高考化学总复习提升方案化学速率平衡图表分析与数据处理Word文档下载推荐.docx

高考化学总复习提升方案化学速率平衡图表分析与数据处理Word文档下载推荐.docx

《高考化学总复习提升方案化学速率平衡图表分析与数据处理Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考化学总复习提升方案化学速率平衡图表分析与数据处理Word文档下载推荐.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

①看懂图像：

看图像要五看。

一看面，即看清横坐标和纵坐标；

二看线，即看线的走向、变化趋势；

三看点，即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等；

四看要不要作辅助线、如等温线、等压线；

五看定量图像中有关量的多少。

②联想规律：

联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。

③推理判断：

结合题中给定的化学反应和图像中的相关信息，根据有关知识规律分析作出判断。

考点指导1　化学平衡中的表格数据处理

【典例1】硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：

O2NC6H4COOC2H5＋OH－

O2NC6H4COO－＋C2H5OH

两种反应物的初始浓度均为0.050mol·

L－1，15℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示，回答下列问题：

t/s

120

180

240

330

530

600

700

800

α/%

33.0

41.8

48.8

58.0

69.0

70.4

71.0

（1）列式计算该反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率____________________、________________________；

比较两者大小可得出的结论是___________________________________________。

（2）列式计算15℃时该反应的平衡常数___________________________________。

（3）为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可采取的措施有_______________________________________________________

（要求写出两条）。

【解题指南】　解答本题时应注意以下两点：

（1）表格数据的处理。

（2）化学反应速率及化学平衡移动的影响因素。

（3）化学平衡常数的应用。

解析　

（1）120s转化率为33.0%，180s转化率为41.8%，240s转化率为48.8%，则120～180s反应速率v＝[0.050mol·

L－1×

（41.8%－33.0%）]/（180s－120s）≈7.3×

10－5mol·

L－1·

s－1，则180～240s反应速率v＝[0.050mol·

（48.8%－41.8%）]/（240s－180s）≈5.8×

s－1，相同时间段内平均速率减小，主要原因是随着反应进行，反应物浓度逐渐减小，反应速率逐渐减小；

（2）根据表格数据，转化率为71.0%就不再发生变化，即达到化学平衡状态，则化学平衡常数K＝

＝

（0.050mol·

71.0%）2/[0.050mol·

（1－71.0%）]2＝（71/29）2≈6.0；

（3）提高反应物的转化率，是使化学平衡向正反应方向移动，除了控制温度外，根据化学反应特点（溶液间进行的反应），压强不能改变平衡，因此可以增大另一种反应物的浓度提高转化率，还可以减少生成物浓度（即移走生成物）增大反应物的转化率。

答案　

（1）v＝

＝7.3×

s－1

v＝

≈5.8×

随着反应的进行，反应物浓度降低，反应速率减慢

（2）K＝

≈6.0或K≈

＝6.0

（3）增大OH－的浓度、移去生成物

【对点训练】

1.H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。

（1）某小组拟在同浓度Fe3＋的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。

限选试剂与仪器：

30%H2O2、0.1mol·

L－1Fe2（SO4）3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。

①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：

_____________________________________________________________________。

②设计实验方案：

在不同H2O2浓度下，测定________（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。

③设计实验装置，完成如图所示的装置示意图。

④参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；

数据用字母表示）。

　　物理量

实验序号　　　

V[0.1mol·

L－1Fe2（SO4）3]/mL

……

1

a

2

（2）利用图（a）和图（b）中的信息，按下图（c）装置（连通的A、B瓶中已充有NO2气体）进行实验。

可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的________（填“深”或“浅”），其原因是_____________________________________________________________

______________________________________________________________________。

解析　

（1）①过氧化氢在Fe3＋催化下分解成水和O2，根据O元素的化合价变化，可得：

；

②在不同H2O2浓度下，需测定相同时间内，产生氧气的体积的多少，或生成相同体积氧气所需时间的多少。

③可用如图所示装置测定。

④根据“控制变量法”的要求，两个对比实验应使反应混合物中Fe2（SO4）3的浓度相同，H2O2的浓度不同。

（2）由图（a）知，过氧化氢的分解反应为放热反应，由图（b）知NO2转化为N2O4的反应为放热反应，故图（c）中，右侧烧杯温度高于左侧烧杯温度，即B瓶中的温度高于A瓶。

温度升高，平衡2NO2（g）

N2O4（g），向逆反应方向进行，B瓶中的二氧化氮浓度增大，颜色比A瓶颜色深。

答案　

（1）①

②生成相同体积的氧气所需的时间（或相同时间内，生成氧气的体积）

③

④

V（H2O2）/mL

V（H2O）/mL

V（O2）mL

b

2b

e

d

f

或

（2）深　因为过氧化氢分解是放热反应，2NO2（g）

N2O4（g）也是放热反应，所以B瓶温度高于A瓶，温度升高，平衡逆向移动，二氧化氮浓度增大，颜色加深考点指导2　速率、平衡图像分析

【典例2】　煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。

采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。

但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低了脱硫效率。

相关反应的热化学方程式如下：

CaSO4（s）＋CO（g）

CaO（s）＋SO2（g）＋CO2（g）

ΔH1＝218.4kJ·

mol－1（反应Ⅰ）

CaSO4（s）＋4CO（g）

CaS（s）＋4CO2（g）

ΔH2＝－175.6kJ·

mol－1（反应Ⅱ）

请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ能自发进行的反应条件是_____________________________________________________________________。

（2）对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分（B）的平衡压强p（B）代替该气体物质的量浓度c（B），则反应Ⅱ的Kp＝________（用表达式表示）。

（3）假设某温度下，反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。

（4）通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是_____________________________________________________________________。

