化学反应原理图像的绘制学 案新版.doc

化学反应原理图像的绘制学案例1往恒温恒容，容积为5L的密闭容器中充入3 mol NH3和1.5 mol CO2，发生反应：2NH3(g)+CO2(g) H2NCOONH4(s) H159.47 kJmol1 一定条件下达到平衡状态。上述反应经15 min达到平衡，各物质浓度的变化曲线如下图所示。（1）25 min时再向该容器中充入1 mol NH3和0.5 mol CO2，在40 min时重新达到平衡，请在上图中画出2550 min内NH3的浓度变化趋势曲线。 （2）若氨基甲酸铵的状态为气态，其他条件与（1）中相同，请在上图中画出2550 min内NH3的浓度变化趋势曲线(不要求定量)。（3）图中虚线为该反应在使用催化剂条件下，起始NH3、CO2投料比和NH3平衡转化率的关系图。当其他条件完全相同时，用实线画出不使用催化剂情况下，起始NH3、CO2投料比和NH3平衡转化率的关系示意图。 练习1.工业上以乙苯为原料生产苯乙烯的反应如下： C6H5C2H5(g) C6H5CH=CH2(g)+H2(g)； H0 在恒温恒容容器中通入一定量的乙苯，发生上述反应，在t1时刻达到平衡。 （1）若反应置于绝热体系中，试画出苯乙烯的质量分数随时间的变化图。 （2）若在1L恒容容器中充入0.100mol 乙苯气体，加热到一定温度后使之反应，假设乙苯平衡转化率为50%，请画出容器中气体的总浓度c(总)随时间t变化的总趋势图。 （3）在恒温恒容的密闭容器中，该反应达到平衡后，t1时刻瞬间充入乙苯和苯乙烯，使它们的浓度增大一倍，试画出t1时刻后正逆反应速率的变化图像。（4）实际生产中以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂（稀释剂不参加反应）。在恒温恒压容器中通入物质的量之比为7:1的水蒸气和乙苯，发生上述反应，在t1时刻达到平衡。保持其他条件不变，此时分离出一定量的水蒸气，在t2时刻重新达到平衡，请画出反应再次达平衡的速率时间图。 （5）在恒温恒压容器中通入水蒸气和乙苯，发生上述反应。C6H5C2H5的平衡转化率与水蒸气的用量、体系总压强关系如图，请在上图中画出101KPa、900K时，平衡转化率随 变化的曲线。 例2（2016年浙江理综 T28节选）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）H1=-53.7kJmol-1 CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）H2 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：注Cat.1:Cu/ZnO纳米棒；Cat.2:Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比（4）在下图中分别画出I在无催化剂、有Cat.1和有Cat.2三种情况下“反应过程-能量”示意图。【真题解析】（2016年10月浙江选考节选） 有研究表明，生成NaClO3的反应分两步进行： I 2ClO = ClO2 +Cl II ClO2 +ClO = ClO3 +Cl 常温下，反应II能快速进行，但氯气与NaOH溶液反应很难得到NaClO3，试用碰撞理论解释其原因？练习2(浙江省宁波十校高三9月节选) 尿素（NH2CONH2)是目前含氮量最高的氮肥。国内外主要以NH3和CO2为原料进行合成。主要通过以下二个反应进行：第一步：2NH3(l)+CO2(g)H2NCOONH4(l) H1=-117.2kJmol-1第二步：H2NCOONH4(l)H2O(l)+H2NCONH2(l) H2=+21.7kJmol-1 请回答：恒温密闭容器中，一定量的NH3和CO2反应合成尿素，第10 min达到平衡。若相同条件下反应1的速率要快于反应2，请在图中画出015min内，NH2COONH4的物质的量浓度随时间变化曲线。【活化能决定速率快慢】请将下面四个图像，大致与下列四个常见反应对应连线，并说明理由？盐酸和氢氧化钠溶液反应碳酸钙受热分解乙醇在氧气中燃烧铜和浓硫酸加热反应【催化剂作用下的微观辨析】（武汉17年模拟）已知：2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) H=196kJ/mol，活化能Ea=76kJ/mol，若用I催化时活化能 Ea=57kJ/mol若在H2O2溶液中加入KI溶液作催化剂，反应过程中经历了两步反应：反应甲：H2O2+I=H2O+IO；反应乙：H2O2+IO=H2O+O2+I反应甲为吸热反应，且甲的反应速率小于乙的反应速率，在下图中画出在H2O2溶液中加入KI后，反应过程的能量变化图。若升高50后，其他条件不变，画出反应过程的能量变化图？