专题复习:原理题中的图像、数据分析及应用学习目标:学会分析、描述、应用图像和数据【例1】.(20XX年广东卷31).用CaSO4代替O2与燃料CO反应,既可提高燃烧效率,又能得到高纯CO2,是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术,反应①为主反应,反应②和③为副反应。
①1/4CaSO4(s)+CO(g)⇋1/4CaS(s)+CO2(g) ∆H1=-47.3kJ∙mol-1② CaSO4(s)+CO(g)⇋CaO(s)+CO2(g) +SO2(g) ∆H2=+210.5kJ∙mol-1③ CO(g)⇋1/2C(s)+1/2CO2(g) ∆H3=-86.2kJ∙mol-1(1)反应2CaSO4(s)+7CO(g)⇋CaS(s)+ CaO(s)+6CO2(g)+ C(s) +SO2(g)∆H=___________(用∆H1、∆H2和∆H3表示)(2)反应①-③的平衡常数的对数lgK随反应温度T的变化曲线见图18,结合各反应的∆H,归纳lgK-T曲线变化规律:a)____________________________;b)____________________________。
分析:1.审题(图)注意到什么?2.K的含义?lgK的含义?哪些量与K变化趋势一致?(以反应①为例)3.各曲线对应的方程式是什么?原因分析4.该反应的自变量?因变量?5.变化幅度有何不同?受什么因素影响?6.若方程式未标明状态及焓变,单独给出曲线II,规律描述?若只给反应和曲线I呢?分析图像的一般思路:总结规律型①图形归纳型②表格数据型找自变量,表达自变量的变化引起因变量的变化。
答题模板:趋势、幅度、控制其它条件不变,因变量随自变量的X X而X X【例2】(20XX年广东)硼酸(H3BO3)在食品、医药领域应用广泛。
(1)请完成B2H6气体与水反应的化学方程式:B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +________。
(2)在其他条件相同时,反应H 3BO3 +3CH3OH B(OCH3)3 +3H2O中,H3BO 3的转化率()在不同温度下随反应时间(t)的变化见图12,由此图可得出:①温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是____ ___②该反应的_____0(填“<”、“=”或“>”).图像规律:1.相同时间内,温度越高,H3B O3的转化率越大;2.温度越高,达到平衡的时间越短;3.相同温度下,10m i n 内H 3B O 3转化率增大幅度较大, 10m i n 到60m i n 转化率增大幅度较小; 原因分析?【例3】 甲烷水蒸气重整制合成气是利用甲烷资源的途径之一,该过程的主要反应是反应①: CH 4(g) + H 2O(g) CO(g) + 3H 2(g) ΔH > 0(2)其他条件相同,反应①在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下反应相同时间后,CH 4的转化率随反应温度的变化如图所示。
① 在相同条件下,三种催化剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的催化效率由高到低的顺序是________。
② a 点所代表的状态________(填“是”或“不是”)平衡状态。
③ c 点CH 4的转化率高于b 点,原因是________。
分析:1.该反应的自变量?因变量?2.变化幅度有何不同?受什么因素影响?3.哪些点一定不是平衡状态?哪些点可能是平衡状态?哪些点一定是平衡状态?【例4】(15年广州一模31) “硫碘循环”法是分解水制氢气的研究热点,涉及三个反应:反应Ⅰ:SO 2(g) + I 2(aq) + 2H 2O(l) = 2HI(aq) + H 2SO 4(aq)反应Ⅱ:2HI(g) H 2(g) + I 2(g)反应Ⅲ:2H 2SO 4(g) 2H 2O(g) + 2SO 2(g) + O 2(g)(1)反应Ⅲ实际上分两步进行:H 2SO 4(g)=SO 3(g) + H 2O(g) ∆H 12SO 3(g) 2SO 2(g) + O 2(g) ∆H 2则反应Ⅲ的反应热∆H =________(用∆H 1、∆H 2表示)。
(2)某温度下将1mol HI 充入密闭容器中发生反应Ⅱ,达到第1次平衡后,用选择性膜完全分离出H 2,达到第2次平衡后再次分离H 2,重复多次,平衡时n (HI)如下达到平衡的次数第1次 第2次 第3次 第4次 第5次 …… n (HI)/mol 0.78 0.67 0.60 0.55 0.51 …… ① 第1次平衡时,HI 的转化率为________%。
② 归纳出分离H 2的次数对HI 转化率的影响:________。
③ 计算第2次平衡时H 2和I 2的物质的量(写出计算过程)。
【变式训练1】(20XX 年广二模31)工业上常利用醋酸和乙醇合成有机溶剂乙酸乙酯:Ⅲ a b c758595700750 800 850C H 4的转化率/% 温度/℃CH 3COOH(l)+C 2H 5OH(l)△浓H 2SO 4CH 3COOC 2H 5(l)+H 2O(l) ΔH =-8.62kJ·mol -1 已知CH 3COOH 、C 2H 5OH 和CH 3COOC 2H 5的沸点依次为118℃、78℃和77℃。
在其他条件相同时,某研究小组进行了多次实验,实验结果如图所示。
