞬間不變,反應(yīng)過程中不斷增大,排除溫度、壓強、催化劑等因素對反應(yīng)的影響,改變條件應(yīng)為向容器中加入C

正向逆向不變思路引導(dǎo)分析步驟

3.比較狀態(tài)Ⅱ和狀態(tài)ⅠA的體積分數(shù)和平衡常數(shù)題述反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng),假設(shè)起始加入不同量的C,則平衡時A的體積分數(shù)相同,再加入1molB對總物質(zhì)的量少的體系影響大,所以A的體積分數(shù):φ(Ⅱ)

φ(Ⅰ);反應(yīng)在恒溫條件下進行,所以K值

>不變變式題氫氣是一種清潔高效的新型能源,如何經(jīng)濟實用的制取氫氣成為重要課題。H2S可用于高效制取氫氣,發(fā)生的反應(yīng)為2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。甲

乙(1)若起始時容器中只有H2S,平衡時三種物質(zhì)的物質(zhì)的量與裂解溫度的關(guān)系如圖甲所示。①圖中曲線Z表示的物質(zhì)是

(填化學(xué)式)。S2[解析]起始時容器中只有H2S,隨著反應(yīng)進行,H2與S2的物質(zhì)的量逐漸增多,且H2的物質(zhì)的量為S2的兩倍,故圖中曲線Z表示的物質(zhì)是S2,曲線Y表示的物質(zhì)是H2,曲線X表示的物質(zhì)是H2S。變式題氫氣是一種清潔高效的新型能源,如何經(jīng)濟實用的制取氫氣成為重要課題。H2S可用于高效制取氫氣,發(fā)生的反應(yīng)為2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。甲

乙(1)若起始時容器中只有H2S,平衡時三種物質(zhì)的物質(zhì)的量與裂解溫度的關(guān)系如圖甲所示。②C點時H2S的轉(zhuǎn)化率為

%(保留一位小數(shù))。

66.7

變式題氫氣是一種清潔高效的新型能源,如何經(jīng)濟實用的制取氫氣成為重要課題。H2S可用于高效制取氫氣,發(fā)生的反應(yīng)為2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。甲

乙(1)若起始時容器中只有H2S,平衡時三種物質(zhì)的物質(zhì)的量與裂解溫度的關(guān)系如圖甲所示。③A點時,設(shè)容器內(nèi)的總壓為pPa,則平衡常數(shù)Kp=

(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

變式題氫氣是一種清潔高效的新型能源,如何經(jīng)濟實用的制取氫氣成為重要課題。H2S可用于高效制取氫氣,發(fā)生的反應(yīng)為2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。甲

乙(2)若在兩個等容積的恒容容器中分別加入2.0molH2S、1.0molH2S,測得不同溫度下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率如圖乙所示。①M點、O點和N點的逆反應(yīng)速率v(M)、v(O)和v(N)的大小關(guān)系為

(用“>”“<”或“=”表示,下同)。

v(M)<v(O)<v(N)[解析]在兩個等容積的恒容容器中分別加入2.0molH2S、1.0molH2S,結(jié)合等效平衡可知加入2.0molH2S的容器內(nèi)相當(dāng)于增大壓強,平衡逆向移動,H2S的平衡轉(zhuǎn)化率減小,故上方曲線代表加入1.0molH2S,下方曲線代表加入2.0molH2S。①壓強越大,濃度越大,反應(yīng)速率越快,即下方曲線的O點的逆反應(yīng)速率>上方曲線M點的逆反應(yīng)速率,即v(M)<v(O),又溫度越高,反應(yīng)速率越快,即v(O)<v(N)。變式題氫氣是一種清潔高效的新型能源,如何經(jīng)濟實用的制取氫氣成為重要課題。H2S可用于高效制取氫氣,發(fā)生的反應(yīng)為2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。甲

