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文檔簡介
第05講化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像
目錄
01考情透視目標導(dǎo)航............................................................2
02知識導(dǎo)圖思維引航............................................................3
03考點突破考法探究............................................................4
考點一化學(xué)反應(yīng)速率圖像.........................................................4
知識點1速率一時間圖像.......................................................4
知識點2速率一壓強(或溫度)圖像...............................................5
知識點3物質(zhì)的量(或濃度)一時間圖像...........................................6
知識點4化學(xué)速率圖像分析.....................................................7
考向1考查速率-時間圖像.......................................................7
考向2考查速率一壓強(或溫度)圖像............................................10
考向3考查濃度或物質(zhì)的的量-時間圖像.........................................12
考點二化學(xué)平衡圖像............................................................14
知識點1轉(zhuǎn)化率(或百分含量)一時間一溫度(或壓強)圖像.........................14
知識點2恒溫線或恒壓線圖像..................................................15
知識點3反應(yīng)過程中組分含量或濃度與溫度的關(guān)系圖像..........................15
知識點4化學(xué)平衡圖像分析....................................................16
考向1考查轉(zhuǎn)化率(或百分含量)一時間一溫度(或壓強)圖像的分析判斷............18
考向2考查恒溫線或恒壓線圖像的分析判斷.....................................20
考向3考查組分含量、濃度或物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系圖像的分析判斷.............22
考向4考查化學(xué)平衡曲線外的非平衡點分析.....................................24
04真題練習?命題洞見...........................................................27
考情;靈汨?日粽旦骷:
考點要求考題統(tǒng)計考情分析
2024?遼寧卷,3分分析近三年的高考試題,高考命題在本講有以下規(guī)律:
2024?安徽卷,3分化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像分析類試題經(jīng)常涉及的圖
2023遼寧卷12題,3分像類型有含量一時間一溫度(壓強)圖像、恒溫、恒壓曲線
化學(xué)反應(yīng)速率2023山東卷14題,4分等,圖像中蘊含著豐富的信息,具有簡明、直觀、形象的
圖像2022浙江1月選考19題,2分特點,命題形式靈活,難度不大,解題的關(guān)鍵是根據(jù)反應(yīng)
2022湖南卷14題,4分特點,明確反應(yīng)條件,認真分析圖像,充分挖掘蘊含的信
2022廣東卷15題,4分息,緊扣化學(xué)原理,找準切入點解決問題。圖像作為一種
2022河北卷11題,4分;思維方法在解題過程中也有著重要作用,可以將一些較為
2024?湖南卷,3分抽象的知識,轉(zhuǎn)化為圖像,然后進行解決。注意掌握從圖
2024?遼寧卷,3分像中獲取有效信息,解答與化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡有關(guān)
2023?重慶卷,3分的問題,如反應(yīng)速率、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率,提高轉(zhuǎn)化率的
化學(xué)平衡圖像2023湖南卷13題,4分措施等;從圖表或圖像中獲取信息,計算轉(zhuǎn)化率、平衡常
2023浙江6月選考14題,3分數(shù)等。
2022江蘇卷13題,3分
2022廣東卷13題,4分
復(fù)習目標:
1.能從圖像認識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡是變化的,知道化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡與外界條件有關(guān),并遵循一
定規(guī)律;能多角度。動態(tài)地分析化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡,運用化學(xué)反應(yīng)原理解決實際問題。
