熱點(diǎn)專題突破系列(四)

1、熱點(diǎn)專題突破系列(四)巧解化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的圖像題【題型特點(diǎn)】化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的圖像類試題是化學(xué)試題中的一種特殊題型,其特點(diǎn)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(diǎn)。該類題目以選擇題為主要題型。因?yàn)閳D像是用二維坐標(biāo)表示的,所以該類題目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)。【資源平臺】1.解題思路。2.圖像類型:(1)物質(zhì)的量(或濃度)時(shí)間圖:此類圖像能說明平衡體系中各組分在反應(yīng)過程中的濃度變化情況。例如,某溫度時(shí),在定容(VL)容器中,X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的

2、變化曲線如圖1所示。根據(jù)圖像可進(jìn)行如下計(jì)算:某物質(zhì)的平均反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率,如v(X)= molL-1s-1,Y的轉(zhuǎn)化率= 100%。確定化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,如X、Y、Z三種物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為(n1-n3)(n2-n3)n2。再如A+B AB反應(yīng)情況如圖2所示,解該類圖像題要注意各物質(zhì)曲線出現(xiàn)折點(diǎn)(達(dá)到平衡)的時(shí)刻相同,各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系。(2)全程速率時(shí)間圖:如Zn與足量鹽酸的反應(yīng),反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化出現(xiàn)如圖所示的情況,解釋原因:AB段(v逐漸增大),因反應(yīng)為放熱反應(yīng),隨反應(yīng)的進(jìn)行,溫度逐漸升高,導(dǎo)致反應(yīng)速率增大;BC段(v逐漸減小)

3、,主要原因是隨反應(yīng)的進(jìn)行,溶液中c(H+)逐漸減小,導(dǎo)致反應(yīng)速率逐漸減小。故分析時(shí)要抓住各階段的主要矛盾,認(rèn)真分析。(3)含量時(shí)間圖:常見形式有如下幾種。(C%指生成物的質(zhì)量分?jǐn)?shù);B%指反應(yīng)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù))(4)速率溫度(或壓強(qiáng))圖。例如:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1(如下圖)由圖可知平衡后,升溫,v(正)、v(逆)均增大,但v(逆)增加得多。增大壓強(qiáng),v(正)、v(逆)均增大,但v(正)增加得多。(5)恒壓(或溫)線(如圖所示)。該類圖的縱坐標(biāo)為產(chǎn)物的平衡濃度(c)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(),橫坐標(biāo)為溫度(T)或壓強(qiáng)(p),常見類型如下所示:注意:此類圖像

4、的線上的各點(diǎn)均是恒壓(或恒溫)時(shí)的轉(zhuǎn)化率或濃度,圖像中有兩個(gè)變量。解答此類問題時(shí)一般是先設(shè)定一個(gè)量不變,分析另一個(gè)量改變時(shí)引起(或c)的變化。要特別注意不能根據(jù)曲線的位置判斷壓強(qiáng)或溫度的高低。(6)其他:如圖所示曲線是其他條件不變時(shí),某反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率()與溫度(T)的關(guān)系曲線,圖中標(biāo)出的1、2、3、4四個(gè)點(diǎn),表示v(正)v(逆)的點(diǎn)是3,表示v(正)0。例如只有在t2時(shí)刻反應(yīng)才達(dá)到平衡。 反應(yīng)體系中各物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持不變。例如,只有在t3時(shí)刻反應(yīng)才達(dá)到平衡狀態(tài)。反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變。(2)理解一個(gè)原理。勒夏特列原理(化學(xué)平衡移動原理):如果改變影響化學(xué)平衡的條件(濃度、壓強(qiáng)、溫度等)之一

