【精准解析】2021新高考化学鲁科版：第7章专题讲座四真实复杂情景中化学反应速率和平衡图像识图策略

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专题讲座四　真实复杂情景中化学反应速率和平衡图像识图

策略

化学平衡图像题，除以常规图像形式(如c —t图、含量—时间—温度图、含量—时间—压强

图、恒压线图、恒温线图等)考查平衡知识外，又出现了很多新型图像。这些图像常与生产

生活中的实际问题相结合，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查。图

像形式看似更加难辨，所涉问题看似更加复杂，但只要仔细分析，抓住图像中的关键点 (常

为最高点、最低点、转折点)、看清横坐标、纵坐标代表的条件、弄清曲线的变化趋势，即

可将复杂图像转化为常规图像。进而运用化学平衡知识进行解答即可。

1．转化率—投料比—温度图像

[例1]　将燃煤废气中的 CO2转化为甲醚的反应原理为

2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)

已知在压强为 a MPa 下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图：

此反应__________(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”)。

解析　当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，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。

答案　放热　不变

2．根据图像判断投料比

[例2]　采用一种新型的催化剂(主要成分是 Cu—Mn 合金)，利用 CO 和H2制备二甲醚

(DME)。

主反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)

副反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(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________时最有利于二甲醚的合成。

解析　由图可知当催化剂中 n(Mn)/n(Cu)约为 2.0 时，CO 的转化率最大，生成的二甲醚最多。

答案　2.0

3．废物回收及污染处理图像

[例3]　(1)一定条件下，用 Fe2O3、NiO 或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收。反应为

2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l) 　ΔH＝－270 kJ·mol－1

① 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，Fe2O3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 Fe2O3的主要优点是____

____________________________________________________________________。

② 某科研小组用 Fe2O3作催化剂。在 380 ℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1

时SO2转化率的变化情况(图2)。则图 2中表示 n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为________

__。

(2)目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)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。

① 写出该脱硝原理总反应的化学方程式：________________________________________。

② 为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_______________________________________。

(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少 NOx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 AgZSM5 为催化剂，测得 NO 转化为 N2的转化率随温度变化情

况如图 5所示。

若不使用 CO，温度超过775 K，发现NO 的分解率降低，其可能的原因是_______________；

在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，应控制的最佳温度在________左右。

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