2.建立圖像與觀點、結(jié)論和證據(jù)之間的邏輯關(guān)系,知道可以通過圖像分析、推理等方法認識化學(xué)反應(yīng)速率和化
學(xué)平衡的本質(zhì)特征及其相互關(guān)系,建立模型。能運用模型解釋化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的有關(guān)圖像曲線變化,
揭示化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的本質(zhì)和規(guī)律。
3.能通過圖像發(fā)現(xiàn)和提出有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的有探究價值的問題;通過控制變量來探究影響化學(xué)反
應(yīng)速率和化學(xué)平衡的外界條件。
寓2
知道烏圖?奧始己I骯
"漸變"類V-1圖像
"斷點"類V-1圖像
r速率Tt間圖像-
“平臺“類vt圖像
:全程速率一時間圖像
-速率一壓強(或溫度)圖像
①若為溫度變化
引起,溫度較高
時,反應(yīng)達平衡
所需時間短。
化學(xué)反
應(yīng)速率②若為壓強變化
圖像引起,壓強較大
-物質(zhì)的量(或濃度)一時間圖像-時,反應(yīng)達平衡
所需時間短。
③若為是否使用
催化劑,使用適
L宜催化劑時,反
應(yīng)達平衡所需時
化學(xué)反應(yīng)速間短。
率與化學(xué)平J化學(xué)速率圖像分析
衡圖像
-轉(zhuǎn)化率(或百分含量)一時間一溫度(或壓強)圖像——"先拐先平,數(shù)值大”
-恒溫線或恒壓線圖像——“定一議二"
反應(yīng)過程中
組分含量或
濃度與溫度
化學(xué)平的關(guān)系圖像
衡圖像
一反應(yīng)過程中組分含量或濃度與溫度的關(guān)系圖像?_化學(xué)平衡曲線外
的非平衡點分析
投料比與轉(zhuǎn)化
L率或產(chǎn)率相關(guān)
圖像
J化學(xué)平衡圖像分析
若占空硝若泣按客
II?w
考點一化學(xué)反應(yīng)速率圖像
知識點1速率一時間圖像
1.“漸變”類V一,圖像
圖像分析結(jié)論
1時V、突然增大,V,逆逐逝增大;v',E>v'逆,人時其他條件不變,增大反
八逆|r平衡向正反應(yīng)方向移動應(yīng)物的濃度
O力1t
力時V'TF突然減小,M逆逐漸減小;正,fi時其他條件不變,減小反
R逆掌正,平衡向逆反應(yīng)方向移動應(yīng)物的濃度
:力1t
力時M逆突然增大,V%逐漸增大;M逆〉M正,G時其他條件不變,增大生
r平衡向逆反應(yīng)方向移動成物的濃度
01。t
口時突然減小,v7逐漸減小;M正>14,△時其他條件不變,減小生
日逆蜜r平衡向正反應(yīng)方向移動成物的濃度
O。t
2.“斷點”類v-t圖像
r:
圖像看
IA:U./逆L
1*
O力1tO。tOOtyt
升高降低升高降低
h時刻所溫度
改變的條適合正反應(yīng)為放熱的反應(yīng)適合正反應(yīng)為吸熱的反應(yīng)
件
壓強增大減小增大減小
適合正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的適合正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反
反應(yīng)應(yīng)
3.“平臺”類v-t圖像
圖像分析結(jié)論
Z1時其他條件不變使用催化劑
v\
h時M正、v'逆均窿然增大且v'正三M逆,fl時其他條件不變增大反應(yīng)體系的
-
平衡不移動壓強且冽+〃=己+式反應(yīng)前后氣體
0t\t
體積無變化)
/I時其他條件不變,減小反應(yīng)體系的
ti時M正、M逆均寒然減小且M正三V'逆,
壓強且"z+〃=p+q(反應(yīng)前后氣體
0%="逆平衡不移動
10t\t體積無變化)
4.全程速率一時間圖像
例如:Zn與足量鹽酸的反應(yīng),化學(xué)反應(yīng)速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖所示情況。
ot
原因:(1)AB段(v增大),反應(yīng)放熱,溶液溫度逐漸升高,v增大。
(2)BC段(v減?。芤褐衏(H+)逐漸減小,v減小。
知識點2速率一壓強(或溫度)圖像
1.對于速率?溫度曲線,溫度改變后,吸熱反應(yīng)速率變化大,放熱反應(yīng)速率變化小。即吸熱大變,放熱小變。
以mA+nBipC+qD;/SHuQ為例
2.對于速率?壓強曲線,壓強改變后,氣體體積之和大的一側(cè)反應(yīng)速率變化大,氣體體積之和小的一側(cè)反應(yīng)
速率變化小。以mA(g)+nB(g)nC(g)+qD(g);△!!=£!為例
【名師點撥】這類圖像中曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強等)對正、逆反應(yīng)速率影響的變化趨勢及變化
幅度。圖中交點是平衡狀態(tài),壓強或溫度增大,正反應(yīng)速率增大得快,平衡正向移動。
知識點3物質(zhì)的量(或濃度)一時間圖像
這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。
1、識圖:在c-t圖中,一般橫坐標表示時間,縱坐標表示濃度或物質(zhì)的量等變化,分析圖時要抓住隨著時
間的變化曲線的基本走勢問題,其重點及易錯點應(yīng)抓住曲線的斜率,某一時刻曲線的斜率大小就表示該時
刻反應(yīng)的速率快慢,曲線越陡表示反應(yīng)的速率越大,曲線越平緩表示反應(yīng)的速率越小。
2、規(guī)律:①若為溫度變化引起,溫度較高時,反應(yīng)達平衡所需時間短。
②若為壓強變化引起,壓強較大時,反應(yīng)達平衡所需時間短。