（不考虑温度对催化剂的影响）【活化能作用下的宏观体现】例1：一定条件下，由CO2和H2制备甲醇的过程中会发生如下反应：CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g) H在恒容密闭容器中，充入一定量 H2和CO2在催化剂A的作用下发生上述反应，若起始温度为303K，反应在503K时达到平衡 (此时转化率约为30%) ，图中曲线为相同时间内303K到653K时CO2转化率随温度升高的变化曲线。（1）请解释曲线变化的原因： （2） 当其他条件相同时，请在图4中补充在催化剂B作用下CO2的转化率变化曲线。（已知：催化剂B的催化效果比催化剂A差，催化剂均未失效） (3)当其他条件相同时，请在图4中补充选用催化效果更好的纳米结构催化剂A作用下CO2的转化率变化曲线可能出现的最大区域范围，用 表示。（4）当其他条件相同时，以催化剂A和C进行实验，在相同时间内测得CH3OH浓度变化情况如右下图所示。下列说法正确的是（ ） A在催化剂A的作用下反应的平衡常数比催化剂C时大 B反应在N点达到平衡，此后甲醇浓度减小的原因可能是温度升高，平衡向左移动 CM点后甲醇浓度减小的原因可能是温度升高发生了副反应或催化剂活性降低 D催化剂A的催化活性在300-400时有所增加【课堂巩固】(17金丽衢)NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。某研究小组通过对NO+NH3+O2反应的催化活性，控制其他条件相同，得到NO的转化率与温度的关系如图所示：据此作出的判断正确的是 A、 催化剂中添加WO3越多，催化活性越好B、曲线1表示相应实验条件下200以上反应达到平衡，因为反应放热，平衡左移，NO转化率降低C、曲线2、4表示升高温度NO的转化率可能达到100%D、曲线4对应的催化剂活性受温度影响明显例2：在一定压强、不同温度下，两种催化剂分别催化CO2加氢甲烷化反应2h的结果如图1所示（一定温度下仅改变催化剂，其他条件不变）：a、b-催化剂I；c、d-催化剂II甲烷化选择性：指含碳产物中甲烷的物质的量分数请据图1分析：反应 CO2(g)4H2(g) CH4(g)2H2O(g) H1反应 CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g) H20 仔细分析图中变化规律，你从图中获得了哪些信息？请在右图中绘制在催化剂I作用下反应、反应的“能量反应过程”示意图【课堂巩固】二氧化碳的捕集、利用与封存（CCUS）是我国能源领域的一个重要战略方向，CCUS或许发展成一项重要的新兴产业。利用废气中的CO2为原料制取甲醇，反应方程式为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，其他条件相同，该甲醇合成反应在不同催化剂（、）作用下反应相同时间后，CO2的转化率随反应温度的变化如图1所示。a点所代表的状态_（填“是”或“不是”）平衡状态；c点CO2的转化率高于b点，原因是_；请在图2中画出其他条件都相同时，在750下使用三种不同催化剂至反应平衡时，CO2的转化率与时间关系的变化曲线，并用、标出对应的曲线。（3）在实际生产中发现，随着甲醇的生成，还伴随有少量CO副产物出现：CO2+H2CO+H2O，且CO2的转化率、甲醇的产率和CO含量除受浓度、度、压强等因素影响外，还受催化剂CuO的质量分数、气体混合物在反应锅炉内的流动速率影响（用空间流率表示）。通过实验分别得到数据图3、4：在其他条件不变的前提下调整催化剂配比，并记录到达平衡所需的时间，得到如表数据，试说明不选择单组份ZnO原因是_；【巩固练习】1、(17协作体 )工业上利用甲醇制取烯烃主反应：2CH3OHC2H4+2H2O 3CH3OHC3H6+3H2O 副反应：2CH3OHCH3OCH3+H2O 某实验室控制反应温度为400，在相同的反应体系中分别填装等量的两种催化剂（Cat.1和Cat.2），以恒定的流速通入CH3OH，在相同的压强下进行两种催化剂上甲醇制烯烃的对比研究。得到如下实验数据：（选择性：转化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比）下列说法错误的是 A.反应进行一段时间后甲醇的转化率下降是由于反应 逆向进行了B.使用Cat.2反应2h后乙烯和丙烯的选择性下降，可 能的原因是生成副产物二甲醚C.使用Cat.1产生的烯烃主要为丙烯，使用Cat.2产 生的烯烃主要为乙烯D.不管使用Cat.1还是使用Cat.2，都能提高活化分子 的百分数在上图中分别画出反应在无催化剂、有Cat.1、有Cat.2三种情况下“反应过程能量”示意图。2、工业上利用SAPO-34分子筛催化甲醇制取乙烯，主要分两步进行：反应：2CH3OH (g)CH3OCH3(g) +H2O(g) H1=-23.9kJ/mol 反应：CH3OCH3 (g)C2H4(g) +H2O(g) H2=-29.1kJ/mol （1）某课题研究小组将甲醇蒸气以一定的流速