化学反应原理之图象.docx
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化学反应原理之图象
揭阳华侨高级中学2014-2015学年度高三化学二轮复习
化学反应原理之图像分析
✧第31题化学反应原理的考查点
近几年的高考题的重难点主要是对图形数据分析能力、归纳能力、画图能力的考查以及一些简单计算能力应用。
✧以图像为载体的化学反应速率和平衡的综合考查
化学平衡图像问题是高考化学试题中最常见的一种题型。
该类题型的特点为图像是题目的主要组成部分,把所要考查的知识寓于坐标曲线上,简明、直观、形象,易于考查学生的观察能力、类比能力和推理能力。
解答化学平衡图像题必须抓住化学方程式及图像的特点。
析图的关键在于对“数”、“形”、“义”、“性”的综合思考,其重点是弄清“四点”(起点、交点、折点、终点)及各条线段的化学含义,分析曲线的走向,发现图像隐含的条件,找出解题的突破口。
(1)解答化学反应速率和化学平衡图像题的一般步骤
(2)解答化学反应速率和化学平衡图像题常用技巧
①先拐先平
在含量—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线表示的温度较高或压强较大。
②定一议二
在含量—T/p曲线中,图像中有三个变量,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。
即确定横坐标所示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后,讨论横坐标与曲线的关系。
✧图像类型及例析
1.v-t图
对于可逆反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),若其他条件都不变,只是在反应前是否加入催化剂,可得到如下两种v-t图像。
下列判断正确的是( )
A.a1>a2B.t1 C.两图中阴影部分面积相等 D.图Ⅱ中阴影部分面积更大 【答案】c 2.c-t图 【31.(2012)】为探讨反应物浓度对化学反应速率的影响,设计的实验方案如下表: 表中Vx=____mL,理由是___________________。 已知某条件下,浓度c(S2O82—)~反应时间t的变化曲线如图13,若保持其他条件不变,请在答题卡坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O82—)~t的变化曲线示意图(进行相应的标注) 【答案】2;保证反应物K2S2O8浓度改变,而其他的不变。 【31.(2010)】硼酸(H3BO3)在食品、医药领域应用广泛。 在其他条件相同时,反应H3BO3+3CH3OH B(OCH3)3+3H2O中,H3BO3的转化率( )在不同温度下随反应时间(t)的变化见图12,由此图可得出: ①温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是____ ②该反应的 _____0(填“<”、“=”或“>”). 【答案】 ①升高温度,反应速率加快,平衡向正反应方向移动。 ②> 3.c-T或c-P图(纵坐标可能是转化率、n、m等) 对于反应2SO2+O2 2SO3 (1)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如下图所示。 平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)________K(B)(填“>”、“<”或“=”)。 (2)将一定量的SO2(g)和O2(g)放入某固定体积的密闭容器中,在一定条件下,c(SO3)的变化如上图所示。 若在第5分钟将容器的体积缩小一半后,在第8分钟达到新的平衡(此时SO3的浓度为0.25mol·L-1)。 请在下图中画出此变化过程中SO3浓度的变化曲线。 【答案】 (1)= (2) 4.反应过程——能量 【31.(2011)】将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应: CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g),该反应的△H=+206kJ•mol-1,在答题卡的坐标图中,画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注) 【答案】(2014) ✧专题训练 1.(2015湛江一模31)(16分)制备氢气可利用碘硫热化学循环法,其原理示意图如下。 (1)已知: 2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g)△H1 H2SO4(l) SO3(g)+H2O(l)△H2 2H2SO4(l) 2SO2(g)+O2(g)+2H2O(l)△H3 则△H3= (用△H1和△H2表示) (2)上述热化学循环制氢要消耗大量的能量, 从绿色化学角度,能量供应的方案是。 (3)碘化氢热分解反应为: 2HI(g) H2(g)+I2(g)△H>0。 则该反应平衡常数表达式: K=;升温时平衡常数K (选填“增大”或“减小”) (4)本生(Bunsen)反应中SO2和I2及H2O发生反应为: SO2+I2+2H2O=3H++HSO4─+2I─;I─+I2 I3─。 1当起始时,SO2为1mol,水为16mol,溶液中各离子变化关系 如下图,图中a、b分别表示的离子是、。 ②在水相中进行本生反应必须使水和碘显著过量,但易引起副反应 将反应器堵塞。 写出浓硫酸与HI发生反应生成硫和碘的化学 方程式: 。 2.(2015湛江一模33. ) 某研究小组为探究弱酸性条件下铁的电化学腐蚀类型,将混合均匀的新制铁粉和炭粉置于锥形瓶底部,塞上瓶塞(如图 (1)所示)。 从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液,同时测量容器中的压强变化。 (3)请填满表中空格,以完成实验设计: 编号 实验目的 炭粉/g 铁粉/g 醋酸浓度/mol/L ① 作参照实验 0.5 2.0 1.0 ② 探究醋酸浓度对实验的影响 0.5 0.1 ③ 0.2 2.0 1.0 (4)实验①测得容器中的压强随时间的变化如图 (2)所示。 