5、,平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動?！镜漕}示例】(2014肇慶模擬)下面是某化學(xué)研究小組探究外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響的圖像,其中圖像和實(shí)驗(yàn)結(jié)論表達(dá)均正確的是()A.a是其他條件一定時(shí),反應(yīng)速率隨溫度變化的圖像,正反應(yīng)Hp2D.d是在平衡體系的溶液中溶入少量KCl晶體后化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的圖像【信息提取】關(guān)鍵信息信息提取信息交叉點(diǎn)后,升高溫度v(正)v(逆),說明升高溫度平衡正向移動,正反應(yīng)吸熱信息A曲線和B曲線體積分?jǐn)?shù)相同,說明平衡沒移動,但是A曲線反應(yīng)速率快,應(yīng)是使用了催化劑信息 方程式的特點(diǎn)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的化學(xué)反應(yīng),壓強(qiáng)不影響平衡 信息 KCl實(shí)際不參加反應(yīng)

6、 【嘗試解答】根據(jù)圖像a,升高溫度,平衡正向移動,正反應(yīng)H0,A錯(cuò);b圖像中,使用催化劑,反應(yīng)速率加快,先達(dá)到平衡,B正確;c圖像中,此反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的化學(xué)反應(yīng),改變壓強(qiáng)不影響平衡狀態(tài),即不影響A的轉(zhuǎn)化率,且由于不斷加入B,A的轉(zhuǎn)化率增大,C錯(cuò);d圖像中,反應(yīng)實(shí)質(zhì)是Fe3+3SCN- Fe(SCN)3,K+和Cl-不參加化學(xué)反應(yīng),KCl濃度增大不影響化學(xué)平衡,D錯(cuò)。答案:B【類題通法】解答化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像題的步驟:【類題試解】1.(2014泰安模擬)化學(xué)中常用圖像直觀地描述化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程或結(jié)果。下列對圖像描述敘述正確的是()A.根據(jù)圖可判斷可逆反應(yīng)A2(g)+3B2(

7、g) 2AB3(g)的H0B.圖可以表示壓強(qiáng)對可逆反應(yīng)2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s)的影響,乙的壓強(qiáng)大C.圖可以表示對某化學(xué)平衡體系改變溫度后反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化D.據(jù)圖判斷,物質(zhì)A反應(yīng)生成物質(zhì)C的H0【解析】選B。據(jù)圖可知,曲線交點(diǎn)之前,反應(yīng)未達(dá)平衡,交點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)。交點(diǎn)后升高溫度逆反應(yīng)速率比正反應(yīng)速率增加得快,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動。由于升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,故可判斷可逆反應(yīng)A2(g)+3B2(g)2AB3(g)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),即H0,故A錯(cuò)誤。由圖知,由甲到乙,達(dá)到平衡時(shí)間縮短,說明條件改變使乙的反應(yīng)速率加快,但平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變,即改變條件平衡不移動

8、,對可逆反應(yīng)2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),反應(yīng)前后體積不變,所以增大壓強(qiáng)平衡不移動,故B正確。曲線圖中改變條件后,逆反應(yīng)速率增大,正反應(yīng)速率降低,所以不可能改變的是溫度,C錯(cuò)誤。據(jù)圖知,物質(zhì)A的總能量高于物質(zhì)C的總能量,所以A生成C是放熱反應(yīng),則H0,D不正確。2.(2013臺州模擬)密閉容器中進(jìn)行的可逆反應(yīng):aA(g)+bB(g) cC(g)在不同溫度(T1和T2)及壓強(qiáng)(p1和p2)下,混合氣體中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(B)與反應(yīng)時(shí)間(t)的關(guān)系如圖所示。下列判斷正確的是()A.T1T2,p1c,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B.T1T2,p1p2,a+bc,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C.T1p2,a+bT2,p1p2,a+bc,正反應(yīng)為放熱反應(yīng)【解析】選B。由(T1,p1)和(T1,p2)兩條曲線可以看出:溫度相同(T1),但壓強(qiáng)為p2時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間短,即反應(yīng)速率大,所以p2p1;壓強(qiáng)較大(即壓強(qiáng)為p2)時(shí)對應(yīng)的w(B)較大,說明增大壓強(qiáng)平衡逆向移動,則a+bT2;溫度較高(即溫度為T1)時(shí)對應(yīng)的w(B)較小,說明升高溫度平衡正向移動,故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故B項(xiàng)正確。3.(2014綿陽模擬)對于可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H0,下列選項(xiàng)和圖示相符