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高考化学复习-化学平衡图像问题详解
在教辅资料或模拟题中经常会出现下列经典图像对于化学反应
mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)
? ? ? ? 图1?????????? ???????????图2???????????
设置的问题及解释如下:
M点前,表示从反应物开始,v正v逆;M点为刚达到平衡点(如下图);M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应ΔH<0。
思考M点一定就是平衡点吗?M点后一定是平衡移动吗?先来看几道高考题:
1、(2019江苏)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是
反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH0
图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率
图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率
380℃下,c起始(O2)=5.0×10?4?mol·L?1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K2000
【思考】最高点是平衡点吗?分析实线和虚线变化的原因是什么?从题目信息可以看出,最高点不是平衡点,相同时间,转化率减低,可能是催化剂降低活性(注意区别失活与减低活性)【答案】BD【解析】A.随温度升高NO的转化率先升高后降低,说明温度较低时反应较慢,一段时间内并未达到平衡,分析温度较高时,已达到平衡时的NO转化率可知,温度越高NO转化率越低,说明温度升高平衡向逆方向移动,根据勒夏特列原理分析该反应为放热反应,?H0,故A错误;B.根据上述分析,X点时,反应还未到达平衡状态,反应正向进行,所以延长反应时间能提高NO的转化率,故B正确;C.Y点,反应已经达到平衡状态,此时增加O2的浓度,使得正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,可以提高NO的转化率,故C错误;D.设NO起始浓度为amol/L,NO的转化率为50%,则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5amol/L、(5×10-4-0.25a)mol/L、0.5amol/L,根据平衡常数表达式K==2000,故D正确;故选BD。
(2017·天津高考·10) H2S和SO2会对环境和人体健康带来极大的危害,工业上采取多种方法减少这些有害气体的排放,回答下列各方法中的问题。(2)由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为 。若反应温度过高,反应速率下降,其原因是 。
【答案】30℃、pH=2.0。温度过高时,会导致蛋白质变性,使得硫杆菌失去原有的生理活性,导致催化效果大大降低,反应速率下降。
从题目可以看出,最高点不是平衡点
【解析】(2)根据图1可知,当30℃左右时,Fe2+氧化速率最大;根据图2可知,当pH=2.0时,Fe2+氧化速率最大,所以硫杆菌使用的最佳条件是温度为30℃、pH=2.0。由于硫杆菌是蛋白质,所以温度过高时,会导致蛋白质变性,使得硫杆菌失去原有的生理活性,导致催化效果大大降低,反应速率下降。
3、(2017?Ⅱ卷?27)图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x 0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是 ? (填标号)。
A.升高温度 ?????? B.降低温度 ??????
C.增大压强 ????? D.降低压强
(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是 ? 、 ;590℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是?????????。
【答案】x0.1;?? AD?? 是吸热反应,升高温度平衡正向移动??? 温度升高时反应速率加快温度超过590℃时,由于丁烷高温会裂解生成短链烃类
从题目给出答案可以看出,最高点不是平衡点。
【解析】图(a)中,温度相同时,压强为xMPa的转化率大于压强为0.1 MPa的转化率,所以x0.1;除减小压强外,因正反应为吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,也能使丁烯的平衡产率提高。
(2)H2是①的生成物,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,H2的物质的量浓度增大,逆反应速率增大,从而导致平衡向逆反应方向移动,使丁烯产率下降。(3)590℃之前,温度升高时反应速率加快,生成的丁烯会更多,同时由于反应①是吸热反应,升高温度平衡正向移动,平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590℃时,由于丁烷高温会裂解生成短链烃类,所以参加反应①的丁烷也就相应减少。?
【分析】一、从以上三道高考题可以看出,转化率--温度图像,或产量--温度图像,该图中最高点不一定是平衡点。
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