乙(2)若在兩個等容積的恒容容器中分別加入2.0molH2S、1.0molH2S,測得不同溫度下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率如圖乙所示。②M、N兩點容器內(nèi)的壓強2p(M)

p(N),平衡常數(shù)K(M)、K(N)、K(O)三者的大小關(guān)系為

。

<K(M)=K(O)<K(N)[解析]M、N兩點容器內(nèi)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率相同,平衡時N點氣體物質(zhì)的量為M點氣體物質(zhì)的量的兩倍,則N點壓強為M點壓強的兩倍,但N點溫度較高,所以2p(M)<p(N);升高溫度,H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大,平衡正向移動,K增大,即平衡常數(shù)K(O)<K(N),溫度不變,平衡常數(shù)不變,即K(M)=K(O),故K(M)=K(O)<K(N)。探究點2

圖表圖像信息分析表述文字描述代表一種開放性思維與能力,一般從速率問題、平衡(轉(zhuǎn)化率)問題、安全問題、節(jié)能減排等角度作答(考查前兩個角度居多),實際上就是效益最大化的問題。1.條件選擇類(1)實驗最佳條件的選擇或控制就是為了又“快”又“好”地生產(chǎn),即主要是從反應(yīng)速率與轉(zhuǎn)化率(化學(xué)平衡)兩個角度來分析,“快”就是提高反應(yīng)速率,“好”就是提高轉(zhuǎn)化率,原料利用率高,而影響速率與轉(zhuǎn)化率的主要因素就是濃度、溫度、壓強與催化劑,其中溫度與壓強是試題中經(jīng)?？疾榈囊蛩亍?2)從速率、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率、純度等角度分析,選擇最佳條件。如針對反應(yīng)速率時,思考方向為如何提高浸出速率,如何提高反應(yīng)速率等;針對平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率時,可運用平衡移動原理解釋(其他條件不變情況下,改變××條件,可逆反應(yīng)平衡向××方向移動,導(dǎo)致××發(fā)生變化);針對綜合生產(chǎn)效益時,可從原料成本,原料來源是否廣泛、是否可再生,能源成本,對設(shè)備的要求,環(huán)境保護、綠色化學(xué)等方面作答。(3)選擇當(dāng)前條件的優(yōu)勢,其他條件的不足,往往不足的描述比較容易忽略,如溫度過高或過低,壓強過小或過大,也要進行分析。2.原因分析類(1)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率和平衡移動原理,分析造成圖像曲線變化的原因。(2)催化劑對反應(yīng)的影響、不同反應(yīng)的選擇性問題是這類題目的難點,解題時要多加關(guān)注,不同的條件會有不同的選擇性。(3)這類題目一般都是多要素影響,需要多角度分析原因。

0.975

該反應(yīng)氣體分子數(shù)減少,增大壓強,α提高。5.0MPa>2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa

溫度、壓強和反應(yīng)物的起始濃度(組成)

升高溫度,k增大使v逐漸提高,但α降低使v逐漸下降。當(dāng)t<tm,k增大對v的提高大于α引起的降低;當(dāng)t>tm后,k增大對v的提高小于α引起的降低思路引導(dǎo)分析步驟

1.結(jié)合題干信息判斷反應(yīng)特點已知反應(yīng)是一個正向氣體體積減小的放熱反應(yīng),增大壓強可以使平衡

移動,SO2平衡轉(zhuǎn)化率α

;升高溫度平衡

移動,SO2平衡轉(zhuǎn)化率α

2.結(jié)合反應(yīng)特點,用“定一動一”法分析不同曲線對應(yīng)的條件在同一溫度下,壓強為5.0MPa時,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率一定高于壓強為2.5MPa時,因此,曲線

對應(yīng)5.0MPa,由圖中數(shù)據(jù)可求α

3.根據(jù)v的計算公式,綜合判斷多因素對速率的影響升高溫度,k增大使v逐漸提高,但α降低使v逐漸下降。當(dāng)t<tm,k增大對v的提高

α引起的降低;當(dāng)t>tm后,k增大對v的提高

α引起的降低

【信息解讀】正向增大逆向減小p1大于小于變式題

[2022·湖北黃岡中學(xué)模擬]我國力爭于2030年前做到碳達峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。因此,研發(fā)二氧化碳的利用技術(shù),將二氧化碳轉(zhuǎn)化為能源是緩解環(huán)境和能源問題的方案之一。CO2耦合乙苯(C6H5—C2H5,簡稱EB)脫氫制備苯乙烯(C6H5—C2H3,簡稱ST)是綜合利用CO2的熱點研究領(lǐng)域。制備ST涉及的主要反應(yīng)如下:a.EB(g)?ST(g)+H2(g)

