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文檔簡介
專題12反應速率與平衡圖象分析瓶頸目錄目錄第一部分易錯點剖析易錯典題避錯攻略舉一反三易錯點1不能正確分析速率—時間圖像易錯點2不能正確分析速率—溫度(壓強)圖像易錯點3不能正確分析時間-濃度或物質的量圖象易錯點4不能正確分析轉化率(或百分含量)—時間—溫度(或壓強)圖象易錯點5不能正確分析恒溫線或恒壓線圖象易錯點易錯點6不能正確分析化工生產(chǎn)中復雜圖象第二部分易錯題闖關易錯點1不能正確分析速率—時間圖像易錯典題【例1】(2023?海南卷,13)工業(yè)上苯乙烯的生產(chǎn)主要采用乙苯脫氫工藝:C6H5CH2CH3(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g)。某條件下無催化劑存在時,該反應的正、逆反應速率v隨時間t的變化關系如圖所示。下列說法正確的是()A.曲線①表示的是逆反應的v-t關系B.t2時刻體系處于平衡狀態(tài)C.反應進行到t1時,QK(Q為濃度商)D.催化劑存在時,v1、v2都增大【錯因分析】未達到平衡的曲線誤認為是平衡時的曲線。如根據(jù)下面圖像判斷某反應正反應為放熱反應還是吸熱反應時,從o—a—b階段,誤認為升高溫度,生成物濃度增大,反應向正反應方向進行,所以該正反應為吸熱反應。該錯誤結論的得出原因在于o—a—b階段時,該反應并沒有達到平衡狀態(tài),b點為平衡時狀態(tài),通過b—c階段可以得出,在平衡狀態(tài)下,若升高溫度,生成物濃度減少,平衡逆向移動,所以該反應的正反應為放熱反應。避錯攻略【方法總結】化學反應速率的有關圖象問題分析技巧:1.看起點:分清反應物和生成物,濃度減小的是反應物,濃度增大的是生成物,生成物多數(shù)以原點為起點。2.看變化趨勢:分清正反應和逆反應,分清放熱反應和吸熱反應。升高溫度時,v(吸)>v(放)。3.看終點:分清消耗濃度和增生濃度。反應物的消耗濃度與生成物的增生濃度之比等于反應方程式中各物質的計量數(shù)之比。4.對于時間—速度圖象,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”。比如增大反應物濃度V正突變,V逆漸變;升高溫度,V吸熱大增,V放熱小增;使用催化劑,V正和V逆同等程度突變?!局R鏈接】1.“斷點”類v-t圖像圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低適合正反應為放熱的反應適合正反應為吸熱的反應壓強增大減小增大減小適合正反應為氣體物質的量增大的反應適合正反應為氣體物質的量減小的反應2.“漸變”類v-t圖像圖像分析結論t1時v′正突然增大,v′逆逐漸增大;v′正>v′逆,平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變,增大反應物的濃度t1時v′正突然減小,v′逆逐漸減??;v′逆>v′正,平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變,減小反應物的濃度t1時v′逆突然增大,v′正逐漸增大;v′逆>v′正,平衡向逆反應方向移動t1時其他條件不變,增大生成物的濃度t1時v′逆突然減小,v′正逐漸減??;v′正>v′逆,平衡向正反應方向移動t1時其他條件不變,減小生成物的濃度3.“平臺”類v-t圖像圖像分析結論t1時v′正、v′逆均突然增大且v′正=v′逆,平衡不移動t1時其他條件不變使用催化劑t1時其他條件不變增大反應體系的壓強且m+n=p+q(反應前后氣體體積無變化)t1時v′正、v′逆均突然減小且v′正=v′逆,平衡不移動t1時其他條件不變,減小反應體系的壓強且m+n=p+q(反應前后氣體體積無變化)4.全程速率—時間圖像例如:Zn與足量鹽酸的反應,化學反應速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖所示情況。原因:(1)AB段(v增大),反應放熱,溶液溫度逐漸升高,v增大。(2)BC段(v減小),溶液中c(H+)逐漸減小,v減小。