專題講座7 用數(shù)形結合的思想探究化學平衡圖像

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專題講座七　用數(shù)形結合的思想探究化學平衡圖像 1．圖像類型 (1)濃度—時間圖：此類圖像能說明平衡體系中各組分在反應過程中的濃度變化情況。如A＋BAB反應情況如圖1所示，解該類圖像題要注意各物質曲線出現(xiàn)折點(達到平衡)的時刻相同，各物質濃度變化的內在聯(lián)系及比例符合化學方程式中的化學計量數(shù) 關系。 (2)速率—時間圖：如Zn與足量鹽酸的反應，反應速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖2所示的情況，解釋原因：AB段(v漸增)，因反應為放熱反應，隨反應的進行，溫度漸高，導致反應速率增大；BC段(v漸小)，則主要原因是隨反應的進行，溶液中c(H＋)逐漸減小，導致反應速率減小。故分析時要抓住各階段的主要矛盾，認真分析。 (3)含量—時間—溫度(壓強)圖：常見形式有如下幾種。(C%指生成物的質量分數(shù)；B%指某反應物的質量分數(shù)) (4)恒壓(溫)線(如圖3所示)：該類圖的縱坐標為物質的平衡濃度(c)或反應物的轉化率(α)，橫坐標為溫度(T)或壓強(p)，常見類型如下所示： (5)其他：如圖4所示曲線是其他條件不變時，某反應物的最大轉化率(α)與溫度(T)的關系曲線，圖中標出的1、2、3、4四個點，表示v正>v逆的點是3，表示v正c，正反應為吸熱反應 B．T1>T2，p1p2，a＋bT2，p1>p2，a＋b>c，正反應為放熱反應 答案　B 解析　當圖像中有三個變量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關系，這叫做“定一議二”。解答該題要綜合運用“定一議二”和“先拐先平”的原則。由(T1，p1)和(T1，p2)兩條曲線可以看出：①溫度相同(T1)，但壓強為p2時達到平衡所需的時間短，即反應速率大，所以p2>p1；②壓強較大(即壓強為p2)時對應的w(B)較大，說明增大壓強平衡逆向移動，則a＋bT2；②溫度較高(即溫度為T1)時對應的w(B)較小，說明升高溫度平衡正向移動，故正反應為吸熱反應。 解題指導 從“拐點”著手突破該類圖像 同一可逆反應，如果反應條件不同，化學反應速率可能不相同，達到化學平衡所用的時間也可能不相同，反映到圖像上，就是出現(xiàn)“拐點”的時間有差異。根據(jù)外界條件對化學反應速率的影響，即可判斷不同“拐點”所對應溫度的高低、壓強或濃度的大小及是否使用催化劑。 同一可逆反應，在不同的反應條件下達到平衡時，各組分的百分含量、體系的壓強、混合氣體的密度及平均相對分子質量等可能不相等，反映到圖像上，就是“拐點”對應的縱坐標有差異。根據(jù)外界條件對化學平衡的影響，即可判斷不同條件下各“拐點”縱坐標的大小。 題組三　恒溫線(或恒壓線)圖像 3. 有一化學平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如圖表示的是A的轉化率與壓強、溫度的關系。下列敘述正確的是 (　　) A．正反應是放熱反應；m＋n>p＋q B．正反應是吸熱反應；m＋np＋q 答案　D 解析　圖像中有三個量，應定一個量來分別討論另外兩個量之間的關系。定壓強，討論T與A的轉化率的關系：同一壓強下，溫度越高，A的轉化率越高，說明正反應是吸熱反應；定溫度，討論壓強與A的轉化率的關系：同一溫度下，壓強越大，A的轉化率越高，說明正反應是體積縮小的反應，即m＋n>p＋q。 題組四　速率、平衡綜合圖像 4．下面是某化學研究小組探究外界條件對化學反應速率和化學平衡影響的圖像，其中圖像和實驗結論表達均正確的是 (　　) A．①是其他條件一定時，反應速率隨溫度變化的圖像，正反應ΔH<0 B．②是在平衡體系的溶液中溶入少量KCl晶體后化學反應速率隨時間變化的圖像 C．③是在有無催化劑存在下建立的平衡過程圖像，a是使用催化劑時的曲線 D．④是一定條件下，向含有一定量A的容器中逐漸加入B時的圖像，壓強p1>p2 答案　C 解析　根據(jù)圖像①，升高溫度，平衡正向移動，正反應ΔH>0，A錯；②反應實質是 Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，K＋和Cl－不參加化學反應，KCl濃度增大不影響化學平衡，B錯；③使用催化劑，反應速率加快，先達到平衡，C正確；④此反應為反應前后氣體物質的量不變的化學反應，改變壓強不影響平衡狀態(tài)，即不影響A的轉化率，且由于不斷加入B，A的轉化率增大，D錯。 5．某密閉容器中充入等物質的量的A和B，一定溫度下發(fā)生反應A(g)＋xB(g) 2C(g)，達到平衡后，在不同的時間段，分別改變影響反應的一個條件，測得容器中物質的物質的量濃度、反應速率分別隨時間的變化如下圖所示： 下列說法中正確的是 (　　) A．30～40 min間該反應使用了催化劑 B．反應方程式中的x＝1，正反應為吸熱反應 C．30 min時降低溫度，40 min時升高溫度 D．8 min前A的反應速率為0.08 molL－1min－1 答案　D 解析　A項，若使用催化劑，則化學反應速率加快，A不正確；由物質的量濃度—時間圖像可知，A、B的濃度變化相同，故A、B的計量數(shù)相同，都為1，由反應速率—時間圖像可知，30 min時改變的條件為降壓，40 min時改變的條件為升溫，且升高溫度平衡向逆反應方向移動，則正反應為放熱反應。8 min前A的反應速率為(2.0 molL－1－ 1.36 molL－1)/8 min＝0.08 molL－1min－1。 題組五　其他類圖像 6．將I2溶于KI溶液中，能配制成濃度較大的碘水，主要是發(fā)生了反應：I2(aq)＋I－(aq) I(aq)。該平衡體系中，I的物質的量濃度與溫度(T)的關系如圖所示(曲線上的任何一點都代表平衡狀態(tài))。下列說法正確的是 (　　) A．反應速率：vM>vP B．平衡常數(shù)：KNv逆 答案　D 解析　A中，溫度越高，反應速率越大，vMKP；C中，M、N兩點相比，M點溫度低于N點溫度，升溫，平衡左移，所以M點的c(I－)小。 7. 在容積相同的密閉容器內，分別充入同量的N2和H2，在不同溫度下，任其發(fā)生反應N2＋3H22NH3，并分別在t秒時測定其中NH3的體積分數(shù)，繪圖如右： (1)A、B、C、D、E五點中，尚未達到化學平衡狀態(tài)的點是________。 (2)此可逆反應的正反應是________反應。(填“放熱”或“吸熱”)。 (3)AC段的曲線是增函數(shù)，CE段曲線是減函數(shù)，試從反應速率和平衡角度說明理由。___________________________________________________________________。 答案　(1)AB　(2)放熱　(3)AC段：反應開始v正>v逆，反應向右進行生成NH3。CE段：已達平衡，升溫使平衡左移，NH3%變小 6