規(guī)則7化學(xué)速率平衡類理論問題的規(guī)范描述高考真題典例(2024·河北選擇考節(jié)選)氯氣是一種重要的基礎(chǔ)化工原料,廣泛應(yīng)用于含氯化工產(chǎn)品的生產(chǎn)。硫酰氯及1,4-二(氯甲基)苯等可通過氯化反應(yīng)制備。硫酰氯常用作氯化劑和氯磺化劑,工業(yè)上制備原理如下:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)ΔH=-67.59kJ·mol-1。恒容密閉容器中按不同進(jìn)料比充入SO2(g)和Cl2(g),測定T1、T2、T3溫度下體系達(dá)平衡時(shí)的Δp(Δp=p0-p,p0為體系初始?jí)簭?qiáng),p0=240kPa,p為體系平衡壓強(qiáng)),結(jié)果如圖。上圖中溫度由高到低的順序?yàn)?判斷依據(jù)為。

【破題有道】(1)析特點(diǎn):硫酰氯的制備反應(yīng)特點(diǎn)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng),溫度降低,反應(yīng)正向進(jìn)行程度大,平衡時(shí)壓強(qiáng)減小得多,導(dǎo)致Δp增大。(2)研圖像:(3)得結(jié)論:。

【萬能模板】解答本類問題時(shí)的答題模板如下:敘特點(diǎn)(反應(yīng)特點(diǎn)或容器特點(diǎn))→變條件→定方向→得結(jié)論(或結(jié)果)滿分規(guī)則【標(biāo)準(zhǔn)答案】T3>T2>T1(1分)硫酰氯的制備反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng),溫度降低使平衡正向移動(dòng),體系壓強(qiáng)減小,導(dǎo)致平衡時(shí)Δp增大(3分)【評分標(biāo)準(zhǔn)】(1)答“ΔV(g)<0”也可,沒有“氣體體積減小”的相應(yīng)描述扣1分(2)答“ΔH<0”也可,沒有“正反應(yīng)為放熱反應(yīng)”的相應(yīng)描述扣1分(3)不答“平衡后反應(yīng)方向移動(dòng)”扣1分(4)不答“體系壓強(qiáng)減小”或“Δp增大”扣1分(5)答錯(cuò)平衡移動(dòng)方向不得分【錯(cuò)誤答案1】氣體分子數(shù)減小且為放熱反應(yīng),溫度降低使平衡正向移動(dòng),體系壓強(qiáng)減小,導(dǎo)致平衡時(shí)Δp增大(扣1分,得2分)【錯(cuò)因分析】沒有明確分析的對象規(guī)則1:回答反應(yīng)特點(diǎn)類問題要指明問題所涉及的反應(yīng)。如本題所涉及的是硫酰氯的制備反應(yīng),回答時(shí)必須指明,否則扣1分【錯(cuò)誤答案2】溫度降低使平衡正向移動(dòng),體系壓強(qiáng)減小,導(dǎo)致平衡時(shí)Δp增大(扣1分,得2分)【錯(cuò)因分析】沒有指明反應(yīng)的特點(diǎn)規(guī)則2:回答平衡移動(dòng)類問題要指明反應(yīng)體系及平衡的特點(diǎn)。如本題需要指明合硫酰氯的制備反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng),否則扣1分【錯(cuò)誤答案3】硫酰氯的制備反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng),平衡正向移動(dòng),體系壓強(qiáng)減小,導(dǎo)致平衡時(shí)Δp增大(扣2分,得1分)【錯(cuò)因分析】沒有說明外界條件的改變規(guī)則3:回答條件改變類問題要指明外界條件的改變及帶來的影響。如本題需要指明“溫度的變化”,否則扣1分【錯(cuò)誤答案4】硫酰氯的制備反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng),溫度降低,體系壓強(qiáng)減小,導(dǎo)致平衡時(shí)Δp增大(扣1分,得2分)【錯(cuò)因分析】沒有指明平衡或反應(yīng)移動(dòng)的方向規(guī)則4:回答平衡移動(dòng)類問題要指明平衡移動(dòng)的方向及其相關(guān)的影響。如本題需要指明“溫度改變時(shí)平衡移動(dòng)的方向”,否則扣1分【錯(cuò)誤答案5】硫酰氯的制備反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng),溫度降低使平衡逆向移動(dòng),體系壓強(qiáng)增大,導(dǎo)致平衡時(shí)Δp減小(扣3分,得0分)【錯(cuò)因分析】平衡移動(dòng)方向和結(jié)論均錯(cuò)誤規(guī)則5:回答平衡移動(dòng)類問題,平衡移動(dòng)方向要判斷正確,否則會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論而導(dǎo)致錯(cuò)誤。如本題中溫度降低,使平衡正向移動(dòng),答錯(cuò),不得分1.★★★利用CO2、H2為原料合成CH3OH的主要反應(yīng)如下。Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-48.5kJ·mol-1K1Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=+43.9kJ·mol-1K2回答下列問題:(1)一定條件下,向恒壓密閉容器中以一定流速通入CO2和H2混合氣體,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH選擇性[n(生成的表示CH3OH選擇性的曲線是L1(填“L1”或“L2”),CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高發(fā)生如圖變化的原因是反應(yīng)Ⅱ是吸熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)的程度大于反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)的程度,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大。