舉一反三【變式1-1】向初始溫度為的絕熱恒容密閉容器中通入一定量NO與的混合氣體,在一定條件下發(fā)生反應:,正反應速率隨時間變化的曲線如圖所示。下列說法錯誤的是()A.該反應是放熱反應,當容器溫度不變時,反應達平衡狀態(tài)B.a(chǎn)點不是平衡狀態(tài),仍會增多C.平衡后,壓縮容器體積平衡會正向移動,但平衡常數(shù)K不變D.其他條件不變,若在的恒溫恒容密閉容器中進行上述反應,NO的平衡轉化率增大【變式1-2】向絕熱恒容密閉容器中通入和兩種氣體,在一定條件下發(fā)生反應,正反應速率隨時間變化的曲線如圖所示,下列說法正確的是()A.該反應能夠在任何溫度下自發(fā)進行B.該反應的正反應活化能大于逆反應的活化能C.點后平衡向逆反應方向移動D.逆反應速率點小于點易錯點2不能正確分析速率—溫度(壓強)圖像易錯典題【例2】(2024·湖南長沙·模擬預測)據(jù)報道,在300℃、70MPa下由二氧化碳與氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實:2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。在2L的密閉容器中充入1molCO2和2molH2模擬此反應,CO2和CH3CH2OH的消耗速率(v)與溫度(T)的關系如圖所示,下列說法正確的是()A.A、B、C、D四點對應的狀態(tài)下,只有A點反應達到了平衡B.在一定條件下,升高溫度可以提高氫氣的平衡轉化率C.相同條件下,反應達平衡后,向容器中再充入1.6molCO2和3.2molH2,再次平衡后混合氣體的平均摩爾質量增大D.從平衡混合氣體中分離出CH3CH2OH(g)和H2O(g),可以使平衡正向移動,反應速率增大【錯因分析】(1)混淆變量關系?溫度與壓強影響混淆?:溫度變化影響所有反應速率,而壓強僅影響氣體反應。若將溫度對速率的影響誤歸因于壓強,會導致分析錯誤。?催化劑與壓強混淆?:催化劑同倍改變正逆速率,但若誤認為壓強變化,會錯誤預測平衡移動。(2)誤讀圖像細節(jié)?平衡點與未平衡點混淆?:如將未達平衡的點誤判為平衡狀態(tài),會錯誤分析反應方向。?曲線變化趨勢誤讀?:如忽略“先拐先平”原則(先出現(xiàn)拐點的曲線代表更高溫度或壓強),會錯誤判斷反應條件。(3)忽略圖像中的特殊點?起點、轉折點、交點忽略?:如忽略圖像中濃度突變點(如t1時改變壓強),會錯誤分析反應速率變化。?拐點與平衡點混淆?:如將拐點誤判為平衡點,會錯誤分析反應方向。(4)忽略圖像中的特殊線?恒溫線(恒壓線)忽略?:如忽略恒溫線中轉化率與壓強的關系,會錯誤判斷反應類型。?特殊線(如L線)忽略?:如忽略L線上所有點均為平衡點,會錯誤分析反應方向。避錯攻略【方法總結】曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強等)對正、逆反應速率影響的變化趨勢及變化幅度。如圖中交點A是平衡狀態(tài),壓強增大,正反應速率增大得快,平衡正向移動?!局R鏈接】1.對于速率~溫度曲線,溫度改變后,吸熱反應速率變化大,放熱反應速率變化小。即吸熱大變,放熱小變。以mA+nBpC+qD;△H=Q為例2.對于速率~壓強曲線,壓強改變后,氣體體積之和大的一側反應速率變化大,氣體體積之和小的一側反應速率變化小。以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g);△H=Q為例舉一反三【變式2-1】可逆反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(s)△H=-QkJ/mol,在恒容容器中發(fā)生反應,當其它條件不變時,C在混合物中的含量與溫度(T)的關系如圖1所示,反應速率(v)與壓強(p)的關系如圖2所示。據(jù)圖分析,以下說法正確的是()A.T1<T2,Q<0B.增大壓強,B的轉化率減小C.當反應達到平衡時,混合氣體的密度不再變化D.a(chǎn)+b>c+d【變式2-2】一定壓強下,向10L密閉容器中充入和,發(fā)生反應:。與的消耗速率(v)與溫度(T)的關系如圖,下列說法正確的是()A.A、B、C、D四點中只有B、D點達到平衡狀態(tài)B.