2023届新高考化学选考一轮总复习学案-专题突破4　化学平衡图像的分析与绘制

专题突破4化学平衡图像的分析与绘制考向一图像信息的获取与相关表述[典例1](2021·浙江6月选考节选)(1)工业上主要采用接触法由含硫矿石制备硫酸。接触室结构如图1所示,其中1～4表示催化剂层。图2所示进程中表示热交换过程的是。

A.a1→b1B.b1→a2C.a2→b2D.b2→a3 E.a3→b3 F.b3→a4G.a4→b4(2)一定条件下,在Na2S-H2SO4-H2O2溶液体系中,检测得到pH-时间振荡曲线如图3,同时观察到体系由澄清→浑浊→澄清的周期性变化。可用一组离子方程式表示每一个周期内的反应进程,请补充其中的2个离子方程式。Ⅰ.S2-+H+HS-;Ⅱ.①;

Ⅲ.HS-+H2O2+H+S↓+2H2O;Ⅳ.②。

解析:(1)热交换过程在催化剂层进行,不改变物质的转化率,题图2所示进程中表示热交换过程的是b1→a2、b2→a3、b3→a4。(2)结合题图pH变化和所给出的反应,可知反应Ⅰ消耗H+,反应Ⅱ生成H+,即反应Ⅱ为HS-+4H2O2SO42-+4H2O+H+,得到澄清溶液,经反应Ⅲ出现浑浊,是因为有单质S生成,经反应Ⅳ后溶液又变澄清且pH减小,即S被H2O2氧化,生成了H+,则反应Ⅳ为S+3H2O2SO42-+2H答案:(1)BDF(2)①HS-+4H2O2SO42-+4H2②S+3H2O2SO42-+2H21.图像信息的获取流程2.条件选择的相关表述实验最佳条件的选择或控制就是为了又“快”又“多”又“纯”地生产。“快”就是提高反应速率,回答的时候要从影响速率的因素角度去回答,如增大浓度、升温、加压、提高催化剂活性等。“多”就是提高原料转化率,使反应正向进行,回答的时候要从平衡移动的角度来分析,如改变浓度、温度、压强等使平衡正向移动。“纯”就是副反应少,选择性高,可通过控制合适的温度或催化剂等条件实现。[考向专练1](2021·嘉兴二模节选)CO2、CO的捕集、利用与封存是我国能源研究领域的一个重要战略方向。(1)CO2加氢时主要发生以下两个反应:反应Ⅰ.CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)ΔH=-165.0kJ·mol-1反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.18kJ·mol-1在相同容积的密闭容器中按n(H2)∶n(CO2)=3∶1通入H2和CO2,分别在0.1MPa和1MPa下进行反应。分析温度对平衡体系中CO2、CO、CH4的影响,设这三种气体物质的量分数之和为1,其中CO和CH4的物质的量分数与温度变化关系如图所示。①表示0.1MPa时CH4物质的量分数随温度变化关系的曲线是(填字母)。

②N点低于M点的原因是

。(2)气体在固体催化剂表面反应时,一般存在吸附和解吸两个过程。某小组模拟消除汽车排气管中CO、NO气体,发生反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH<0,其反应机理如下[Pt(s)表示催化剂,“*”表示吸附状态]:Ⅰ.NO+Pt(s)NO*Ⅱ.CO+Pt(s)CO*Ⅲ.NO*N*+O*Ⅳ.CO*+O*CO2+Pt(s)Ⅴ.N*+N*N2+Pt(s)Ⅵ.NO*+N*N2O+Pt(s)相同时间内上述反应中相关物质浓度随温度变化的曲线如图1和图2,某温度下反应Ⅰ的速率v随压强p变化的曲线如图3,则下列说法不正确的是(填字母)。

A.图1,Ta℃至Tb℃催化剂活性较大B.图2,330℃时发生的主要反应为2NO+2CO2CO2+N2C.图3,ab段压强增大时,反应Ⅰ的吸附速率增大、解吸速率减小D.反应Ⅳ达到平衡后,继续升温,则平衡向逆反应方向移动解析:(1)①反应Ⅰ正反应放热,升高温度,平衡逆向移动,甲烷的物质的量分数减小,所以a、c表示CH4物质的量分数随温度变化关系;增大压强,反应Ⅰ正向移动,CH4物质的量分数增大,所以表示0.1MPa时CH4物质的量分数随温度变化关系的曲线是c。②反应Ⅱ为吸热反应,升温,平衡正向移动,CO的物质的量分数增加,所以b、d代表CO;在恒温条件下,增大压强,平衡向气体总物质的量减小的方向移动,从M点到N点,温度相同时压强增大,则反应Ⅰ向正反应方向移动,反应Ⅰ中的H2O浓度增大、CO2浓度减小,这使反应Ⅱ向逆反应方向移动,故压强增大,CO物质的量分数减小。(2)A.图1,相同时间内,Ta℃至Tb℃反应速率明显加快,所以Ta℃至Tb℃催化剂活性大,正确;B.由图2可知,330℃时发生的主要反应为2NO+COCO2+N2O,错误;C.图3,压强增大时,反应Ⅰ的吸附速率、解吸速率均增大,错误;D.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,CO2浓度减小,所以升高温度,反应Ⅳ平衡向逆反应方向移动,正确。答案:(1)①c②从M点到N点,温度相同时压强增大,则反应Ⅰ向正反应方向移动,Ⅰ中的H2O浓度增大、CO2浓度减小,这使反应Ⅱ向逆反应方向移动,故压强增大,CO物质的量分数减小(2)BC考向二图像的绘制[典例2](2021·浙江6月选考节选)对于放热的可逆反应,某一给定转化率下,最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。在如图中画出反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图(标明曲线Ⅰ、Ⅱ)。解析:在最适宜温度下,反应的转化率达到最大,对于2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0来说,升高温度,平衡逆向移动,SO2的平衡转化率降低,由此可绘制Ⅰ、Ⅱ曲线,如图所示。答案:绘图题的解题模型[考向专练2](2021·宁波慈溪适应性测试节选)去除NOx的一种方法是用活性炭吸附。已知发生的反应如下:反应Ⅰ.C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)ΔH=-34.0kJ/mol反应Ⅱ.2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g)ΔH=-64.2kJ/molT℃、恒容条件下,在某密闭容器中加入足量的活性炭和一定量的NOx[n(NO2)∶n(NO)=1∶1的混合气体],假设反应Ⅰ和反应Ⅱ同时发生,且速率vⅡ>vⅠ,请在图中画出反应体系中CO2体积分数随时间t变化的总趋势图。解析:反应Ⅰ.C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g),反应Ⅱ.2C(s)+2NO2(g)N2(g)+2CO2(g),起始阶段,反应Ⅰ、Ⅱ正向进行都使CO2体积分数增大,vⅡ>vⅠ,反应Ⅱ先达到平衡状态,反应Ⅰ仍正向进行,N2、CO2的浓度仍在增大,反应Ⅱ逆向移动,反应Ⅱ消耗CO2多,CO2体积分数下降,当反应Ⅰ、Ⅱ均处在平衡状态时,CO2体积分数稳定。所以反应体系中CO2体积分数随时间t变化的总趋势图如图所示。答案:[考向专练3]乙炔是一种重要的化工原料,工业上可以用乙烷脱氢制得。脱氢时发生的反应为C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)C2H4(g)C2H2(g)+H2(g)以Fe/Ni合金作催化剂,常压下反应,乙烯和乙炔的选择性和温度的关系如图所示(乙烯选择性为100%表明产物中无乙炔生成),请画