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1、2023高考化学平衡图像 命题分析新型图像往往根据实际工业生产，结合图像；分析投料比、转化率、产率的变化。此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，在高考中深受命题者青睐。Z71 .陌 生”速率.平衡图像认知模型构建转化率a审题出发点平衡常数K反应速率”定性分析定量计算明确研究对象压强对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响判断的正负判断气体分子数变化量变变势变因的趋自随量化2.陌生图像题的解题步骤即 分 析 可 逆 反 应 方 程 式，观 察 物 质 的 状 态、步V第T气 态 物 质 分 子 数 的 变 化（正 反 应 是 气 体 分 子看特占上 工 数 增 大 的 反
2、 应，还 是 气 体 分 子 数 减 小 的 反应）、反 应 热（正 反 应 是 放 热 反 应，还 是 吸 热反 应）等。即 识 别 图 像 类 型、横 坐 标 和 纵 坐 标 的 含 义、线识 图 像 和 点（起 点、折 点、拐 点 等）的 意 义。利用“先拐-A先 平 数 值大”的 规 律 分 析 判 断，即曲线先出现 拐 点，先 达 到 平 衡，其 温 度、压 强 越 大。第三步第四步型组联想外界条件对化学反应速率、化学平衡移动的影响规律，特别是影响因素的适用条件等。图表与规律整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响规律。图 像
3、解 析 I 关注曲线上的特殊节点【例题1】在有氧条件N%和NO*的混合气缶温 度 升 高 NO、与 NH3反密 O*反应生成N 2。将一定比例的0 2应 生 成 N2速 率 迅 速 增 大 血器中反应，装置见题图-1。性速舌颜成JM生化反41M3s(Hi相守的度O效温No导，高同内升共大曾度和泡温高迅该提率4020O6?、1时，反应后Nth的物质的量减少，其原因是图像 解 析 I 关注曲线上的关键数据【例题3】已知水溶液中112so3.HSO3.SO32-随pH的分布如题图”所示,Na2s03的溶解度曲线如题图-2所示）。5 7 91.00 0.80-60H2SO0.40-0.20-0-0 2
4、0 40 60 80 100温度/图-2请补充完整由NaHSCh溶液制备无水NazSCh的实验方案：,用少量无水乙醇洗涤，干燥，密封包装。边搅拌边向NaH阻 滞 触 滴 加 NaOH溶液，嗝 酒 四，pH约为10时，施 就 献 喻 蝌 落 漏写隔液 至 融 量 篇 翘 监 高 的 炳 副 优下趁热过滤 搅 拌 P11=1。34。3以上趁热过滤 典题示例1在容积为2 L理号容密闭容器中发生反应xA(g)+jB(g)zC(g),图1 表示200 时容器中A、B、C物质的量随时间的变化关系，图2表示不同温度下平衡时C的体积分数随起始 (A)g(B)的变化关系。则下列结论正确的是()A.200 时，反
5、应从开始到平衡的平均速率 B)=0.04molL TminTB.反应xA(g)+yB(g)-zC(g)的AH0,且=2C.若在图1所示的平衡状态下，再向体系中充入H e,此时守(正)”逆)D.200 时，向容器中充入2 mol A和1 mol B,达到平衡时，A的体积分数大于0.5细析图想原理得结论物质的量变化之比等于化学计量数之比化学方程式为2A(g)+B(g)C(g)i0.80.60.40.2On/mol一-AA、B、C 的变化量之、比为 2:1:1,起始 n(A)=0.8 moln(B)=0.4 mol原比例”(A)：”(B)=2：1,在恒温恒容容器中按原比例(2mol A 和 1 mo
6、l B)增加反应物的物质的量等同于加压加压，平衡向正反应方向移动，A 的体积分数减小，即小于0.5平衡时A 的体 积分数为0.5 J5-:/min升高温度C的百分含量增大IJ生成物C的百,*分含量最高 较 低 温 度 下,;反 应 ，升高温度平衡向吸热（生成C）方向移动按化学计量数之比投料，生成物的百分含量最高A/0a=2 典题示例2正戊烷异构化为异戊烷是油品升级的一项重要技术，正戊烷和异戊烷的部分性质如表所示。在合适的催化剂和一定压强下正戊烷异构化为异戊烷,正戊烷的平衡转化率(A)随温度的变化关系如图所示。名称结构简式熔点/沸点/正戊烷CH3cH2cH2cH2cH3-129.736异戊烷(C
7、H3)2CHCH2CH3-159.927.8下列说法正确的是（A）A.2836 时，随温度的升高，正戊烷的平衡转化率增大，原因是异戊烷汽化从平衡体系中分离出去致使平衡正向移动B.2836 c时，随温度的升高，正戊烷异构化为异戊烷的反应平衡常数减小&150时，若将平衡体系压强从100 KPA升高到500 K P A,正戊烷的平衡转化率增大D.150时，若正戊烷异构化为异戊烷的反应平衡常数为2/3,则正戊烷的平衡转化率为238%.【解析】al在2 8 3 6七时，正戊烷呈 A液态,异戊烷呈气态，反应过程中异戊烷汽化从体系!：中分离，致使平衡正向移：动，正戊烷的平衡转化率 祉增大,正戊烷异构化为异戊