正反應的活化能大于逆反應的活化能C.D.300℃,反應達平衡后縮小容器體積,各物質濃度不變易錯點3不能正確分析時間-濃度或物質的量圖像易錯典題【例3】(2025·廣西卷,13,3分)常溫下,濃度均為1×10-3mol·Lˉ1的HClO和ClO2-混合溶液體系,存在競爭反應:I.HClO+2ClO2-+H+H2O+Cl-+2ClO2II.HClO+ClO2-H++Cl-+ClO3-初始pH=2.5的條件下,含氯微粒的濃度隨時間的變化曲線如圖(忽略其他反應)。下列說法正確的是()A.曲線②表示的微粒為ClO3-B.0~2s內,c(H+)逐漸減小C.0~2s內,v(HClO)=2.9×10-4mol·L-1·s-1D.體系中v正I(HClO):v逆(ClO2)=1:2時,反應I達到平衡狀態(tài)【錯因分析】混淆反應進程?:轉折點(如n點)代表反應結束,但學生可能誤認為反應物完全消失,忽略生成物質量變化。?忽略多反應疊加?:復雜反應中,一個反應的終點可能是另一個反應的起點,容易漏掉中間過程。避錯攻略【方法總結】某溫度時,在定容(VL)容器中,X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。(1)由圖像得出的信息X、Y是反應物,Z是產(chǎn)物。t3s時反應達到平衡狀態(tài),X、Y并沒有全部反應,該反應是可逆反應。0~t3s時間段:Δn(X)=n1-n3mol,Δn(Y)=n2-n3mol,Δn(Z)=n2mol。(2)根據(jù)圖像可進行如下計算某物質的平均速率、轉化率,如v(X)=eq\f(n1-n3,V·t3)mol·L-1·s-1;Y的轉化率=eq\f(n2-n3,n2)×100%。②確定化學方程式中的化學計量數(shù)之比,如X、Y、Z三種物質的化學計量數(shù)之比為(n1-n3)∶(n2-n3)∶n2?!局R鏈接】1.識圖:在圖中,一般橫坐標表示時間,縱坐標表示濃度或物質的量等變化,分析圖時要抓住隨著時間的變化曲線的基本走勢問題,其重點及易錯點應抓住曲線的斜率,某一時刻曲線的斜率大小就表示該時刻反應的速率快慢,曲線越陡表示反應的速率越大,曲線越平緩表示反應的速率越小。2.影響因素:①若為溫度變化引起,溫度較高時,反應達平衡所需時間短。②若為壓強變化引起,壓強較大時,反應達平衡所需時間短。③若為是否使用催化劑,使用適宜催化劑時,反應達平衡所需時間短。舉一反三【變式3-1】(2024·安徽卷,12,3分)室溫下,為探究納米鐵去除水樣中SeO42-的影響因素,測得不同條件下SeO42-濃度隨時間變化關系如下圖。實驗序號水樣體積/mL納米鐵質量/mg水樣初始pH①5086②5026③5028下列說法正確的是()A.實驗①中,0~2小時內平均反應速率v(SeO42-)=2.0mol·L-1·h-1B.實驗③中,反應的離子方程式為:2SeO42-+8H+=2Se+4H2OC.其他條件相同時,適當增加納米鐵質量可加快反應速率D.其他條件相同時,水樣初始pH越小,SeO42-的去除效果越好【變式3-2】(2024·湖南·模擬預測)工業(yè)中采用雙環(huán)戊二烯解聚法合成環(huán)戊二烯,反應為(g)2(g)ΔH。將3mol雙環(huán)戊二烯通入恒溫、容積為1L的恒容密閉容器中,分別在T1和T2溫度下進行反應,起始壓強分別為p1和p2,n(雙環(huán)戊二烯)、n(環(huán)戊二烯)隨時間t的變化關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.T1>T2B.ΔH>0C.T2溫度下,當容器總壓強p=1.5p2時v正>v逆D.與恒溫相比,絕熱條件下的平衡常數(shù)小易錯點4不能正確分析轉化率(或百分含量)—時間—溫度(或壓強)圖象易錯典題【例4】(2023?湖南卷,13)向一恒容密閉容器中加入1molCH4和一定量的H2O,發(fā)生反應:CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。CH4的平衡轉化率按不同投料比隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是()A.x1<x2B.