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1、專 題 提 升 有關(guān)化學(xué)平衡圖像問題的分析化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像類試題是化學(xué)試題中的一種特殊題型，其特點是：圖像是題目的主要組成部分，把所要考查的化學(xué)知識寓于圖中曲線上，具有簡明、直觀、形象的特點。該類試題以選擇題為主要題型，偶爾也會在非選擇題中出現(xiàn)。因為圖像是用二維坐標(biāo)表示的，所以該類試題包含的信息量比較大，隨著高考的不斷改革以及對學(xué)科能力要求的不斷提高，這種數(shù)形結(jié)合的試題將頻頻出現(xiàn)。 【思維展示】臭氧是理想的煙氣脫硝試劑，其脫硝反應(yīng)為2NO2(g)O3(g) N2O5(g)O2(g)，若反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行，下列由該反應(yīng)相關(guān)圖像作出的判斷正確的是()選項圖像判斷思維過程結(jié)論A升高溫
2、度，平衡常數(shù)減小圖像特點：放熱反應(yīng)性質(zhì)特點：溫度升高，平衡左移，K值減小 【技巧點撥】解答化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像題的常用方法和技巧(1)緊扣特征。弄清可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱還是放熱，反應(yīng)前后氣體體積增大、減小還是不變，有無純液體或固體物質(zhì)參與反應(yīng)等。(2)“先拐先平”。在含量(轉(zhuǎn)化率)時間圖像中，先出現(xiàn)拐點的反應(yīng)則先達(dá)到平衡，說明該曲線反應(yīng)速率快，表示溫度較高、有催化劑、壓強(qiáng)較大等。(3)“定一議二”。當(dāng)圖像中有三個量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關(guān)系，必要時可作輔助線。(4)三步分析法。一看反應(yīng)速率是增大還是減??；二看v(正)、 v(逆)的相對大??；三看化學(xué)平衡移動的方向。以下
3、均以反應(yīng)mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)H pq為例。 該類圖像一般有兩種表現(xiàn)形式，如圖甲和圖乙：速率時間(或速率壓強(qiáng))圖像圖乙交點是平衡狀態(tài)，平衡后升溫，平衡逆向移動；平衡后加壓，平衡正向移動。 例1向某密閉容器中加入0.6 mol A、0.2 mol C和一定量的B三種氣體。一定條件下發(fā)生反應(yīng)，各物質(zhì)濃度隨時間變化如圖甲所示其中t0t1階段c(B)未畫出。t2時刻后改變條件反應(yīng)體系中反應(yīng)速率隨時間變化的情況如圖乙所示，且四個階段都只改變一種條件并且改變的條件均不相同。下列說法正確的是() A.反應(yīng)的方程式為3A(g)B(g) 2C(g)B.t3t4，t4t5，t5t6各階段改變的
4、條件依次為：加催化劑，降低反應(yīng)溫度，增大壓強(qiáng)C.B的起始物質(zhì)的量為0.08 molD.t0t1階段A的轉(zhuǎn)化率為40% 答案C 變式1對達(dá)到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)：AB CD，若t1 時增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率變化如圖所示(v代表反應(yīng)速率，t代表時間)，下列有關(guān) A、B、C、D 的狀態(tài)敘述中正確的是()A.A、B、C 是氣體，D不是氣體B.A、B 是氣體， C、D 有一種是氣體C.C、D 是氣體，A、B 有一種是氣體D.C、D 有一種是氣體，A、B 都不是氣體 解析由圖可知t1時增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率都增大，而且逆反應(yīng)速率增大程度更大，說明該反應(yīng)反應(yīng)物和生成物都存在氣體，而且氣體化學(xué)計量數(shù)之和增大
5、。氣體物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)之和減小，A項錯誤；氣體物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)之和減小，B項錯誤；氣體化學(xué)計量數(shù)之和增大，C項正確；反應(yīng)物中存在氣體，D項錯誤。答案C 轉(zhuǎn)化率(或百分含量)時間溫度(壓強(qiáng))圖像圖像圖像條件信息“先拐先平”T2T1“先拐先平”p1p2 a使用催化劑根據(jù)圖像推斷反應(yīng)特點T 2T1，升高溫度，(A)降低，平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)p1p2，增大壓強(qiáng)，(A)升高，平衡正向移動，則正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)反應(yīng)速率加快，但平衡不移動 例2可逆反應(yīng)：aA(g)bB(s) cC(g)dD(g)，其他條件不變，C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)和溫度(T)或壓強(qiáng)(P)關(guān)系如圖，其中正確的是()A.根據(jù)圖像無法確
6、定改變溫度后平衡移動方向B.使用催化劑，C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增加C.化學(xué)方程式系數(shù)acdD.升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動 解析可逆反應(yīng)，當(dāng)其他條件一定時，溫度越高，反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡所用的時間越短。由圖像(1)可知T2T1，溫度越高，平衡時C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)n(C)%越小，故此反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；當(dāng)其他條件一定時，壓強(qiáng)越高，反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡所用的時間越短。由圖(2)可知p2p1，壓強(qiáng)越大，平衡時C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)n(C)%越小，可知正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，即acd。據(jù)上述分析，得到T1T2，溫度越高，n(C)%越小，則平衡向逆反應(yīng)方向移動，A項錯誤；催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率，對