8、 烷的反应平衡常数增大,A ；项正确、B项错误，0 2 8 3 6it150 式时,C H3 cH2 cH2 cH2 cH3(g)=(C H3)2C HC H2C H3(g),反应前后气体分子数不变，故增大压强，平衡不移动，则正戊烷的平衡转化率不变，C项错误150 TIP【练1】用石灰乳与NaCQ混合物吸收SO?和NO可得到CaSO4.Ca(NO3)2 f吸收剂的浓度和反应温度对吸收率及吸收产物有影响。800086411200oooO0864兴、*孝银0.002 0.004 0.006 0.008 0.010NaClCh 浓度/mo 卜 L0 25 35 45 55 65 75 85 95温度
9、/匕20图-1图-2(1)NaCQ浓度变化对Sth和NO吸 收 率 影 响 如 题 图 NaCKh浓度变化对SO2吸收率影响比对NO吸收率影响小的原因是。分 析(1)SC)2比NO还原性强，更容易被NaCK)3氧化，因此NaCK)3浓度变化对SO?吸收率影响比对NO吸收率影响小。(1)SO2可以直接被石灰乳吸收，而NO需要被NaCICh氧化后吸收，因此NaClCh浓度变化对SO2吸收率影响比对NO吸收率影响小。一【练1】用石灰乳与NaCQ混合物吸收SO2和NO可得到CaSO4、Ca(NO3)2f吸收剂的浓度和反应温度对吸收率及吸收产物有影响。20oooO08640.002 0.004 0.00
10、6 0.008 0.010NaClCS 浓度/m a L0008641A0 25 35 45 55 65 75 85 95温度/“C200图-1图-2(2)温度对SO2和NO吸收率影响如题图-2,当温度高于55。(2时，随着温度升高NO吸收率下降，其原因是 o分 析(2)当温度高于55笛时，随着温度升高NO在水中的溶解度减小，因此NO吸收率下降。(2)当温度高于55K时，随着温度升高NaCK)3分解速率加快，吸收剂中氧化剂浓度减小，因此NO吸收率下降。J【练2】铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)在水溶液中可形成许多微电一池。在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中C11
11、2+和Pb2+的去除率，结果如题图所示。拼绣雨+随曲令俪(I)当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+,其原因是 o(2)当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时，随着铁的质量分数的增加C112+和Pb2+的去除率不升反降,其主要原因是 O分 析(1)活性炭具有吸附作用(2)铁的质量分数增加，活性炭质量分数减少，不利于构成微电池答 案(1)活性炭具有吸附作用，可以吸附少量CM+和Pb2+(2)铁的质量分数增加，铁炭混合物电微电池数目减少【练3】CO2催化加氢合成二甲醛是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应I：CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O
12、(g)AH=41.2 kJ m ol1反应II：2CO2(g)+6H2(g)C H3OCH3(g)+3H2O(g)H=-122.5 kJ m ol1在恒压、CO2和Hz的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH30cH3的选择性随温度的变化如题图。其中:2XCHQCH3的物质的量CH30cH3的选择性二反应的co?的 物 质 的 量X100%(1)温度高于300。CO2平衡转化率随温度升高而上升的原由是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ O(2)220K时，在
13、催化剂作用下CO2与Hz反应一段时间后，测得CH30cH3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CH30cH3选择性的措施有.O(1)反应I的A 0,温度升高平衡向正反应方向移动，CO2转化为CO的平衡转化率上升；反应II的Av O,温度升高平衡向逆反应方向移动，CO2转化为CH30cH3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II催化活性更高的催化剂类型L根据图像判断投料比 例1 一定条件下，用Fe2%、八以p或C、O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为催 化 剂2CO(g)+SO2(g):二 2CO2(g)+S(I)A 7/=-270 kJ m
14、or1其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2()3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2C)3的主要优点是解析：(1)从图1中可以看出，相比NiO和Cr2O3,用Fe2()3作催化剂时，在较低温度下，SO2的转化率已很高，这样既能去除s o2,又能节省能源。%、M/gds260 300 340 380 420反应温度图 1图 2答案：(102。3作催化剂时，在相对较低温度下可获得较高的SO2转化率，从而节约能源类型L根据图像判断投料比 例1 一定条件下，用Fe2简 摘 或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)