反應速率:v正b<vc正C.點a、b、c對應的平衡常數(shù):Ka<Kb=KcD.反應溫度為,當容器內壓強不變時,反應達到平衡狀態(tài)【錯因分析】“先拐先平”與速率快慢的誤區(qū):在反應速率與化學平衡圖像中,我們容易錯誤認為曲線先出現(xiàn)拐點,則反應速率一定快,由此得出反應溫度或壓強、濃度一定大等錯誤觀點。正確的分析應該是先出現(xiàn)拐點,先平衡,即常說的“先拐先平”,但比較反應速率快慢時,應該依據(jù)曲線斜率的大小,斜率大,反應速率快,如下面圖像,盡管曲線b先平衡,但其反應速率小于曲線a對應的速率。避錯攻略【方法總結】1.思維建模2.解題步驟第一步:看特點。即分析可逆反應方程式,觀察物質的狀態(tài)、氣態(tài)物質分子數(shù)的變化(正反應是氣體分子數(shù)增大的反應,還是氣體分子數(shù)減小的反應)、反應熱(正反應是放熱反應,還是吸熱反應)等。第二步:識圖像。即識別圖像類型,一看“面”(理清橫坐標、縱坐標表示的含義);二看“線”(分析曲線的走向和變化趨勢,它與橫坐標、縱坐標的關系);三看“點”(重點分析特殊點——起點、拐點、交點、終點的含義);四看是否要作輔助線(如等溫線、等壓線等),五看定量圖像中有關量的多少問題。第三步:聯(lián)想化學反應速率、化學平衡移動原理,特別是影響因素及使用前提條件等。利用規(guī)律“先拐先平,數(shù)值大”判斷,即曲線先出現(xiàn)拐點,先達到平衡,其溫度、壓強越大。第四步:圖表與原理整合。逐項分析圖表,重點看圖表是否符合可逆反應的特點、化學反應速率和化學平衡原理。【知識鏈接】1.識圖:(α表示反應物的轉化率,c表示反應物的平衡濃度)圖①,若p1>p2>p3,則正反應為氣體體積減小的反應,ΔH<0;圖②,若T1>T2,則正反應為放熱反應。2.規(guī)律:(1)“定一議二”原則:可通過分析相同溫度下不同壓強時反應物A的轉化率大小來判斷平衡移動的方向,從而確定反應方程式中反應物與產(chǎn)物氣體物質間的系數(shù)的大小關系。如乙中任取兩條壓強曲線研究,壓強增大,αA增大,平衡正向移動,正反應為氣體體積減小的反應,甲中任取一曲線,也能得出結論。(2)通過分析相同壓強下不同溫度時反應物A的轉化率的大小來判斷平衡移動的方向,從而確定反應的熱效應。如利用上述分析方法,在甲中作垂直線,乙中任取一曲線,即能分析出正反應為放熱反應。3.化學平衡圖像中的拐點“先拐先平數(shù)值大”。在化學平衡圖像中,先出現(xiàn)拐點的反應則先達到平衡,先出現(xiàn)拐點的曲線表示的溫度較高(如圖Ⅰ中T2>T1)、壓強較大(如圖Ⅱ中p2>p1)或使用了催化劑(如圖Ⅲ中a使用了催化劑)。①表示T2>T1,正反應是放熱反應,升高溫度,平衡逆向移動。②表示p2>p1,反應物A的轉化率減小,說明正反應是氣體體積增大的反應,增大壓強,平衡逆向移動。③生成物C的百分含量不變,說明平衡不發(fā)生移動,但反應速率a>b,故a使用了催化劑;也可能該反應是反應前后氣體體積不變的可逆反應,a增大了壓強(即壓縮體積)。舉一反三【變式4-1】(2025?山東卷,10,2分)在恒容密閉容器中,Na2SiF6(s)熱解反應所得固相產(chǎn)物和氣相產(chǎn)物均為含氟化合物。平衡體系中各組分物質的量隨溫度的變化關系(實線部分)如圖所示。已知:T2溫度時,Na2SiF6(s)完全分解;體系中氣相產(chǎn)物在T1、T3溫度時的分壓分別為p1、p3。下列說法錯誤的是()A.a(chǎn)線所示物種為固相產(chǎn)物B.T1溫度時,向容器中通入N2,氣相產(chǎn)物分壓仍為p1C.p3小于T3溫度時熱解反應的平衡常數(shù)KpD.T1溫度時、向容器中加入b線所示物種,重新達平衡時逆反應速率增大【變式4-2】(2023?江蘇卷,13,3分)二氧化碳加氫制甲烷過程中的主要反應為CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-164.7kJ·mol?1CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol?1在密閉容器中,、時,CO2平衡轉化率、在催化劑作用下反應相同時間所測得的CO2實際轉化率隨溫度的變化如題圖所示。