(1)该研究小组的实验目的是__________________。
(2)60℃下反应40min 与70℃下反应20min 相比,前者的平均反应速率___________后者(填“小于”、“等于”或“大于”)。
(3)如图所示,反应时间为40min 、温度超过80℃时,乙酸乙酯产率下降的原因可能是______(写出两条)。
【变式训练2】(20XX 年广州调研31)Na 2S 2O 8溶液可降解有机污染物4-CP ,原因是Na 2S 2O 8溶液在一定条件下可产生强氧化性自由基(SO 4-·)。
通过测定4-CP 降解率可判断Na 2S 2O 8溶液产生SO 4-·的量。
某研究小组探究溶液酸碱性、Fe 2+的浓度对产生SO 4-·的影响。
(1)溶液酸碱性的影响:其他条件相同,将4-CP 加入到不同pH 的Na 2S 2O 8溶液中,结果如图a 所示。
由此可知:溶液酸性增强, (填 “有利于”或“不利于”)Na 2S 2O 8产生SO 4-·。
(2)Fe 2+浓度的影响:相同条件下,将不同浓度的FeSO 4溶液分别加入c (4-CP)=1.56×10-4mol·L -1、c (Na 2S 2O 8)=3.12×10-3 mol·L -1的混合溶液中。
反应240 min 后测得实验结果如图b 所示。
已知 S 2O 82- + Fe 2+= SO 4-·+ SO 42- + Fe 3+,此外还可能会发生:SO 4-· + Fe 2+ = SO 42- + Fe 3+ ① 实验开始前,检验FeSO 4溶液是否被氧化的试剂是 (化学式)。
如被氧化可以观察到的现象是 。
②当c (Fe 2+)=3.2 ×10-3 mol·L -1时,4-CP 降解率为 %,4-CP 降解的平均反应速率的计算表达式为 。
③当c (Fe 2+)过大时,4-CP 降解率反而下降,原因可能是 。
【变式训练3】( 2014广州调研题)30.(16分)工业上可用煤制天然气,生产过程中有多种途径生成乙酸乙酯产率/ %温度CH4。
(2)另一生成CH4的途径是CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H 2O(g)。
其他条件相同时,H2的平衡转化率在不同压强下随温度的变化如图所示。
①该反应的△H0(填“<”、“=”或“>”)。
②实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件,运用化学反应速率和平衡知识,同时考虑生产实际,说明选择该反应条件的理由_________________。
【变式训练4】(20XX年广一模)31.碳酸甲乙酯(CH3OCOOC2H5)是一种理想的锂电池有机电解液,生成碳酸甲乙酯的原理为:C2H5OCOOC2H5(g)+ CH3OCOOCH3(g) 2 CH3OCOOC2H5(g)ΔH1(1)其他条件相同,CH3OCOOCH3的平衡转化率(α)与温度(T)、反应物配比(R)的关系如图所示。
①ΔH1______0(填“<”、“=”或“>”)。
②由图可知,为了提高CH3OCOOCH3的平衡转化率,除了升温,另一措施是_______。
③在密闭容器中,将1mol C2H5OCOOC2H5和1mol CH3OCOOCH3混合加热到650K,利用图中的数据,求此温度下该反应的平衡常数K。
【变式训练5】(20XX年广二模)一定条件下,通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收:2CO(g) + SO2(g)2CO2(g) + S(l) △H(1)已知2CO(g)+ O2(g)=2CO2(g) △H1=—566 kJ•mol-1S(l)+ O2(g)=SO2(g) △H2=—296 kJ•mol-1则反应热△H=_______ kJ•mol-1。
(2)其他条件相同、催化剂不同时,SO2的转化率随反应温度的变化如图a。
260℃时,__________(填Fe2O3、NiO或Cr2O3)作催化剂反应速率最快。
Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高,不考虑价格因素,选择Fe2O3的主要优点是_____ ___。
催化剂(3)科研小组在380℃、Fe2O3作催化剂时,研究了不同的投料比[n(CO)︰n(SO2)]的比值对SO2转化率的影响,结果如图b。
请在答题卡坐标图中画出n(CO)︰n(SO2)=2︰1时,SO2转化率的预期变化曲线。
【变式训练6】(20XX年广二模)苯乙烯是重要的基础有机原料。
工业中用乙苯(C6 H5- CH2 CH3)为原料,采用催化脱氢的方法制取苯乙烯(C6 H5- CH= CH2)的反应方程式为:C6 H5- CH2 CH3 (g) C6 H5- CH=CH2 (g) +H2(g) ΔH1(1)向体积为VL的密闭容器中充入a mol乙苯,反应达到平衡状态时,平衡体系组成(物质的量分数)与温度的关系如图所示:由图可知:在600℃时,平衡体系中苯乙烯的物质的量分数为25%,则:①氢气的物质的量分数为;乙苯的物质的量分数为;②乙苯的平衡转化率为;③计算此温度下该反应的平衡常数(请写出计算过程)。
(2)分析上述平衡体系组成与温度的关系图可知:△H10(填“>、=或<”)。
【变式训练7】硝酸铈铵[(NH4)2Ce(NO3)6]广泛应用于电子、催化工业,其合成路线如下:(4)为了研究步骤Ⅲ的工艺条件,科研小组测定了(NH4)2Ce(NO3)6在不同温度、不同浓度硝酸中的溶解度,结果如右图。