高三化学一轮复习课件：化学速率平衡图表分析与数据处理

专题六化学速率平衡图表分析与数据处理【考情分析】从近几年看，化学反应速率和化学平衡的考查，试题的创新性、探究性逐年提升，如：考查问题多样化的平衡图像问题，通过设计新颖的速率、平衡计算以及通过图像、表格获取信息、数据等试题在情境上、取材上都有所创新，而且化学反应速率与化学平衡还与元素化合物知识相互联系，综合考查，并且两者的结合也日趋紧密。如2015·全国卷Ⅰ·28，2016·全国卷Ⅱ·27，2017·全国卷Ⅰ·28，2018·全国卷Ⅰ·28，2018·全国卷Ⅱ·27等。1.常见速率、平衡图像(1)物质的量(或浓度)－时间图像例如，某温度时，在定容(VL)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。(2)含量—时间—温度(压强)常见形式有如下几种。(C%指生成物的质量分数；B%指某反应物的质量分数)(3)恒压(温)的图像分析该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：如图2所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的点是3，表示v正＜v逆的点是1，而2、4点表示v正＝v逆。2.解答化学平衡图像题两个原则和三个步骤(1)两个原则①先拐先平。例如，在转化率—时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。②定一论二。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。(2)三个步骤①看懂图像：看图像要五看。一看面，即看清横坐标和纵坐标；二看线，即看线的走向、变化趋势；三看点，即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等；四看要不要作辅助线、如等温线、等压线；五看定量图像中有关量的多少。②联想规律：联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。③推理判断：结合题中给定的化学反应和图像中的相关信息，根据有关知识规律分析作出判断。考点指导1化学平衡中的表格数据处理【典例1】

(海南高考)硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：t/s0120180240330530600700800α/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(1)列式计算该反应在120～180s与180～240s区间的平均反应速率___________________________、________________________；比较两者大小可得出的结论是___________________________________________。(2)列式计算15℃时该反应的平衡常数___________________________________。(3)为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可采取的措施有_______________________________________________________(要求写出两条)。【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)表格数据的处理。(2)化学反应速率及化学平衡移动的影响因素。(3)化学平衡常数的应用。(3)提高反应物的转化率，是使化学平衡向正反应方向移动，除了控制温度外，根据化学反应特点(溶液间进行的反应)，压强不能改变平衡，因此可以增大另一种反应物的浓度提高转化率，还可以减少生成物浓度(即移走生成物)增大反应物的转化率。【对点训练】1.(广东高考)H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。

(1)某小组拟在同浓度Fe3＋的催化下，探究H2O2浓度对H2O2分解反应速率的影响。限选试剂与仪器：30%H2O2、0.1mol·L－1Fe2(SO4)3、蒸馏水、锥形瓶、双孔塞、水槽、胶管、玻璃导管、量筒、秒表、恒温水浴槽、注射器。①写出本实验H2O2分解反应方程式并标明电子转移的方向和数目：_____________________________________________________________________。②设计实验方案：在不同H2O2浓度下，测定________(要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。

③设计实验装置，完成如图所示的装置示意图。④参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据；数据用字母表示)。

(2)利用图(a)和图(b)中的信息，按下图(c)装置(连通的A、B瓶中已充有NO2气体)进行实验。可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的________(填“深”或“浅”)，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。

物理量实验序号V[0.1mol·L－1Fe2(SO4)3]/mL

……1a

……2a

……③④

V(H2O2)/mLV(H2O)/mLV(O2)mLt/s1

b2bed2

2bbef或

V(H2O2)/mLV(H2O)/mLt/sV(O2)mL1

b2bed2

2bbef考点指导2速率、平衡图像分析请回答下列问题：(1)反应Ⅰ能自发进行的反应条件是___________________________________________。

(2)对于气体参与的反应，表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)，则反应Ⅱ的Kp＝________(用表达式表示)。

(3)假设某温度下，反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。(4)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生，理由是_____________________________________________________________________。

(5)图1为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有________。

A.向该反应体系中投入石灰石

B.在合适的温度区间内控制较低的反应温度

C.提高CO的初始体积百分数

D.提高反应体系的温度

(6)恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v1＞v2，请在图2中画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。(5)A项，向该反应体系中投入石灰石，分解产生CO2，使反应Ⅰ逆向移动，可降低体系中SO2的生成量，正确；由图可知，当CO初始体积分数相同时，温度越低，CaS质量分数越高，由此可知，在合适的温度区间内控制较低的反应温度，能减小SO2的生成量，B正确，D错误；C项，由图可看出，提高CO的初始体积百分数曲线呈上升趋势，CaS的含量升高，生成SO2的量将降低，正确。(6)随着反应Ⅰ的进行，c(SO2)逐渐增加，当反应Ⅰ刚达到平衡时c(SO2)最大，又由于反应Ⅰ的速率(v1)大于反应Ⅱ的速率(v2)，反应Ⅰ先达到平衡，随着反应Ⅱ的进行，CO2的浓度不断增大，使反应Ⅰ平衡逆向移动，SO2的浓度将逐渐减少至反应Ⅱ达到平衡时不再变化，图像见答案。【解题指南】解答本题时应注意以下四点：(1)活化能对化学反应速率的影响。(2)化学平衡常数的多维表示方法(3)图像的审读及解题信息的获取。(4)做图能力的训练。【对点训练】2.(新课标全国卷)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：

甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－29.1kJ·mol－1乙醇异构化反应C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH＝________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nH2O∶nC2H4＝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Kp＝________(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气相直接水合法常用的工艺条件为：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________、________。解析(1)乙烯与浓硫酸反应生成C2H5OSO3H，C2H5OSO3H与水反应生成CH3CH2OH，根据原子守恒配平，即可得相应化学方程式：CH2===CH2＋H2SO4(浓)―→C2H5OSO3H，C2H5OSO3H＋H2O―→C2H5OH＋H2SO4。(2)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH1＝－23.9kJ·mol－1

①2CH3OH(g)===C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－29.1kJ·mol－1

②C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)ΔH3＝＋50.7kJ·mol－1

③根据盖斯定律，由①－②－③得：C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)ΔH＝－45.5kJ·mol－1。浓硫酸具有强腐蚀性，且浓硫酸与有机物反应常伴有副反应，产生SO2、CO2等气体，直接水合反应过程中没有用到浓硫酸，故可有效避免对设备