7、平衡移動沒有影響，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變，B項錯誤；壓強(qiáng)越大，平衡時C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)n(C)%越小，可知正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，即acd，C項錯誤；T 2T1，溫度越高，平衡時C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)n(C)%越小，故此反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動，D項正確。答案D 變式2某可逆反應(yīng)mA(g)nB(g) qC(g)，H在密閉容器中進(jìn)行。如圖表示在不同時刻t、溫度T和壓強(qiáng)p下B物質(zhì)在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)(B)的變化情況。下列推斷正確的是()A.p1p2，T1T2，mnq，H0B.p 1p2，T1T2，mnq，H0C.p1p2，T1T2，mnq，H0D.p1p2，T1T2，mnq，H0 解析
8、由時間體積分?jǐn)?shù)(B)圖中拐點說明在不同條件下達(dá)到平衡時溫度、壓強(qiáng)的大小，T1大于T2，p2大于p1；同溫度時，p2大于p1，體積分?jǐn)?shù)(B)增大，說明平衡逆向移動，mnq，又同一壓強(qiáng)時，T1大于T2，體積分?jǐn)?shù)(B)降低，說明平衡正向移動，H0；D項正確。答案D 恒溫或恒壓曲線上的任意點均表示平衡狀態(tài)。分析方法：a.分析任一條曲線走勢，如圖丙中，溫度為T1時(即恒溫)，(A)隨壓強(qiáng)(p)的增大而增大，故正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)；b.任取一點向橫坐標(biāo)作垂線為輔助線進(jìn)行分析，如圖丁中，過p3任作一條垂直于x軸(即恒溫)的輔助線，若p1p2pq B.正反應(yīng)吸熱：mnpq D.正反應(yīng)放熱：mnCB.A
9、、C兩點氣體的顏色：A深，C淺C.A、B兩點氣體的平均相對分子質(zhì)量：ABD.B、C兩點化學(xué)平衡常數(shù)：BA，C項錯誤；A、B兩點壓強(qiáng)相同，B點到A點NO 2體積分?jǐn)?shù)增大，平衡正向移動，所以B點的平衡常數(shù)小于A點的平衡常數(shù)，A、C兩點溫度相同，A、C兩點平衡常數(shù)相同，所以B點的平衡常數(shù)小于C點的平衡常數(shù)，D項正確。答案D 如圖戊，該類圖像隱含隨著溫度升高的同時，反應(yīng)時間也在變化。曲線表示化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物開始，M點為剛達(dá)到的平衡點。M點前表示反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，M點后是因溫度改變而使平衡移動，即升溫，A%增大，平衡左移。其他幾種特殊圖像 如圖己，曲線表示平衡時A的百分含量(縱坐標(biāo)也可換成平衡轉(zhuǎn)化率
10、A)。該類圖像隱含的幾個信息：a.曲線上所有的點都處于平衡狀態(tài)。b.曲線上方的點，表示反應(yīng)還沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，即必須朝正反應(yīng)方向進(jìn)行才能達(dá)到平衡狀態(tài)，v(正)v(逆)。c.曲線下方的點，表示反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行才能達(dá)到平衡狀態(tài)，v(正)v(逆)。 例4在催化劑作用下，用乙醇制乙烯，乙醇轉(zhuǎn)化率和乙烯選擇性(生成乙烯的物質(zhì)的量與乙醇轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量的比值)隨溫度、乙烯進(jìn)料量(單位：mLmin1)的關(guān)系如圖所示(保持其他條件相同)。() 在410440 溫度范圍內(nèi)，下列說法不正確的是()A.當(dāng)乙醇進(jìn)料量一定，隨乙醇轉(zhuǎn)化率增大，乙烯選擇性升高B.當(dāng)乙醇進(jìn)料量一定，隨溫度的升高，乙烯選擇性不一定增大C.當(dāng)
11、溫度一定，隨乙醇進(jìn)料量增大，乙醇轉(zhuǎn)化率減小D.當(dāng)溫度一定，隨乙醇進(jìn)料量增大，乙烯選擇性增大 解析根據(jù)圖像，當(dāng)乙醇進(jìn)料量一定，隨乙醇轉(zhuǎn)化率增大，乙烯選擇性逐漸升高，但溫度高于430 后，乙烯選擇性逐漸降低，A項錯誤；根據(jù)圖像，當(dāng)乙醇進(jìn)料量一定，隨乙醇轉(zhuǎn)化率增大，乙烯選擇性逐漸升高，但溫度高于430 后，乙烯選擇性逐漸降低，因此，隨溫度的升高，乙烯選擇性不一定增大，B項正確；根據(jù)左圖，當(dāng)溫度一定，隨乙醇進(jìn)料量增大，乙醇轉(zhuǎn)化率減小，C項正確，根據(jù)右圖，當(dāng)溫度一定，隨乙醇進(jìn)料量增大，乙烯選擇性增大，D項正確。答案A 變式4有一反應(yīng)：2A(g)B(g) 2C(g)，下圖中的曲線是該反應(yīng)在不同溫度下的平衡曲線，則下列描述正確的是() A.該反應(yīng)是放熱反應(yīng)B.b點時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變化C.T 1時若由a點達(dá)到平衡，可以采取增大壓強(qiáng)的方法D.c點v正v逆，D項錯誤。答案B
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