CH4的選擇性可表示為。下列說法正確的是()A.反應2CO(g)+2H2(g)=CO2(g)+CH4(g)的焓變ΔH=-205.9kJ·mol?1B.CH4的平衡選擇性隨著溫度的升高而增加C.用該催化劑催化二氧化碳反應的最佳溫度范圍約為480~530℃D.450℃時,提高的值或增大壓強,均能使平衡轉化率達到X點的值易錯點5不能正確分析恒溫線或恒壓線圖象易錯典題【例5】(2025?山東卷,10,3分)在恒容密閉容器中,Na2SiF6(s)熱解反應所得固相產(chǎn)物和氣相產(chǎn)物均為含氟化合物。平衡體系中各組分物質的量隨溫度的變化關系(實線部分)如圖所示。已知:T2溫度時,Na2SiF6(s)完全分解;體系中氣相產(chǎn)物在T1、T3溫度時的分壓分別為p1、p3。下列說法錯誤的是()A.a(chǎn)線所示物種為固相產(chǎn)物B.T1溫度時,向容器中通入N2,氣相產(chǎn)物分壓仍為p1C.p3小于T3溫度時熱解反應的平衡常數(shù)KpD.T1溫度時、向容器中加入b線所示物種,重新達平衡時逆反應速率增大【錯因分析】(1)?概念混淆:分不清“恒溫”與“恒壓”的控制條件?將“恒溫”圖像誤認為是“恒壓”圖像,或反之;誤認為圖像中“斜率變化”或“平臺”是由溫度或壓強變化引起,而忽視題干明確給出的“恒溫”或“恒壓”前提。(2)圖像解讀錯誤:忽略坐標軸物理意義與曲線趨勢的因果關系?看到“曲線向上傾斜”就認為“反應正向進行”,而未結合具體反應方程式判斷壓強/溫度對平衡移動的影響;混淆“速率-時間圖”與“轉化率-壓強圖”中曲線的含義。(3)?對“恒壓”條件下體積可變的特性認識不足?在恒壓圖中,誤認為容器體積不變,導致對濃度、壓強變化的判斷錯誤。例如:恒壓條件下升溫,氣體體積膨脹,但學生仍按“恒容”模型計算濃度變化(4)?忽視圖像中的“交點”“拐點”“平臺”等關鍵信息?忽略圖像中曲線交點代表“平衡狀態(tài)相同”或“轉化率相等”,誤認為是“反應停止”;對“恒溫線”中多條曲線的“交叉”現(xiàn)象(如不同催化劑下的速率曲線)缺乏分析能力。避錯攻略【方法總結】“定一議二”。在化學平衡圖像中,包括縱坐標、橫坐標和曲線所表示的三個變量,分析方法是確定其中一個變量,討論另外兩個變量之間的關系。如圖Ⅰ中確定壓強為105Pa或107Pa,則生成物C的百分含量隨溫度T的升高而逐漸減小,說明正反應是放熱反應;再確定溫度T不變,做橫軸的垂線,與壓強線出現(xiàn)兩個交點,分析生成物C的百分含量隨壓強p的變化可以發(fā)現(xiàn),增大壓強,生成物C的百分含量增大,說明正反應是氣體體積減小的反應。同理分析圖Ⅱ。【知識鏈接】1.化學平衡與反應進程“折線圖”(1)溫度對化學平衡的影響(C%指生成物的百分含量,B%指反應物的百分含量)(2)壓強對化學平衡的影響(C%指生成物的百分含量,B%指反應物的百分含量)(3)催化劑對化學平衡的影響(C%指生成物的百分含量,B%指反應物的百分含量)2.化學平衡與等壓(或等溫)線圖中α表示反應物的轉化率,n表示反應物的平衡物質的量。(1)圖①,若p1>p2>p3,則正反應為氣體的總體積減小的反應,ΔH<0;(2)圖②,若T1>T2,則正反應為放熱反應,氣體的總體積增大。3.兩類特殊平衡圖像(1)對于化學反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),M點前,表示從反應開始,v(正)>v(逆);M點為剛達到平衡點;M點后為平衡受溫度的影響情況,即升高溫度,A%增加或C%減少,平衡逆向移動,則有ΔH<0。(2)對于化學反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),L線上所有的點都是平衡點。L線的上方(E點),A%大于此壓強時平衡體系中A%,則E點滿足v(正)>v(逆);同理L線的下方(F點)滿足v(正)<v(逆)。