(2)向壓強(qiáng)恒為3.0MPa的密閉容器中通入反應(yīng)混合氣[V(CO2)V(H2)=12],在1molNiGa催化作用下只發(fā)生反應(yīng)CH3OH時(shí)空收率隨溫度升高先增大后減小的原因是溫度較低時(shí),反應(yīng)速率較慢,反應(yīng)未達(dá)到平衡,升高溫度,反應(yīng)速率加快,CH3OH時(shí)空收率增大,當(dāng)溫度較高時(shí),反應(yīng)速率較快,反應(yīng)達(dá)到平衡,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CH3OH的轉(zhuǎn)化率減小,CH3OH時(shí)空收率減小。

2.★★★溴及溴的化合物在生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)中用途廣泛,工業(yè)上制備Br2的原理為4HBr(g)+O2(g)2Br2(g)+2H2O(g)ΔH1=-338kJ·mol-1。回答下列問題:(1)將一定量的HBr(g)和O2(g)混合均勻,再分別以不同起始流速通入反應(yīng)器中,在450℃、475℃和500℃下反應(yīng),通過檢測單位時(shí)間內(nèi)的流出氣繪制HBr轉(zhuǎn)化率曲線(較低流速下轉(zhuǎn)化率可近似為平衡轉(zhuǎn)化率)。①圖中其他條件相同,較高流速時(shí),T3溫度下的轉(zhuǎn)化率大于T1溫度下的,原因是T3溫度更高,反應(yīng)速率更快,故單位時(shí)間內(nèi)溴化氫的轉(zhuǎn)化率更高。

②比較圖1和圖2可知,溫度相同、投料比n(HBr)∶n(O2)不變,隨著HBr流速增大,HBr轉(zhuǎn)化率降低的原因是其他條件不變,HBr流速增大,通過HBr總量增大,HBr轉(zhuǎn)化率降低。

(2)一定溫度下,向反應(yīng)器中充入4molHBr(g)和1molO2(g)發(fā)生反應(yīng),測得混合氣體中Br2(g)體積分?jǐn)?shù)與壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3所示。已知:Br2的沸點(diǎn)為58.8℃。當(dāng)壓強(qiáng)大于p0MPa時(shí),隨著壓強(qiáng)增大,Br2(g)體積分?jǐn)?shù)急劇減小的原因是隨著壓強(qiáng)增大,Br2(g)液化。

規(guī)則7化學(xué)速率平衡類理論問題的規(guī)范描述1.【解析】(1)反應(yīng)Ⅰ是放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CH3OH的轉(zhuǎn)化率減小,選擇性減小,則表示CH3OH選擇性的曲線是L1,L2代表CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線;反應(yīng)Ⅱ是吸熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)的程度大于反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)的程度,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大。(2)CH3OH時(shí)空收率隨溫度升高先增大后減小的原因是溫度較低時(shí),反應(yīng)速率較慢,反應(yīng)未達(dá)到平衡,升高溫度,反應(yīng)速率加快,CH3OH時(shí)空收率增大,當(dāng)溫度較高時(shí),反應(yīng)速率較快,反應(yīng)達(dá)到平衡,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CH3OH的轉(zhuǎn)化率減小,CH3OH時(shí)空收率減小。答案:(1)L1反應(yīng)Ⅱ是吸熱反應(yīng),升高溫度,反應(yīng)Ⅱ正向移動(dòng)的程度大于反應(yīng)Ⅰ逆向移動(dòng)的程度,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的升高而增大(2)溫度較低時(shí),反應(yīng)速率較慢,反應(yīng)未達(dá)到平衡,升高溫度,反應(yīng)速率加快,CH3OH時(shí)空收率增大,當(dāng)溫度較高時(shí),反應(yīng)速率較快,反應(yīng)達(dá)到平衡,升高溫度,平衡逆向移動(dòng),CH3OH的轉(zhuǎn)化率減小,CH3OH時(shí)空收率減小2.【解析】(1)①T1=450℃、T2=475℃、T3=500℃,由圖可知,較高流速時(shí)反應(yīng)沒有達(dá)到平衡狀態(tài),升高溫度,反應(yīng)速率加快,單位時(shí)間內(nèi)HBr轉(zhuǎn)化率增大,所以T3溫度下的轉(zhuǎn)化率大于T1溫度下的轉(zhuǎn)化率;②其他條件不變的情況下,隨著H