化学反应原理图像分析

高三化学二轮复习化学反应原理图像分析速率、平衡专题【经典回顾】1.（2016江苏高考节选）纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。

（1）纳米铁粉与水中NO3－反应的离子方程式为：4Fe+NO3－+10H+=4Fe2++NH4++3H2O研究发现，若pH偏低将会导致NO3－的去除率下降，其原因是___________________________________。（2）相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO3－的速率有较大差异(见右图)，产生该差异的可能原因是_____________________________________。纳米铁粉与H+反应生成H2Cu2+催化纳米铁粉去除NO3-的反应,使反应速率加快（铁置换出铜，Cu催化……）铁置换出铜，形成的Fe-Cu原电池加快纳米铁粉去除NO3-的反应速率考点：影响化学反应速率的因素浓度压强温度催化剂增大反应物或生成物浓度，反应速率增大有气体参与的反应，增大压强，反应速率增大升高温度，反应速率增大加快化学反应速率其他增大接触面积、形成原电池等注意受热易分解或易挥发物质对速率的影响注意催化活性与温度的关系注意反应体系内各气态物质浓度是否变化2.（2019江苏高考节选）CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol−1反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OCH3的选择性=×100%（1）温度高于300℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是

。

反应Ⅰ的ΔH＞0，温度升高平衡正向移动，使CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ的ΔH＜0，温度升高平衡逆向移动，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，上升幅度超过下降幅度反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2kJ·mol−1反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=﹣122.5kJ·mol−1

（2）220℃时，在催化剂作用下

CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%

（图中A点）。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3

选择性的措施有__________________________________。

增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂考点：影响化学平衡的因素浓度压强温度增大反应物或减小生成物浓度，平衡正向移动有气体参与的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动升高温度，平衡向吸热反应方向移动请思考：平衡移动，反应物的平衡转化率是否一定变化？注意气体△n=0的反应3.（2019·徐州、淮安、连云港一模节选）向恒容密闭容器中充入1molNO和2molO3，发生反应：NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)

ΔH<0，在不同温度下，反应相同时间后，体系中NO转化率随温度的变化曲线如图所示。（1）在低于100℃时，NO转化率随温度升高而增大的主要原因是_________________________________________________________________________________。（2）已知温度高时O3会分解生成活性极高的氧原子，NO转化率随温度升高而降低，可能的原因是______________________________________。

低于100℃时，反应速率慢，相同时间内还没有达到平衡，温度升高，反应速率加快，NO转化率增大

温度高时，反应速率快，相同时间内已达平衡，由于反应放热，随温度升高平衡逆向移动，同时发生反应

NO2+O=NO+O2使NO转化率随温度升高而降低。【举题固法】（2021常州期初节选）CO2甲烷化加快了能源结构由化石燃料向可再生碳资源的转变。CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g)ΔH=-165kJ·mol-1催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率随温度变化的影响如图所示。高于320℃后，以Ni－CeO2为催化剂，CO2转化率略有下降，而以Ni为催化剂，CO2转化率却仍在上升，其原因是____________________________。320℃时，以Ni－CeO2为催化剂，反应已达平衡，升高温度平衡向逆向移动，CO2转化率略有下降；以Ni为催化剂，反应速率较慢，反应未达平衡，升高温度反应速率加快，反应相同时间时CO2转化率增大。【课后巩固】1.（2018江苏高考节选）NOx（主要指NO和NO2）是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是环境保护的重要课题。在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2。将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应（装置如图）。

反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。（1）在50～250℃范围内，随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是___________________________________________________；（2）当反应温度高于380℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是_______________________________。

迅速上升段是催化剂活性随温度升高增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大;上升缓慢段主要是温度升高引起的NOx去除反应速率增大。催化剂活性下降；NH3与O2反应生成了NO2、（2020南京三模节选）二甲醚催化羰化制备乙醇主要涉及以下两个反应：反应Ⅰ：CO(g)＋CH3OCH3(g)=CH3COOCH3(g)ΔH1反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)＋2H2(g)=CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g)ΔH2反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数lgK1、lgK2与温度的关系如图−1所示；在固定CO、CH3OCH3、H2的原料比、体系压强不变的条件下，同时发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图−2所示。

图−1图−2反应Ⅰ：CO(g)＋CH3OCH3(g)=CH3COOCH3(g)ΔH1<0反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)＋2H2(g)=CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g)ΔH2<0（1）300～400K时，CH3CH2OH物质的量分数随温度升高而降低的原因是___________________________________________________________________________________________________。（2）600～700K时，CH3COOCH3物质的量分数随温度升高而降低的原因是_______________________________________________________。（3）400K时，在催化剂作用下，反应一段时间后，测得CH3CH2OH物质的量分数为10%(图−2中X点)。不改变原料比、温度和压强，一定能提高CH3CH2OH物质的量数的措施有_____________________________________________________。由图2知，此温度范围内反应Ⅰ较完全；温度升高，反应Ⅱ平衡左移，导致CH3CH2OH物质的量分数降低温度升高，反应Ⅰ平衡左移超过反应Ⅱ平衡左移的幅度延长反应时间、使用对反应Ⅱ催化性能更好的催化剂3.（2020扬州一模节选）CO2催化加氢合成二甲醚过程中主要发生下列反应：反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)

ΔH＝41.2kJ/mol反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g)ΔH＝－122.5kJ/mol（1）①反应Ⅰ中的CO2平衡转化率随温度升高而增大的原因是_________________________________________。②在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CO的选择性随温度的变化如图。该催化剂条件下合成二甲醚时较适宜的温度为260℃，其原因是________________________________________________。反应Ⅰ为吸热反应，升高温度，平衡向正向移动温度过低，反应速率太慢，温度过高，CO选择性过大，二甲醚的选择性减小反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g)

ΔH=41.2kJ/mol反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)=CH3OCH3(g)＋3H2O(g)