舉一反三【變式5-1】(2025·江蘇卷,13,3分)甘油(C3H8O3)水蒸氣重整獲得H2過程中的主要反應:反應ⅠC3H8O3(g)=3CO(g)+4H2(g)ΔH反應ⅡCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)ΔH反應ⅢCO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)ΔH1.0×105Pa條件下,1molC3H8O3和9molH2O發(fā)生上述反應達平衡狀態(tài)時,體系中CO、H2、CO2和CH4的物質的量隨溫度變化的理論計算結果如圖所示。下列說法正確的是()A.550℃時,H2O的平衡轉化率為20%B.550℃反應達平衡狀態(tài)時,n(CO2):n(CO)=11:25C.其他條件不變,在400~550℃范圍,平衡時H2O的物質的量隨溫度升高而增大D.其他條件不變,加壓有利于增大平衡時H2的物質的量【變式5-2】(2025·湖南邵陽三模)在恒容密閉容器中發(fā)生反應:
,測得的平衡轉化率與起始投料比[,分別為、、]、溫度關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.B.曲線代表的投料比為C.若下,測得點對應的總壓強為,則分壓D.保持不變,向點反應體系中再加入和,平衡后轉化率小于易錯點6不能正確分析化工生產(chǎn)中復雜圖象易錯典題【例6】(2024·湖南卷,14,3分)恒壓下,向某密閉容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g,發(fā)生如下反應:主反應:CH3OH(g)+CO(g)=CH3COOH(g)ΔH1副反應:CH3OH(g)+CH3COOH(g)=CH3COOCH3(g)+H2O(g)ΔH2在不同溫度下,反應達到平衡時,測得兩種含碳產(chǎn)物的分布分數(shù)隨投料比x(物質的量之比)的變化關系如圖所示,下列說法正確的是()A.投料比x代表B.曲線c代表乙酸的分布分數(shù)C.ΔH1,ΔH2D.L、M、N三點的平衡常數(shù):K(L)=K(M)K(N)【錯因分析】中學化學試題中分析化工生產(chǎn)復雜圖象的易錯原因,主要可以歸納為以下幾點:(1)?審題不細致,忽略關鍵信息部分學生未通讀全題,斷章取義,導致分析不全面。粗心大意,誤解題意,如將“由大到小”看成“由小到大”。遇到新情境題時緊張,未能全面理解題意就動筆答題。(2)?圖像分析能力不足對圖像中的“兩軸、三點”(坐標軸、趨勢、變化點)掌握不牢,無法準確識別反應物、生成物及反應過程。忽略圖像的標題、標注及關鍵詞,導致無法快速抓住核心內容。缺乏對常見實驗裝置圖、物質變化圖象的熟悉度,影響解題效率。(3)?知識綜合運用能力欠缺對化學方程式、速率平衡曲線等基礎知識的掌握不扎實,無法將圖像與化學原理有效結合。在解決復雜圖像題時,無法從簡到繁逐步分析,導致思考難度增加。(4)?心理因素與習慣問題定勢干擾,遇到“熟題”或“重現(xiàn)題”時,不顧條件與問題的微妙變化,動筆就寫。審題過程簡縮,未養(yǎng)成認真審題的習慣,導致誤解題意。避錯攻略【方法總結】化工生產(chǎn)中的速率和平衡圖像分析策略除通過圖像獲取有用信息和對獲取的信息進行加工處理外,還需注意以下4點:(1)曲線上的每個點是否都達到平衡:往往需要通過曲線的升降趨勢或斜率變化來判斷,如果還未達到平衡則不能使用平衡移動原理,只有達到平衡以后的點才能應用平衡移動原理。(2)催化劑的活性是否受溫度的影響:不同的催化劑因選擇性不同受溫度的影響也會不同。一般來說,催化劑的活性在一定溫度下最高,低于或高于這個溫度都會下降。(3)不同的投料比對產(chǎn)率也會造成影響:可以采用定一議二的方法,根據(jù)相同投料比下溫度或壓強的改變對產(chǎn)率的影響或相同溫度或壓強下改變投料比時平衡移動的方向進行判斷,確定反應的吸放熱或化學計量數(shù)之和的大小。(4)考慮副反應的干擾或影響:往往試題會有一定的信息提示,尤其溫度的改變影響較大?!局R鏈接】化工生產(chǎn)中的復雜平衡圖像分析(1)曲線上的每個點是否都達到平衡:往往需要通過曲線的升降趨勢或斜率變化來判斷,如果還未達到平衡則不能使用平衡移動原理,只有達到平衡以后的點才能應用平衡移動原理。