化学反应速率和化学平衡图像解题方法

化学反应速率和化学平衡图像解题方法减小，图像向右移动；增加温度，反应速率增加，图像向上移动；增加压强，反应速率增加，图像向上移动。因此，选项C与图像不相符，改变SO2的浓度不会对图像产生影响。化学反应速率和化学平衡图像解题方法化学反应速率和化学平衡的图像解题是高中化学中常见的难点之一。下面介绍一些解题方法和技巧。解题步骤：1.观察图像，确定反应速率和平衡状态。2.分析图像，找出图像中的关键点，如拐点、断点等。3.根据图像中的关键点，判断外界条件的变化，如温度、压强、催化剂等。4.根据反应速率和平衡状态的变化，解决具体问题。解题技巧：1.先拐先平：在含量（转化率）-时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。2.定一议二：当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。3.三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。分类突破：1.速率-时间图像“断点”分析：当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率-时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断。2.常见含“断点”的速率变化图像分析：在一恒温恒压的密闭容器中发生反应：M(g)+N(g)→2R(g)ΔH＜，t1时刻达到平衡，在t2时刻改变某一条件，其反应过程如图所示。根据等效平衡原理和反应速率变化的规律，可以判断出改变条件的情况和其他相关问题的答案。瞬间不变，A正确；增大压强，正向反应速率和逆向反应速率都增大，但正向反应速率增大的倍数大于逆向反应速率增大的倍数，B正确；升高温度，正向反应速率和逆向反应速率都增大，但不是瞬间增大，C错误；加入催化剂，正向反应速率和逆向反应速率同时同倍数增大，D正确。突破点2物质的量(或浓度)—时间图像通过将物质的量(或浓度)减少的物质作为反应物，将物质的量(或浓度)增加的物质作为产物，可以确定化学方程式。例如，在某温度时，一个容积为2L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示，则该反应的化学方程式为3X＋Y1/2Z，前2min内v(X)为0.075mol·L-1·min-1。(2018·郑州市质检一)汽车发动机工作时会引发反应N2(g)+O2(g)→2NO(g)。2000K时，向固定容积的密闭容器中充入等物质的量的N2、O2发生上述反应，各组分体积分数(φ)的变化如图所示。N2的平衡转化率为60%。解析：设起始时N2、O2均为amol，平衡建立过程中N2转化xmol，则平衡时N2、O2均为(a-x)mol，NO为2xmol。由题图可知，2a=0.6，解得x=0.6a，故N2的平衡转化率为0.6a/a×100%=60%。(全国卷Ⅱ)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。在～60s时段，反应速率v(N2O4)为0.0010mol·L-1·s-1。解析：由题图可知，～60s时段，N2O4的物质的量浓度变化为0.060mol·L-1，v(NO2)=－1/2v(N2O4)=0.0010mol·L-1·s-1。突破点3转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，可以推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。以aA(g)+bB(g)→cC(g)中反应物的转化率αA为例说明。(1)“先拐先平，数值大”原则：分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。体积不同，可以通过收集气体来减少反应物的浓度)，或者增加反应物的浓度。缩短反应达到平衡的时间可以采取的措施包括增加反应物的浓度、提高温度或者加入催化剂。其中，增加反应物的浓度和提高温度可以增加反应速率，加入催化剂可以降低反应活化能，从而加快反应速率。2(g)＋2H2S(g)＋2H2O(g)→2H2SO4(g)ΔH1＝－1980kJ/mol(2)反应Ⅲ：2H2SO4(g)＋2H2O(l)→2H2SO4·2H2O(s)ΔH2＝－160.9kJ/mol(3)反应Ⅳ：2H2SO4·2H2O(s)→2H2SO4(g)＋2H2O(g)ΔH3＝+179.9kJ/mol该循环的净反应为：H2O(l)→H2O(g)ΔHnet＝？答案：-1,960.0kJ/mol改写：近年来，有研究人员提出了一种利用含硫物质热化学循环的方法来实现太阳能的转化和储存。该循环包括三个反应，其中第二个反应和第三个反应是放热反应，而第一个反应是吸热反应，反应热分别为-1980kJ/mol、-160.9kJ/mol和+179.9kJ/mol。通过这个循环，可以实现将液态水转化为水蒸气，净反应热为-1960.0kJ/mol。因为反应时间相同，所以在低温时主要考虑温度和催化剂对化学反应速率的影响；而在高温时，NH3与O2会发生催化氧化反应。在50～250℃的温度范围内，NOx的去除率会迅速上升，这是因为催化剂活性随温度升高增大，同时温度升高也会使NOx去除反应速率增大。而在上升缓慢段，主要是因为温度升高引起的NOx去除反应速率增大，但催化剂活性却下降了。ⅱ.在图b中，丁烯产率随着进料气中n(氢气)/n(丁烷)的增加而先升高后降低。这是因为在低浓度下，氢气可以活化催化剂，促进反应，从而提高丁烯产率。但是当浓度过高时，氢气会竞争性地与丁烯反应，导致丁烯产率降低。ⅲ.在590℃之前，丁烯产率随着温度升高而增大的原因可能是因为在高温下，反应物的分子动能增加，从而提高了反应速率。此外，催化剂的活性也会随着温度升高而增加。但是在590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是因为反应的副产物开始逐渐积累，抑制了丁烯的生成。ⅰ.以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈和副产物丙烯醛的热化学方程式如下：C3H6(g)+NH3(g)+2O2(g)→C3H3N(g)+3H2O(g)ΔH=-515kJ/molC3H6(g)+O2(g)→C3H4O(g)+H2O(g)ΔH=-353kJ/mol③两个反应在热力学上的趋势均很大，主要是因为放出的热量很大。为了提高丙烯腈的平衡产率，反应条件应该降低温度和压强。而要提高丙烯腈反应的选择性，则催化剂是关键因素。图a显示了丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。低于460℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率，因为氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率也增大。而高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是副反应增多和催化剂活性降低。图b显示了丙烯腈和丙烯醛的产率与n(