ΔH1b.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.2kJ·mol-1c.EB(g)+CO2(g)?ST(g)+CO(g)+H2O(g)

ΔH3=+158.8kJ·mol-1回答下列問題:(1)為提高EB的平衡轉(zhuǎn)化率,應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為

(填標號)。

A.低溫、高壓 B.高溫、低壓C.低溫、低壓 D.高溫、高壓B[解析]a.EB(g)?ST(g)+H2(g)

ΔH1b.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.2kJ·mol-1c.EB(g)+CO2(g)?ST(g)+CO(g)+H2O(g)

ΔH3=+158.8kJ·mol-1根據(jù)蓋斯定律c-b得,EB(g)?ST(g)+H2(g)

ΔH1=+117.6kJ·mol-1,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)氣體物質(zhì)的量增大,減小壓強、升高溫度平衡正向移動,可提高EB平衡轉(zhuǎn)化率,故應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為高溫、低壓。

F2.25[解析]其他條件相同,n(CO2)∶n(H2)越大,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越小,B、E、F投料比不同但轉(zhuǎn)化率相同,且F點CO2和H2初始投料比最大,說明F點的溫度最高;達到平衡狀態(tài)的E點,CO2轉(zhuǎn)化率剛好達到50%,設(shè)初始投料CO2和H2均為1mol,列三段式:

CO2(g)+H2(g)

?CO(g)+H2O(g)起始/mol

1

1

0

0轉(zhuǎn)化/mol

0.5

0.5

0.5

0.5平衡/mol

0.5

0.5

0.5

0.5

(2)在一定條件下,選擇合適的催化劑只進行b反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)。②在容積不變的密閉容器中,分別在溫度T1、T2(T2>T1>E點溫度)發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)中H2(g)和CO(g)的體積分數(shù)(w)隨時間(t)的變化關(guān)系如圖所示。已知:起始時密閉容器中w[CO2(g)]和w[H2(g)]、w[CO(g)]和w[H2O(g)]分別相等。則表示T1時w[H2(g)]的曲線是

(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。

丙[解析]反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.2kJ·mol-1為吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,起始時密閉容器中w[CO2(g)]和w[H2(g)]、w[CO(g)]和w[H2O(g)]分別相等,則T1、T2溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于50%,則w[H2(g)]小于w(CO),其中甲、丁是一個溫度,乙、丙是一個溫度,即丙、丁代表H2,其中T1溫度下,曲線丙符合w[H2(g)]。(3)恒壓0.1MPa下,改變原料氣配比為下列三種情況:僅EB、n(EB)∶n(CO2)=1∶10、n(EB)∶n(N2)=1∶10進行以上a、b反應(yīng),測得EB的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的變化關(guān)系如圖所示。①圖中,表示原料氣配比n(EB)∶n(N2)=1∶10的曲線是曲線

(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

Ⅱ[解析]投料僅EB或EB和N2時,只發(fā)生反應(yīng)a;當(dāng)n(EB)∶n(N2)=1∶10時,由于總壓強不變,所以EB的分壓減小,相當(dāng)于減小壓強,反應(yīng)a的平衡正向移動,EB的平衡轉(zhuǎn)化率增大,所以曲線Ⅱ表示原料氣配比為n(EB)∶n(N2)=1∶10。(3)恒壓0.1MPa下,改變原料氣配比為下列三種情況:僅EB、n(EB)∶n(CO2)=1∶10、n(EB)∶n(N2)=1∶10進行以上a、b反應(yīng),測得EB的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的變化關(guān)系如圖所示。②CO2能顯著提高EB的平衡轉(zhuǎn)化率,從平衡移動的角度解釋CO2的作用:

。

CO2作為稀釋氣,降低乙苯分壓并消耗H2,促進乙苯脫氫反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動,進而提高乙苯平衡轉(zhuǎn)化率[解析]CO2作為稀釋氣,降低反應(yīng)a分壓并消耗H2,促進乙苯脫氫反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動,進而提高乙苯平衡轉(zhuǎn)化率。

0.04

探究點一化學(xué)平衡圖像信息的解讀

12345678C

123456782.