如下圖中虛線表示單位時間內A的產(chǎn)率隨溫度的升高先增大后減小,先增大的原因是P點之前反應尚未達到平衡,隨溫度的升高,反應速率增大,故單位時間內A的產(chǎn)率增大。(2)催化劑的活性是否受溫度的影響:不同的催化劑因選擇性不同受溫度的影響也會不同。一般來說,催化劑的活性在一定溫度下最高,低于或高于這個溫度都會下降。如上圖,250~300℃時,溫度升高而B的生成速率降低,原因是溫度超過250℃時,催化劑的催化效率降低。(3)不同的投料比對產(chǎn)率也會造成影響:可以采用定一議二的方法,根據(jù)相同投料比下溫度或壓強的改變對產(chǎn)率的影響或相同溫度或壓強下改變投料比時平衡移動的方向進行判斷,確定反應的吸放熱或系數(shù)和的大小。如下圖,對于反應2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)。當投料比一定時,溫度越高,CO2的轉化率越低,所以升溫,平衡逆向移動,正反應為放熱反應。若溫度不變,提高投料比[n(H2)/n(CO2)],則提高了二氧化碳的轉化率。5.速率、平衡綜合圖像溫度為T時,對于密閉容器中的反應:A(g)+B(g)C(s)+xD(g)ΔH>0A、B、D物質的量濃度隨時間的變化如圖所示:據(jù)此圖可以分析出x的大小,某一段時間內的反應速率v(A)、v(B)或v(D),可以求出該溫度下反應的平衡常數(shù),可以分析出15min時的條件變化等。舉一反三【變式6-1】(2023·重慶卷)逆水煤氣變換體系中存在以下兩個反應:反應Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)反應Ⅱ:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)在恒容條件下,按V(CO2)∶V(H2)=1∶1投料比進行反應,平衡時含碳物質體積分數(shù)隨溫度的變化如圖所示。下列說法正確的是()A.反應Ⅰ的ΔH<0,反應Ⅱ的ΔH>0B.M點反應Ⅰ的平衡常數(shù)K<1C.N點H2O的壓強是CH4的3倍D.若按V(CO2)∶V(H2)=1∶2投料,則曲線之間交點位置不變【變式6-2】二甲醚(CH3OCH3)是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ挠袡C化工產(chǎn)品和潔凈燃料。CO2加氫制二甲醚的反應體系中,主要發(fā)生反應的熱化學方程式為反應Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2kJ·mol-1反應Ⅱ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.5kJ·mol-1反應Ⅲ:2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH=-23.5kJ·mol-1在2MPa,起始投料eq\f(nH2,nCO2)=3時,CO2的平衡轉化率及CO、CH3OCH3、CH3OH的平衡體積分數(shù)隨溫度變化如圖所示。下列有關說法正確的是()A.反應2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)的ΔH=-73.0kJ·mol-1B.圖中X表示COC.為提高二甲醚的產(chǎn)率,需要研發(fā)在低溫區(qū)的高效催化劑D.溫度從553K上升至573K時,反應Ⅰ消耗的CO2少于反應Ⅱ生成的CO21.在恒溫恒容的密閉容器中通入一定量的和,發(fā)生反應:A(g)+2B(g)3C(g)+D(l),下圖是的正反應速率隨時間變化的示意圖。下列說法正確的是()A.反應物A的濃度:a點小于b點B.a(chǎn)~c段速率加快的原因可能是生成物對反應起催化作用C.曲線上的c點表示反應達到平衡狀態(tài)D.若段和段時間相等,則的轉化率:段大于段2.(2024·遼吉黑卷,10,3分)異山梨醇是一種由生物質制備的高附加值化學品,150℃時其制備過程及相關物質濃度隨時間變化如圖所示,15h后異山梨醇濃度不再變化。下列說法錯誤的是()A.時,反應②正、逆反應速率相等B.該溫度下的平衡常數(shù):①>②C.0~3h平均速率(異山梨醇)0.014mol·kg-l·h-lD.