该小组得出0~t1时压强增大的主要原因是: 。 t2时,容器中压强明显变小的原因是。 请在图(3)中用箭头标出发生该腐蚀时A和B之间的电子移动方向。 (1) (2)(3) 3.(2015肇庆一模32) (16分)氮元素的化合物应用十分广泛。 请回答: (2)298K时,在2L固定体积的密闭容器中,发生可逆反应: 2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-akJ·mol-1(a>0)。 N2O4的物质的量浓度随时间变化如图。 达平衡时,N2O4的浓度 为NO2的2倍,回答下列问题: ①298k时,该反应的平衡常数为L·mol-1(精确到0.01)。 ②下列情况不是处于平衡状态的是: a.混合气体的密度保持不变;b.混合气体的颜色不再变化; c.气压恒定时 ③若反应在398K进行,某时刻测得n(NO2)=0.6mol n(N2O4)=1.2mol,则此时V(正)V(逆)(填“>”、“<”或“=”)。 (3)NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。 现向100mL0.1mol·L-1NH4HSO4溶液中滴加0.1mol·L-1NaOH溶液,得到的溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线 如右图所示。 试分析图中a、b、c、d、e五个点, ①b点时,溶液中发生水解反应的离子是______; ②在c点,溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序 是。 4.(2015肇庆期末31) 已知: C(s)+O2(g)=CO2(g)△H=-393kJ•mol-1; 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H=-566kJ•mol-1; 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-484kJ•mol-1 (1)将水蒸气喷到灼热的炭上实现炭的气化(制得CO、H2),该反应的热化学方程式 为。 (2))将一定量CO(g)和H2O(g)分别通入容积为1L的恒容密闭容器中,发生反应: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),得到如下三组数据: 实验组序 温度/℃ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min H2O CO CO2 1 500 4 8 3.2 4 2 750 2 4 0.8 3 3 750 2 4 0.8 1 ①该反应的正反应为(填“吸热”或“放热”)反应。 ②实验1中,0~4min时段内,以v(H2)表示的反应速率为。 ③实验2达到平衡时CO的转化率为。 ④实验3与实验2相比,改变的条件是; 请在右图坐标中画出“实验2”与“实验3”中c(CO2)随时间变化的曲线,并作必要的标注。 5.(2015年韶关调研31) (5)硫酸是强酸,在图中画出硫酸溶液和氢氧化钠溶液 反应过程的能量变化示意图。 6.(2015年韶关调研32)(15分)镁橄榄石主要成分是Mg2SiO4,电解法促进镁橄榄石固定CO2的工艺流程如下图所示: 已知: Mg2SiO4(s)+4HCl(aq) 2MgCl2(aq)+SiO2(s)+2H2O(l)△H=-49.04kJ·mol-1 固碳时主要反应的方程式为NaOH(aq)+CO2(g)=NaHCO3(aq)。 (1)上图方框里的操作名称是,横线上的物质有(填化学式)。 (2)下列物质中也可用作“固碳”的是(填字母序号)。 A.CaCl2B.NH3·H2O C.Na2CO3D.H2O (3)由右图可知,90℃后曲线A溶解效率下降, 分析其原因。 (4)经分析,所得碱式碳酸镁沉淀中含有少量NaCl。 为提纯, 可采取的方法是。 本流程中可循环利用的物质是 (填化学式)。 (5)另一种橄榄石的组成是Mg9FeSi5O20,用氧化物的形式可表示为。 ✧综合训练 1.(2014·新课标全国卷Ⅱ,26)在容积为1.00L的容器中,通入一定量的N2O4,发生反应 N2O4(g) 2NO2(g),随温度升高,混合气体的颜色变深。 回答下列问题: (1)反应的ΔH______0(填“大于”或“小于”);100℃时, 体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。 在0~60s时段, 反应速率v(N2O4)为________mol·L-1·s-1;反应的平衡常数 K1为________________。 (2)100℃时达平衡后,改变反应温度为T,c(N2O4)以0.0020 mol·L-1·s-1的平均速率降低,经10s又达到平衡。 1T________100℃(填“大于”或“小于”),判断理由是__________________________________。 ②列式计算温度T时反应的平衡常数K2______________。 (3)温度T时反应达平衡后,将反应容器的容积减少一半,平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,判断理由是____________________________________________________。 2.2013年初,雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。 其中,汽车尾气和 燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。 汽车尾气净化的主要原理为 2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)。 在密闭容器中发生该反应时,c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S) 和时间(t)的变化曲线,如图所示。 据此判断: (1)该反应的ΔH______0(填“>”或“<”)。 (2)在T2温度下,0~2s内的平均反应速率v(N2)=_____ _____________________________________________。 (3)当固体催化剂的质量一定时,增大其表面积可提高化学反应速率。 若催化剂的表面积S1>S2,在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。 (4)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行,下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是______(填代号)。 3.[2014·大纲全国卷,28 (2)]反应AX3(g)+X2(g) AX5(g)在容积为10L的密闭容器中进行。 起始时AX3和X2均为0.2mol。 反应在不同条件下进行,反应体系总压强随时间的变化如图所示。 ①列式计算实验a从反应开始至达到平衡时的反应速率 v(AX5)=_______________________________________ _________________________________。 2图中3组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v(AX5) 由大到小的次序为________(填实验序号);与实验a相比, 其他两组改变的实验条件及判断依据是: b____________________________________________, c____________________________________________。 4.(2014全国 卷第28题)(15分)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯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。 写出相应的反应的化学方程式 (2)已知: 甲醇脱水反应①2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9KJ·mol-1 甲醇制烯烃反应②2CH3OH(g)=C2H4(g)+2H2O(g)△H2=-29.1KJ·mol-1 乙醇异构化反应③CH3CH2OH(g)=CH3OCH3(g))△H3=+50.7KJ·mol-1 则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)的△H=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n(H2O)︰n(C2H4)=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K=(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气相直接水合法党采用的工艺条件为: 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: 、。 参考答案: ✧专题训练 1.(2015湛江一模31) (1)△H1+2△H2(2分) (2)用廉价的清洁能源供给能量(用太阳能、风能、核能及生物质能等作为能源)(2分) (3)c(H2)·c(I2)/c2(HI)(3分)增大(2分) (4)①H+、I3-(各2分)②6HI+H2SO4(浓)=3I2↓+S↓+4H2O(3分) 2.(2015湛江一模33. )(每空2分)(3) 编号 实验目的 炭粉/g 铁粉/g 醋酸浓度/mol/L ① ② 2.0 ③ 探究炭粉的量对实验的影响 (画图2分) (4)发生析氢腐蚀,产生了气体;反应放热,温度升高。 (2分)发生吸氧腐蚀消耗了氧气(2分)。 3.(2015肇庆一模32) (2)(7分)①6.67(3分)②a(2分)③<(2分) (3)(6分)①NH4+(3分)②c(Na+)>c(SO )>c(NH )>c(OH-)=c(H+)(3分) 4.(2015肇庆期末31) (1)(2分)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H=+132kJ•mol-1 (2)(10分)①放热(2分)②0.8mol/(L·min)(2分)③20%(2分) ④加催化剂(2分)[画曲线见右图](2分。 其中曲线1分,标注1分) 5.(2015年韶关调研31) (5)(3分。 如图,曲线正确2分,标明物质1分) 6.(2015年韶关调研32) (1)电解(2分);H2、Cl2(2分,各1分) (2)BC(2分)(3)120min后溶解达到平衡,而反应放热,升温平衡逆向移动,溶解效率降低(3分)(4)洗涤(2分);NaCl(2分。 答H2、Cl2或HCl也给分) (5)9MgO·FeO·5SiO2(2分。 书写顺序不作要求) ✧综合训练 1. (1)大于 0.0010 0.36mol·L-1 (2)①大于 反应正方向吸热,反应向吸热方向进行,故温度升高 ②平衡时,c(NO2)=0.120mol·L-1+0.0020mol·L-1·s-1×10s×2=0.160mol·L-1 c(N2O4)=0.040mol·L-1-0.0020mol·L-1·s-1×10s=0.020mol·L-1K2= ≈1.3mol·L-1(3)逆反应 对气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向移动 2. (1)< (2)0.025mol·L-1·s-1(3)(4)bd 3. ①≈1.7×10-4mol·L-1·min-1 ②bca b.加入催化剂。 反应速率加快,但平衡点没有改变。 C.温度升高。 反应速率加快,但平衡点向逆反应方向移动(或反应容器的容积和起始物质的量未改变,但起始总压强增大) 4. (1)C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H;C2H5OSO3H+H2O=C2H5OH+H2SO4; (2)-45.5污染小,腐蚀性小等;(3)①K=0.07(MPa)-1;②P1 n(C2H4)的比。
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