[2022·山西晉城模擬]在容積均為1.0L的兩個恒容密閉容器中加入足量的相同質(zhì)量的固體B,再分別加入0.1molA和0.2molA,在不同溫度下反應(yīng)A(g)+B(s)?2C(g)達到平衡,平衡時A的物質(zhì)的量濃度c(A)隨溫度的變化曲線如圖所示(圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ點均處于曲線上)。下列說法正確的是 (

)A.反應(yīng)A(g)+B(s)?2C(g)

ΔS>0、ΔH<0B.A的轉(zhuǎn)化率:α(Ⅱ)>α(Ⅲ)C.體系中c(C):c(C,Ⅱ)>c(C,Ⅲ)D.化學(xué)平衡常數(shù):K(Ⅰ)=K(Ⅲ)>K(Ⅱ)C12345678[解析]由圖可知隨溫度升高,A濃度降低,平衡正向移動,則該反應(yīng)吸熱,ΔH>0,正反應(yīng)氣體物質(zhì)的量增大,則ΔS>0,A項錯誤;Ⅱ點處的體系相當(dāng)于2個0.1molA氣體為起始量建立的等效平衡(Ⅲ)合并后壓縮體積,則平衡逆向移動,A的轉(zhuǎn)化率減小,B項錯誤;Ⅱ比Ⅲ投料加倍,則反應(yīng)物和生成物濃度都增大,C項正確;Ⅱ和Ⅲ溫度相同,則K(Ⅲ)=K(Ⅱ),隨溫度升高,平衡正向移動,所以K(Ⅰ)<K(Ⅲ)=K(Ⅱ),D項錯誤。123456783.一定條件下,CO2(g)+3H2(g)?H2O(g)+CH3OH(g)

ΔH=-53.7kJ·mol-1,向2L恒溫密閉容器中充入1molCO2和2.8molH2反應(yīng),圖中過程Ⅰ、Ⅱ是在兩種不同催化劑作用下,建立平衡的過程中CO2的轉(zhuǎn)化率[α(CO2)]隨時間(t)的變化曲線。下列說法中不正確的是(

)A.m點:v正>v逆B.活化能:過程Ⅱ>過程ⅠC.n點時該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=50D.過程Ⅰ,t2時刻改變的反應(yīng)條件可能是升高溫度C12345678

123456784.現(xiàn)有反應(yīng)A2+B2

?2AB,在溫度和壓強可變條件下,產(chǎn)物AB的生成情況如圖所示。a為500℃,b為300℃,從t3開始壓縮容器,則下列敘述正確的是(

)A.AB為氣體,A2、B2中必有一種為非氣體;正反應(yīng)放熱B.A2、B2、AB均為氣體;正反應(yīng)吸熱C.AB為固體,A2、B2中必有一種為非氣體;正反應(yīng)放熱D.AB為氣體,A2、B2中必有一種為非氣體;正反應(yīng)吸熱A12345678[解析]溫度高,平衡時AB含量小,說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動,則該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0;從時間t3開始加壓,AB的含量減小,說明反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行,則反應(yīng)物氣體的化學(xué)計量數(shù)之和小于生成物化學(xué)計量數(shù),則AB為氣體,A2、B2中至少有一種為非氣體,如都為氣體,增大壓強平衡不移動,故A正確。123456785.研究NOx之間的轉(zhuǎn)化具有重要意義。(1)已知:N2O4(g)?2NO2(g)