反應②加入催化劑不改變其平衡轉化率3.(2024·海南卷,7,2分)已知298K,101kPa時,CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH3=-49.5kJ·mol?1。該反應在密閉的剛性容器中分別于T1、T2溫度下進行,CO2的初始濃度為,c(CO2)-t關系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.T1>T2B.T1下反應達到平衡時c(CH3OH)=0.15mol·L-1C.使用催化劑1的反應活化能比催化劑2的大D.使用催化劑2和催化劑3的反應歷程相同4.(2025·安徽卷,11,3分)恒溫恒壓密閉容器中,t=0時加入,各組分物質的量分數(shù)x隨反應時間t變化的曲線如圖(反應速率,k為反應速率常數(shù))。下列說法錯誤的是()A.該條件下B.0~t1時間段,生成M和N的平均反應速率相等C.若加入催化劑,k1增大,k2不變,則x1和xM、平衡均變大D.若A(g)→M(g)和A(g)→N(g)均為放熱反應,升高溫度則xA、平衡變大5.研究之間的轉化對控制大氣污染具有重要意義,已知:。如圖所示,在恒容密閉容器中,反應溫度為時,和隨t變化曲線分別為Ⅰ、Ⅱ,改變溫度到,隨t變化為曲線Ⅲ。下列判斷正確的是()A.反應速率B.溫度C.升高溫度,正向反應速率增加,逆向反應速率減小D.溫度和下,反應分別達到平衡時,前者小6.(2024·山東卷,15,4分)(雙選)逆水氣變換反應:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH。一定壓力下,按CO2,H2物質的量之比n(CO2):n(H2)=1:1投料,T1、T2溫度時反應物摩爾分數(shù)隨時間變化關系如圖所示。已知該反應的速率方程為v=kc0.5(H2)c(CO2),T1、T2溫度時反應速率常數(shù)k分別為k1、k2。下列說法錯誤的是()A.k1>k2B.T1、T2溫度下達平衡時反應速率的比值:C.溫度不變,僅改變體系初始壓力,反應物摩爾分數(shù)隨時間的變化曲線不變D.T2溫度下,改變初始投料比例,可使平衡時各組分摩爾分數(shù)與T1溫度時相同7.(2024·重慶卷,14,3分)醋酸甲酯制乙醇的反應為:CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH3CH2OH(g)+CH3OH(g)。三個恒容密閉容器中分別加入醋酸甲酯和氫氣,在不同溫度下,反應t分鐘時醋酸甲酯物質的量n如圖所示。下列說法正確的是()A.該反應的ΔHB.容器甲中平均反應速率C.容器乙中當前狀態(tài)下反應速率v正v逆D.容器丙中乙醇的體積分數(shù)為8.(2025·浙江部分高中高三開學考試)水在超臨界狀態(tài)下呈現(xiàn)許多特殊的性質。一定實驗條件下,測得乙醇的超臨界水氧化結果如圖甲、乙所示,其中x為以碳元素計的物質的量分數(shù),t為反應時間。下列說法錯誤的是()A.乙醇的超臨界水氧化過程中,CO是中間產(chǎn)物,CO2是最終產(chǎn)物B.乙醇的超臨界水氧化過程中經(jīng)歷兩步反應,第一步速率較快,第二步較慢C.隨溫度升高,峰值出現(xiàn)的時間提前且峰值更高,說明乙醇的氧化速率比CO氧化速率的增長幅度更大D.T=550℃條件下,3s~8s區(qū)間乙醇的超臨界水氧化過程中,v(乙醇)、v(CO)、v(CO2)的數(shù)值關系為2v(乙醇)-v(CO)=v(CO2)9.(2025·山東濰坊一模)以物質的量之比為向恒壓密閉容器中充入X、Y,發(fā)生反應,相同時間內測得Z的產(chǎn)率和Z在不同溫度下的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關系如圖所示。下列說法正確的是()A.據(jù)圖像分析,該反應是吸熱反應B.Q點是最高點,Q點為平衡狀態(tài)C.M、N點反應物分子的有效碰撞幾率不同D.從M點到P點
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