1、三陌生平衡图像的理解与分析 全国卷1(2017全国卷节选)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g) H123 kJmol1丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。如上图为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_。解析由图像中的曲线变化趋势可知随着n(氢气)/n(丁烷)的增大，丁烯的产率先升高后降低，这是因为氢气为产物，丁烷为反应物，随着n(氢气)/n
2、(丁烷)逐渐增大，逆反应速率(v逆)增大，当v正v逆时丁烯的产率达到最高点，随后v逆v正反应向逆反应方向进行，丁烯的产率降低，曲线呈下降趋势。答案氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大2(2016全国卷节选)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：C3H6(g)NH3(g)O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515 kJmol1C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353 kJmol1丙烯腈和丙烯醛的产率与的关系如图所示。由图可知，最佳约为_，理由是_。解析由图可知，当1时，
3、丙烯腈的产率最高，而丙烯醛的产率已趋近于0，如果再增大，丙烯腈的产率反而降低，故最佳约为1。答案1该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低3(2015全国卷节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H199 kJmol1CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H258 kJmol1CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H341 kJmol1合成气组成n(H2)/n(COCO2)2.60时，体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图所示。(C
4、O)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图中的压强由大到小为_，其判断理由是_。解析由图像可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，产生CO的量增大，反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。反应的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1p2p2p1相同温度下，由于反应为气体分子数减
5、小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，有利于CO的转化率升高省市卷1(2019江苏卷节选)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：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41.2 kJmol1反应：2CO2(g)6H2(g)=CH3OCH3(g)3H2O(g)H122.5 kJmol1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
6、原因是_。(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_。解析(1)反应为吸热反应，反应为放热反应，当升高温度时，反应平衡正向移动，CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应平衡逆向移动，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度。(2)反应是气体分子数不变的反应，反应是气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反应平衡正向移动，或者加入有利于反应进行的催化剂。答案(1)反应的H0，反应的H0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH
7、3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度(2)增大压强、使用对反应催化活性更高的催化剂2(2017天津卷节选)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，回答下列方法中的问题。生物脱H2S的原理为：H2SFe2(SO4)3=S2FeSO4H2SO4；4FeSO4O22H2SO42Fe2(SO4)32H2O。(1)硫杆菌存在时，FeSO4被氧化的速率是无菌时的5105倍，该菌的作用是_。(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_。解析(1)使用硫杆菌，反应速率加快，说明硫杆菌作催化剂，能够降低反
8、应的活化能，加快反应速率。(2)根据题图可知，当温度为30 、pH2.0时，Fe2被氧化的速率最快。反应温度过高，反应速率下降，可能是因为催化剂的催化活性降低，即硫杆菌中蛋白质发生变性。答案(1)降低反应活化能(或作催化剂)(2)30 、pH2.0蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)考点陌生平衡图像的理解与分析通过图像图表描述试题信息是高考化学常用的考查方式，在卷中的速率、平衡图像开始逐渐打破传统的图像模式，反应体系不再局限于气体间的反应，开始增加溶液中反应的图像。横纵坐标也不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率等常见的物理量，开始引入更多的变量，如物质的量之比、气体分压的负对数等来增加新颖度、陌
9、生度，属于高区分度试题。这类试题对考生的数理逻辑思维判断有较高的要求。但任何图像都是函数关系的形象化表达，不管图像的形式多么怪异复杂，最终所表达的还是两个变量的关系。1首先明确横纵坐标的含义2在上述基础上分析出图像中起点、终点、拐点的意义，这些往往代表一个反应阶段的结束或条件的改变。分清直线(水平段居多)、曲线的变化(上升、下降、平缓、转折等)，同时对走势有转折变化的曲线，要分段分析，找出各段曲线的变化趋势及其含义，每一段可能发生了不同的反应。3当有两个条件因素对一个事件的影响相反时，事件的最终发展方向由影响大的因素决定。但两个条件的影响程度可能会发生转变，此时事件的发展方向会发生转折。1(2
10、019西安八校联考)6NO(g)4NH3(g)5N2(g)6H2O(g)H1807.0 kJmol1；NO和NH3在Ag2O催化剂表面的反应活性随温度的变化曲线如图所示：随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是_。解析可逆反应转化率的变化一般可以从平衡移动的角度去分析，该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行；也可从高温条件下会发生4NH35O2=4NO6H2O副反应，导致NO转化率降低。答案温度升高，发生了副反应：4NH35O2=4NO6H2O；温度升高，NOx和NH3反应的化学平衡向逆反应方向移动2(2019湖南六校联考)“丁烯裂解法”是另一种
11、重要的丙烯生产方法，但生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。主反应：3C4H84C3H6；副反应：C4H82C2H4。测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数(w)随温度(t)和压强(p)变化的趋势分别如图1和图2所示。图1图2(1)平衡体系中的丙烯和乙烯的质量比是工业生产丙烯时选择反应条件的重要指标之一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，从图1和图2中表现的趋势来看，下列反应条件最适宜的是_(填字母序号)。A3000.1 MPaB7000.1 MPaC3000.5 MPa D7000.5 MPa(2)有研究者结合图1数据并综合考虑各种因素，认为450的反应温度比300或700更合适，从反应
12、原理角度分析其理由可能是_。(3)图2中，随压强增大平衡体系中丙烯的质量分数呈上升趋势，从平衡角度解释其原因是_。解析(1)由题图1可知，300时，乙烯的质量分数最低，虽然丙烯的质量分数不是最高，但丙烯与乙烯的质量比最大。由题图2可知，当压强为0.5 MPa时，乙烯的质量分数最低，丙烯的质量分数最高，则丙烯与乙烯的质量比最大。故最适宜的条件为300、0.5 MPa。答案(1)C(2)450比300的反应速率快，比700的副反应程度小；该温度下丁烯转化成丙烯的转化率高；该温度下催化剂的选择性最高；该温度是催化剂的活性温度(合理即可)(3)压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正向移动，从而使丙烯含量增大平衡图像题的解题模板