（5）图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。

则降低该反应体系中SO2生成量的措施有________。

A.向该反应体系中投入石灰石

B.在合适的温度区间内控制较低的反应温度

C.提高CO的初始体积百分数

D.提高反应体系的温度

（6）恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v1＞v2，请在图2中画出反应体系中c（SO2）随时间t变化的总趋势图。

解析　

（1）若反应Ⅰ能自发进行，则有ΔH－TΔS<

0，由于反应Ⅰ的正反应ΔS>

0，ΔH>

0，故要使ΔH－TΔS<

0，则必须在高温下进行。

（2）结合化学平衡常数的定义及题中信息，可知Kp＝

。

（3）反应Ⅰ吸热，产物的能量高于反应物，反应Ⅱ放热，产物的能量低于反应物；

又由于反应Ⅰ速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ，则C项图符合题意。

（4）由于反应Ⅰ产生的SO2和CO2物质的量的比例为1∶1，而反应Ⅱ只产生CO2气体，若SO2和CO2的浓度之比随时间发生变化，则表明两个反应同时发生。

（5）A项，向该反应体系中投入石灰石，分解产生CO2，使反应Ⅰ逆向移动，可降低体系中SO2的生成量，正确；

由图可知，当CO初始体积分数相同时，温度越低，CaS质量分数越高，由此可知，在合适的温度区间内控制较低的反应温度，能减小SO2的生成量，B正确，D错误；

C项，由图可看出，提高CO的初始体积百分数曲线呈上升趋势，CaS的含量升高，生成SO2的量将降低，正确。

（6）随着反应Ⅰ的进行，c（SO2）逐渐增加，当反应Ⅰ刚达到平衡时c（SO2）最大，又由于反应Ⅰ的速率（v1）大于反应Ⅱ的速率（v2），反应Ⅰ先达到平衡，随着反应Ⅱ的进行，CO2的浓度不断增大，使反应Ⅰ平衡逆向移动，SO2的浓度将逐渐减少至反应Ⅱ达到平衡时不再变化，图像见答案。

答案　

（1）高温　

（2）

　（3）C

（4）如果气相中SO2和CO2两种气体的浓度之比随时间发生变化，则表明两个反应同时发生　（5）ABC

（6）

【解题指南】

解答本题时应注意以下四点：

（1）活化能对化学反应速率的影响。

（2）化学平衡常数的多维表示方法

（3）图像的审读及解题信息的获取。

（4）做图能力的训练。

2.乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。

回答下列问题：

（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯（C2H5OSO3H），再水解生成乙醇。

写出相应反应的化学方程式_____________________________________________________________________。

（2）已知：

甲醇脱水反应

2CH3OH（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g）ΔH1＝－23.9kJ·

mol－1

甲醇制烯烃反应

2CH3OH（g）===C2H4（g）＋2H2O（g）ΔH2＝－29.1kJ·

乙醇异构化反应

C2H5OH（g）===CH3OCH3（g）ΔH3＝＋50.7kJ·

则乙烯气相直接水合反应C2H4（g）＋H2O（g）===C2H5OH（g）的ΔH＝________

kJ·

mol－1。

与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是_____________________________________________________________________。

（3）下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系（其中nH2O∶nC2H4＝1∶1）。

①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp＝________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×

物质的量分数）。

②图中压强p1、p2、p3、p4的大小顺序为______________，理由是_____________________________________________________________________。

③气相直接水合法常用的工艺条件为：

磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃、压强6.9MPa，n（H2O）∶n（C2H4）＝0.6∶1。

乙烯的转化率为5%。

若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有________、________。

解析　

（1）乙烯与浓硫酸反应生成C2H5OSO3H，C2H5OSO3H与水反应生成CH3CH2OH，根据原子守恒配平，即可得相应化学方程式：

CH2===CH2＋H2SO4（浓）―→C2H5OSO3H，C2H5OSO3H＋H2O―→C2H5OH＋H2SO4。

（2）2CH3OH（g）===CH3OCH3（g）＋H2O（g）ΔH1＝－23.9kJ·

mol－1　①

mol－1　②

mol－1　③

根据盖斯定律，由①－②－③得：

C2H4（g）＋H2O（g）===C2H5OH（g）ΔH＝－45.5kJ·

浓硫酸具有强腐蚀性，且浓硫酸与有机物反应常伴有副反应，产生SO2、CO2等气体，直接水合反应过程中没有用到浓硫酸，故可有效避免对设备的腐蚀及对环境的污染。

（3）①设开始充入的原料气中，C2H4（g）和H2O（g）的物质的量均为n。

　　　C2H4（g）＋H2O（g）===C2H5OH（g）

开始（mol）nn0

转化（mol）20%n20%n20%n

平衡（mol）80%n80%n20%n

平衡混合气中C2H4（g）、H2O（g）、C2H5OH（g）的物质的量分数依次为：

、

根据题意，将数据代入化学平衡常数表达式，Kp＝

②C2H4（g）＋H2O（g）

C2H5OH（g）是一个气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，C2H4的转化率提高，所以p4>

p3>

p2>

p1。

③依据反应特点及平衡移动原理，提高乙烯转化率还可以增大H2O与C2H4的比例，或将乙醇及时液化分离出去等。

答案　

（1）CH2===CH2＋H2SO4（浓）―→C2H5OSO3H，C2H5OSO3H＋H2O―→C2H5OH＋H2SO4

（2）－45.5　污染小，腐蚀性小等

（3）①

＝0.07（MPa）－1

②p4>

p1　反应分子数减少，相同温度下，压强升高，乙烯转化率提高

③将产物乙醇液化移去　增加nH2O∶nC2H4比

【课堂总结】

“平衡图像”认知模型构建