ΔH>0,將一定量N2O4氣體充入恒容的密閉容器中,控制反應(yīng)溫度為T1。①下列可以作為反應(yīng)達到平衡的判據(jù)是

。

A.氣體的壓強不變

B.v正(N2O4)=2v逆(NO2)C.K不變

D.容器內(nèi)氣體的密度不變E.容器內(nèi)顏色不變AE12345678[解析]A項,該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等,當(dāng)壓強不變時,表明該反應(yīng)平衡不再移動,可以作為平衡的標志,正確;B項,v(N2O4)∶v(NO2)=1∶2,當(dāng)2v正(N2O4)=v逆(NO2)時,可以表明反應(yīng)已達平衡,錯誤;C項,由于該反應(yīng)控制了溫度不變,故K始終不變,不可作為反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志,錯誤;D項,氣體的總質(zhì)量不變,容器容積是不變的,所以密度始終不變,錯誤;E項,NO2為紅棕色,若顏色不變,則表明NO2的濃度不變,即反應(yīng)已達平衡,正確。123456785.研究NOx之間的轉(zhuǎn)化具有重要意義。(1)已知:N2O4(g)?2NO2(g)

ΔH>0,將一定量N2O4氣體充入恒容的密閉容器中,控制反應(yīng)溫度為T1。②反應(yīng)達到平衡時,混合氣體平衡總壓強為p,N2O4氣體的平衡轉(zhuǎn)化率為75%,則反應(yīng)N2O4(g)?2NO2(g)的平衡常數(shù)Kp=

[對于氣相反應(yīng),用某組分B的平衡壓強p(B)代替物質(zhì)的量濃度c(B)也可表示平衡常數(shù),記作Kp,如p(B)=p·x(B),p為平衡總壓強,x(B)為平衡系統(tǒng)中B的物質(zhì)的量分數(shù)]。

12345678

12345678(2)NO氧化反應(yīng):2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)分兩步進行,其反應(yīng)過程能量變化示意圖如圖。Ⅰ.2NO(g)?N2O2(g)

ΔH1Ⅱ.N2O2(g)+O2(g)?2NO2(g)

ΔH2①決定NO氧化反應(yīng)速率的步驟是

(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

Ⅱ[解析]決定整個反應(yīng)速率的是最慢的一步反應(yīng),即活化能最大的一步,根據(jù)圖像分析,決定NO氧化速率的步驟是Ⅱ。12345678②在恒容的密閉容器中充入一定量的NO和O2氣體,保持其他條件不變,控制反應(yīng)溫度分別為T3和T4(T4>T3),測得c(NO)隨t(時間)的變化曲線如圖。轉(zhuǎn)化相同量的NO,在溫度

(填“T3”或“T4”)下消耗的時間較長,試結(jié)合反應(yīng)過程能量圖分析其原因:

。

T4[解析]在圖中作一平行于時間軸的線,可見,轉(zhuǎn)化相同量的NO,T4對應(yīng)的時間較長。但是T4的溫度高于T3,按理說,溫度越高速率越快。這是因為反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),升高溫度時,平衡逆向移動,c(N2O2)減小,則不易發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,即濃度減小的影響超過了升高溫度對反應(yīng)速率的影響。 ΔH1<0,溫度升高,反應(yīng)Ⅰ平衡逆移,c(N2O2)減小;濃度降低的影響大于溫度對反應(yīng)Ⅱ速率的影響123456786.CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對溫室氣體的減排具有重要意義。反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低,同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少。相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:(1)由上表判斷,催化劑X

(填“優(yōu)于”或“劣于”)Y,理由是

。探究點二圖表圖像信息分析表述

積碳反應(yīng)

CH4(g)=C(s)+2H2(g)消碳反應(yīng)

CO2(g)+C(s)

=2CO(g)ΔH/(kJ·mol-1)75172活化能/(kJ·mol-1)催化劑X3391催化劑Y4372劣于

相對于催化劑X,催化劑Y積碳反應(yīng)的活化能大,積碳反應(yīng)的速率小;而消碳反應(yīng)活化能相對較小,消碳反應(yīng)速率大12345678[解析]從表格中數(shù)據(jù)可看出相對于催化劑X,用催化劑Y催化時積碳反應(yīng)的活化能大,則積碳反應(yīng)的反應(yīng)速率小,而消碳反應(yīng)活化能相對較小,則消碳反應(yīng)的反應(yīng)速率大,再根據(jù)題干信息“反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低”可知催化劑X劣于催化劑Y。

積碳反應(yīng)

CH4(g)=C(s)+2H2(g)消碳反應(yīng)

CO2(g)+C(s)