15、+SO2(g)2CO2(g)+S(l)A 7/=-270 kJ m or1(2)某科研小组用Fe2(h作催化剂。在380 C时，分别研究了|(CO)：岱。2)|为1 ：K 3：1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示(CO)：/I(SO2)=3：1的变化曲线为 a。解析：(2)CO与SCh反应方程式为2CO+SO2 催化剂 2c(h+S,:与;相比是增大了 c o的“量”/HSOZ)1 1260 300 340 380 420反应温度FC图1上述平衡正移，SO2的转化率升高，与曲线a相符工 剖析投料比曲线的分析方法“投料比”曲线在最近的高考中经常出现，具有一定的抽象性和综合性。这类试题
16、在同一图中因同时出现几条不同“投料比”曲线，增加了试题难度。处理此类问题的方法：回归影响平衡移动的因素,找出新变量与移动因素本质变化的关系。练1将 燃 煤 废 概%CO2转化为甲醛的反应原理为2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)已知在压强为“MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图：反应温度 500K 600K-700K 800K此反应为(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比 n(H2)/n(CO2),则K将_ _ _ _ _ _ _ _(填“增大”“减小”或“不变”)。答案 放 热 不 变解析：当投料比一定时，温度越高，CO2的转化
17、率越低，所以升温，平衡左移,正反应为放热反应。平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。练2 采用一种新型的催化剂(主要成分是CuMfi合金)，利用CO和 制 备 二 甲醍(DME)。主反应：2CO(g)+4H2(g)=e H3OCH3(g)+H2O(g)副反应：CO(g)+H2O(g)-)2(g)+H2(g)、CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为时最有利于二甲醛的合成。8 060402 0%-郴掷，J8 京17所以随温度升高丙笳的选择性降低；反应i为放热反应，升高温度，反应i的化学平衡逆向
18、移动，也会导致丙笳的选择性下降；(2)丙烷催化直接脱氢反应:C3H8(g)-C3H6(g)+H2(g)人氏=+124.3kJmol-(ii)副反应：C3H8(g)-C2H4(g)+CH4(g)AH3(iii)i 1 r z T-O.6反应ii的平衡常数、产物丙烯选择性、副产物乙 2：丁”烯选择性与温度关系如图所示，分析工业生产中采用的温度为650久左右的原因是温度控制在650。(2,丙烯选择性高，.皿反应速率快，平衡常数大 解析-2500550 600 650 670 700温度/七0.4选择性一 反 应 ii平衡常数-乙 烯 选 择 性 一 一 丙烯选择性O(2)据 图 可 知，温 度 控
19、制 在 650,丙 烯 选 择 性 高，且此时温度较高，反应 速 率 快，而且该温度条件下平衡常数较大；温度为670 C时，若在1 L的容器中投入8 MOL C3H8,充分反应后，平衡混合气体中有2 MoL C，和一定量C3H8、C3H6、心、C2H4,计算该条件下C3H6的选择性为 50%o平衡混合气体中有2 mol C H4,则根据反应iii可知平衡时该反应消耗的加(C 3 HK)=2 mol；设平衡时C 3 H6的物质的量为工，根据反应ii可知平衡时(出)=心反应ii消耗的2(C3HK)=X,则平衡时容器(C3HX)=(82据图可知该温度下反应ii的lg/=0,所 以A =l,容器体积为
20、1 L,则有 .二=1,解得x=2 mol,C 3 H6的选择性=C 3 H6的物质的量 2 1noi壮“I I 曲 必 由 此100%=z 公 一100%=50%；消耗C 3 H8的物质的量 2 1noi+2 mol欲使丙烯的产率提高，下列措施可行的是 a c （填写序号）。A.恒压条件下向原料气中掺杂水蒸气B.增大氢气与丙烷的投料比C.选择对脱氢反应更好选择性的催化剂 D.增大压强a.恒压条件下向原料气中掺杂水蒸气，则反应物和生成物的分压减小，该反应正反应为气态物质化学计量数增大的反应，减小压强反应平衡均正向移动，可以提高丙烯的产率，故a正确；b.氢气为产物，增大氢气的量会使平衡逆向移动，
21、丙烯的产率降低，故b错误；c.选择对脱氢反应更好选择性的催化剂，增大丙烯的选择性，提高产率，故c正确；d.该反应正反应为压强增大的反应，增大压强会使平衡逆向移动，降低产率，故d错误；综上所述选读。/类 型3.废物 收及污染处理图像例3 绿水青山是习近平总书记构建美丽中国的伟大设想，研究碳、氮、硫等大气污染物和水污染物的处0 0+H,e v w-v-o-（反应1）H /HH*（）+N0 I （反应2）理对建设美丽中国具有重要意义。用活化后的V2 O5 作催化剂，氨气将N O 还原成N2的一种反应历程如图所示。（反应4）+1/40：0 0-H?0-N（反应3写出总反应化学方程式：_测得该反应的平衡
