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化学平衡中的作图问题

高考28题中的作图问题
一、看图问题
例1:在一密闭容器中发生反应N 2+3H 2 2NH 3 △H ﹤0,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。

(1)判断t 1、t 3、t 4时刻分别改变的一个条件。

t 1时刻_____ ___; t 3时刻______ __; t 4时刻____ ____。

小结:
二、作图问题 1、单条件定性型 例2:(1)如果在t 6时刻,从反应 体系中分离出部分氨,t 7时刻反应达到平衡状态,请在上图中画出反应速率的变化曲线。

(2)如果恒温恒压条件下t6时刻充入一定量的NH 3,t 7时达到平衡,请作图。

例3:2CO 2(g)+6H 2(g) CH 2=CH 2(g)+4H 2O(g) ΔH = a kJ ·mol -1
保持某温度(大于100℃)不变,在体积为V L 的恒
容容器中以n (H 2)∶n (CO 2)=3∶1的投料比加入反应
物,至t 0时达到化学平衡。

t 1时将容器体积瞬间扩
大至2V L 并保持不变,t 2时重新达平衡。

作出容器
内混合气体的平均相对分子质量随时间变化的图
像。

例4:氨催化氧化制NO 在热的铂铑(Pt-Rh )合金催化下进行,4NH 3(g)+5O 2(g) 4NO(g)+6H 2O(g),反应过程中合金始终保持红热。

NH 3转化率在温度T1下随反应时间(t )的变化如下图:其他条件不变,仅改变温度为T 2(T 2大于T 1),在框图中画出温度T 2下NH 3转化率随反应时间变化的预期结果示意图。

2、单条件定量型
O t 0 t 1 t 2 时间
M
25
20 15
10 5
例5:在一容积为4 L的密闭容器中,加入的N 2和的H2,在一定条件下发生反应:N2(g)+3H2(g)
2NH 3(g ) △H<0,反应中NH3的物质的量浓度变化情况
如右图:
在第5分钟末将容器的体积缩小一半后,若在第7分钟末
达到新的平衡(此时NH3的浓度约为 mol/L),请在上图中
画出第5分钟末到此平衡时NH3浓度的变化曲线。

例6:目前工业合成氨的原理是:N 2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g)
△H=- /mol。

①在恒温恒容的密闭容器中,合成氨反应的各物质浓度变化
曲线如下图所示。

②在第25 min 末,保持其它条件不变,若升高反应温度并
设法保持该温度不变,在第35 min末再次达到平衡。

平衡
移动过程中H2浓度变化了 mol·L-1,请你在图中画出第
25 min ~ 40 min NH3浓度变化曲线。

3、多条件定性型
例7:(2014浙江)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2,严
重破坏生态环境。

采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。

但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低脱硫效率。

相关反应的热化学方程式如下:
CaSO 4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g)
ΔH1=·mol-1(反应Ⅰ)
CaSO 4(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO2(g)
ΔH2= ·mol-1(反应Ⅱ)
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。

例8:(2014年天津卷10)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为:
N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g)∆H= •mol‾ 1
依据温度对合成氨反应的影响,在图2坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。

4、多条件定量型
例9:(2016绍兴一模)若起始投料量H2/CO2=4,起始温度为298K,反应④在503K时达到平衡,请在上图画出CO2转化率随温度升高的变化曲线。

例10:汽车尾气催化装置中涉及的反应之一为:2NO(g) + 2CO(g)N 2(g) + 2CO2(g) △H<0 研究表明:在使用等质量催化剂时,增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。

为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律,某同学设计了以下三组实验:
实验编号T(K)NO初始浓度
(mol·L-1)
CO初始浓度
(mol·L-1)
催化剂的比表面积
(m2/g)
Ⅰ400×10-3×10-382
Ⅱ400×10-3×10-3124
Ⅲ450×10-3×10-3124
在图中画出上表中的实验II、III条件下
混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图
(标明各条曲线的实验编号)。

小结:
知识应用
1、最新“人工固氮”的研究报道:常温常压、光照条件下,N2在催化剂表面与水发生反应:2N 2(g)+6H2O(l) 4NH3(g)+3O2(g)
常温下,在恒压密闭容器中上述反应达到平衡后,
在其他条件不变时,通入2 mol N2,请在右图中
画出正(v正)、逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图。

2、尿素[CO (NH 2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。

工业上合成尿素的反应如下:2NH 3(g)+CO 2(g) CO(NH 2)2(l) + H 2O (l) ΔH < 0
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件,在恒定温度下,将氨气和二氧化碳按2:1的物质的量之比充入一体积为10L 的密闭容器中(假设容器体积不变,生成物的体积忽略不计),经20min 达到平衡,各物质浓度的变化曲线如下图所示。

若保持平衡的温度和体积不变,25min 时
再向容器中充入2mol 氨气和1mol 二氧化碳, 在40min 时重新达到平衡,请在上图中画出 25~50min 内氨气的浓度变化曲线。

3、近年来对CO 2的有效控制及其高效利用的研究正引起全球广泛关注。

据中国化工报报
道,美国科学家发现了一种新的可将CO 2转化为甲醇的高活性催化体系,比目前工业使用的常见催化剂快近90倍。

由CO 2制备甲醇过程可能涉及反应如下: 反应Ⅰ: CO 2(g)+3H 2(g)CH 3OH(g) +H 2O(g) △H 1=- kJ •mol -1 反应Ⅱ:CO 2(g)+ H 2(g)CO (g)+H 2O(g) △H 2 反应Ⅲ: CO(g)+2 H 2(g)CH 3OH(g) △H 3=- kJ •mol -1
⑴ 在一定条件下2L 恒容密闭容器中充入一定量的H 2和CO 2仅发生反应Ⅰ,实验测得在不同反应物起始投入量下,反应体系中CO 2的平衡转化率与温度的关系曲线,如下图所示。

⑵在温度为500K 的条件下,充入3mol H 2和 CO 2,该反应10min 时达到平衡: 该温度下,反应I 的平衡常数K = ;
① 在此条件下,系统中CH 3OH 的浓度 随反应时间的变化趋势如图所示,当反 应时间达到3min 时,迅速将体系温度 升至600K ,请在图中画出3~10min 内 容器中CH 3OH 浓度的变化趋势曲线;
反应物起始投入量:
曲线I :n (H 2)=3mol ,n (CO 2)= 曲线Ⅱ:n (H 2)=3mol ,n (CO 2)=2mol。

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