=2CO(g)ΔH/(kJ·mol-1)75172活化能/(kJ·mol-1)催化劑X3391催化劑Y437212345678(2)在反應(yīng)進料氣組成、壓強及反應(yīng)時間相同的情況下,某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖甲所示,升高溫度時,下列關(guān)于積碳反應(yīng)、消碳反應(yīng)的平衡常數(shù)(K)和速率(v)的敘述正確的是

(填標號)。

A.K積、K消均增加

B.v積減小、v消增加C.K積減小、K消增加

D.v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大AD[解析]兩個反應(yīng)均為吸熱反應(yīng),故隨溫度升高,K積和K消均增加,且消碳反應(yīng)速率增加的倍數(shù)比積碳反應(yīng)的大,故A、D正確。12345678(3)在一定溫度下,測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k為速率常數(shù))。在p(CH4)一定時,不同p(CO2)下積碳量隨時間的變化趨勢如圖乙所示,則p(CO2)從大到小的順序為

(用a、b、c表示)。

c>b>a[解析]由該圖像可知在反應(yīng)時間和p(CH4)相同時,圖像中速率關(guān)系va>vb>vc,結(jié)合沉積碳的生成速率方程v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5,在p(CH4)相同時,隨著p(CO2)增大,反應(yīng)速率逐漸減慢,即可判斷CO2的壓強:c>b>a。123456787.(1)利用H2和CO2在一定條件下可以合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)

CH2=CH2(g)+4H2O(g)。已知不同溫度對CO2的平衡轉(zhuǎn)化率及催化劑的效率影響如圖所示,下列有關(guān)說法不正確的是

(填序號)。

①M點時平衡常數(shù)比N點時平衡常數(shù)大②溫度低于250℃時,隨溫度升高乙烯的平衡產(chǎn)率增大③實際反應(yīng)應(yīng)盡可能在較低的溫度下進行,以提高CO2的轉(zhuǎn)化率②③12345678[解析]隨溫度升高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率減小,則該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動,M點時平衡常數(shù)比N點時平衡常數(shù)大,故①正確;溫度低于250℃時,隨溫度升高乙烯的平衡產(chǎn)率減小,故②錯誤;實際反應(yīng)應(yīng)盡可能在250℃下進行,以提高CO2的轉(zhuǎn)化率,但為了提高單位時間的產(chǎn)量,溫度不宜過低,若溫度過低,催化劑活性降低,反應(yīng)速率減小,故③錯誤。12345678(2)在密閉容器中充入5molCO和4molNO,發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)

ΔH=-746.5kJ·mol-1,如圖為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系。回答下列問題:①溫度:T1

(填“<”或“>”)T2。

>[解析]2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)

ΔH=-746.5kJ·mol-1,升高溫度平衡逆向移動,NO體積分數(shù)增大,所以T1>T2。12345678(2)在密閉容器中充入5molCO和4molNO,發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)

ΔH=-746.5kJ·mol-1,如圖為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系?；卮鹣铝袉栴}:②某溫度下,若反應(yīng)進行到10min達到平衡狀態(tài)D點時,容器的容積為2L,則此時的平衡常數(shù)K=

(結(jié)果精確到兩位小數(shù));用CO的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率v(CO)=

。

0.220.1mol·L-1·min-112345678

12345678(2)在密閉容器中充入5molCO和4molNO,發(fā)生反應(yīng)2NO(g)+2CO(g)?N2(g)+2CO2(g)

ΔH=-746.5kJ·mol-1,如圖為平衡時NO的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系?；卮鹣铝袉栴}:③若在D點對反應(yīng)容器升溫的同時擴大容積至體系壓強減小,重新達到的平衡狀態(tài)可能是圖中A~G點中的

點。

A[解析]若在D點對反應(yīng)容器升溫的同時擴大容積至體系壓強減小,平衡逆向移動,NO體積分數(shù)增大,故可能為A點。123456788.

[2022·湖北襄陽五中適應(yīng)考]我國提出爭取在2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和,這對于改善環(huán)境、實現(xiàn)綠色發(fā)展至關(guān)重要。將CO2

轉(zhuǎn)化為清潔能源是促進碳中和最直接有效的方法。(1)H2還原CO2制取CH4的部分反應(yīng)如下:①CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)