22、常数与温度的关系为：lg=5.08+2 17.5/T,该反应是反应（填“吸热”或“放热”）o J）该反应的含氮气体浓度随温度变化如图所示，则将NO转化为N2的最佳温度为;当温度达到700 K时，发生副反应的化学方程式：o44溶液中，c(NH)前者_(填“大”或“小”)o答案：4NH3+4NO+O2庠 盥4N2+6H2O 放热 600 K 4N%+5O2 4 N O+6 H2O(2)温度过高(NH4)2SC)3会分解，浓度减小(或温度升高氧气在溶液中溶解度降低)小i 练1 (1)一定条件下，用Fe2()3、NiO或CQ O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)+SO2(g)2CO2(g)+
23、S(l)A7I=-270kJ mol_1某科研小组用Fe2()3作催化剂。在380 时，分别研究了“(CO)：”(SO?)为1：1、3：1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示(CO)：(SO2)=3:1 的变化曲线为 a MW淀g6S反应温度/宽图1目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝（N。）原理，其脱硝机理示意图如图3,脱硝率与温度、负载率（分子筛中催化剂的质量分数）的关系如图4所示。H2O X O2.N2图3写出该脱硝原理总反应的化学方程式：为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是催化剂 答案(2)6NO+3O2+2C2H4=3N2+4CCh+4H2O350、负载率3%汽车使
24、用乙醇汽油并不能减少NO*的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以A GZSM5为催化剂，测得N O 转化为电的转化率随温度变化情况如图所示。NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行870 K500 600 700 800 900 1000反 应 温 度/K。无C O时N O直 接 分 解 为N2的 产 率 C O剩 余 的 百 分 率 n(NO)/(CO)=l条 件 下，N O还 原 为N2的 转 化 率若不使用C。，温度超过775 K,发现N O 的分解率降低，其可能的原因是在N(NO)/N(C O)=1的条件下，应控制的最佳温度在 左右。练2(1)向
25、甲、乙、丙三个容积均为2 L 的密闭装置中均充入4 molN2 和H2 的混合气体，但N2、珥的投料比不同，在400 时反应，测定N2 的体积百分含量，得到图1。乙装置中N2、珥的投料比为 o反应达到平衡后，测得乙装置中H2 的体积百分含量为2 5%,贝!400 时，合成 氨 反 应 的 平 衡 常 数 为(不 需 注 明 单 位)O图1图2解析：(1)设起始时乙装置中Nz为.t m o l,则为(4x)m oL 设平衡建立过程中%转化。m o l,根据N2(g)+3%(g)2NH3(g),可知平衡时N?为(x-)moL%为(4-X3)mol,1143为24 010,又知反应过程中氮气的体积百
26、分含量不变，贝 6=奇，解得x=2,故乙装置中充入的N2和H2均为2 m01，2、%的投料比为1 ：l o 起始时乙装置中的冷、%均为2 m o l,设平衡建立过程中N2转化bmoL则达平衡时N?为Q-b)moL%为Q-3/0moL N%为2力mol,%的体积百分含量2-3b为25%,则:TFX100%=25%,解得方=0.4,故平衡时N2为L6 moL%为0.8mob NH3为0.8moL c(N2)=0.8 mol-L c(H2)=0.4 mol-L I c(NH3)=0.4O42mol-L 平衡常数K=o 8,0 43=3.125。.、十）向M、N 两个装置中分别充入相同投料比的N2、H
27、2,进行合成氨反应，各反应1小时，测定不同温度下N2 的转化率，得到图2。N2、珥在M、N 两装置中反应时，不同的条件可能是O在3 00 时，a、b两点转化率存在差异的原因是oooO321*&解SZN图1图2/M、N两装置中N2的转化率点线在c点相交，即在此温度下N2的转化率相同，两装置所达平衡相同，又两装置中N?、%的投料比相同，且达平衡前M中弋的转化率始终比N中大，即M中反应速率快，因此M中使用了催化剂。M装置中使用了催化剂，a点反应速率快，且合成氨的反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2的转化率减小，故a点时反应已达到平衡，b点反应速率慢，且反应没达到平衡，故虽然a、b两点温度相同，但转化率不同。答案：1 ：13.125(2)M装置中使用了催化剂 M装置中使用了催化剂，a点反应速率快，达到了平衡，b点反应速率慢，没达到平衡四种典型图像的关键点分析该反应为放热反应，低于To时，应慢，还未达到平衡,=为平衡建立过程，高于 时,为平衡移动过程7（温度）(3)对于 A(g)+2B(g)=C(g)随温度升高,IgK减小，At大，反应为吸热反应(A/0)MA)丽”(A)“(B)越大，A(g)越多，“(A)越小3号催化剂最合适，其最适温度为400 C