③若為是否使用催化劑,使用適宜催化劑時,反應(yīng)達平衡所需時間短。
3、實例:某溫度時,在定容&L)容器中,X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。
(1)由圖像得出的信息
①X、Y是反應(yīng)物,人是產(chǎn)物。
②hs時反應(yīng)達到平衡狀態(tài),X、Y并沒有全部反應(yīng),該反應(yīng)是可逆反應(yīng)。
③0?力s時間段:A?(X)=??i—njtriol,Az?(Y)=ni—nsmo1,A〃(Z)=&niol。
(2)根據(jù)圖像可進行如下計算
①某物質(zhì)的平均速率、轉(zhuǎn)化率,如
〃31—1—1
y(X)=--------mol-LTks1;
Vh
Y的轉(zhuǎn)化率=這二弱、100%。
②確定化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之比,如X、Y、Z三種物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比為的—"3):("2—"3):
4、易錯提醒:解該類圖像題要注意各物質(zhì)曲線出現(xiàn)折點(達到平衡)的時刻相同,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)計量數(shù)關(guān)系=
知識點4化學(xué)速率圖像分析
1.識圖
這類圖像定性地揭示了反應(yīng)過程中v(正)、v(逆)隨時間(含條件改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響)而變化
的規(guī)律,體現(xiàn)了平衡的“逆、動、等、定、變、同”的基本特征,以及平衡移動的方向。分析這類圖像的重點
及易錯點是圖像中演變出來的相關(guān)面積,曲線下方陰影部分的面積大小就表示在該時間段內(nèi)某物質(zhì)的濃度
的變化量。另外,由v-t圖可知,在一般情況下,同一個反應(yīng)有先快后慢的特點,生成等量產(chǎn)物(或消耗等
量反應(yīng)物),所需的時間逐漸變長。
2.常見v-t圖像分析方法
(1)看圖像中正、逆反應(yīng)速率的變化趨勢,看二者是同等程度的變化,還是不同程度的變化。同等程度的變
化一般從壓強(反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng))和催化劑角度考慮;若是不同程度的變化,可從溫度、濃度、壓
強(反應(yīng)前后氣體體積改變的反應(yīng))角度考慮。
(2)對于反應(yīng)速率變化程度不相等的反應(yīng),要注意觀察改變某個條件瞬間,正、逆反應(yīng)速率的大小關(guān)系及變
化趨勢。同時要聯(lián)系外界條件對反應(yīng)速率的影響規(guī)律,加以篩選、驗證、排除。
(3)改變條件判斷v(正卜v(逆)的相對大小時,可以從平衡移動方向討論,若平衡正移,做正)>v(逆),若平衡逆
移,V(正)<v(逆)。
(4)規(guī)律:v-f圖像中無“斷點”,曲線是“漸變”的,即逐漸升高或降低,則改變的條件是濃度。若曲線是向
上“漸變”,表示改變的條件是“增強”,反之,改變的條件是“減弱”,如工業(yè)合成氨的反應(yīng):N2(g)+
3H2(g)2NH3(g)A//<0o
因A時刻改變條件后,MRV%,平衡逆向移動,故改變的條件是增大NH3的濃度。
(考向洞察力
考向1考查速率-時間圖像
所(2024?遼寧撫順?模擬)向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2,一定條件下使反應(yīng)SO2(g)+
NO2(g)=SO3(g)+NO(g)達到平衡,正反應(yīng)速率隨時間變化的示意圖如下所示。由圖可得出的正確結(jié)論是
A.反應(yīng)在c點達到平衡狀態(tài)
B.反應(yīng)物濃度:a點小于b點
C.反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量
D.Afi=A/2時,SO2的轉(zhuǎn)化率:a?b段小于b?c段
【答案】D
【解析】A項,化學(xué)平衡狀態(tài)的標志是各物質(zhì)的濃度不再改變,其實質(zhì)是正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,c點
對應(yīng)的正反應(yīng)速率顯然還在改變,一定未達平衡,錯誤;B項,a到b時正反應(yīng)速率增加,反應(yīng)物濃度隨時
間不斷減小,錯誤;C項,從a到c正反應(yīng)速率增大,之后正反應(yīng)速率減小,說明反應(yīng)剛開始時溫度升高對
正反應(yīng)速率的影響大于濃度減小對正反應(yīng)速率的影響,說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng),即反應(yīng)物的總能量高于生
成物的總能量,錯誤:D項,隨著反應(yīng)的進行,正反應(yīng)速率越快,消耗的二氧化硫就越多,S02的轉(zhuǎn)化率將
逐漸增大,正確。
【思維建?!糠智逭磻?yīng)、逆反應(yīng)及二者反應(yīng)速率的相對大小,分清“突變”和“漸變”;正確判斷化學(xué)平衡的
移動方向;熟記濃度、壓強、溫度、催化劑等對化學(xué)平衡移動的影響規(guī)律。
I.v正突變,v逆漸變,且v正〉v逆,說明是增大了反應(yīng)物的濃度,使v正突變,且平衡正向移動。
II.v正、v逆都突然減小,且v正〉v逆,說明平衡正向移動,該反應(yīng)的正反應(yīng)可能是放熱反應(yīng)或氣體體積增
大的反應(yīng)。
III.V正、V逆都突然增大,且增大程度相同,說明該化學(xué)平衡沒有發(fā)生移動,可能是使用了催化劑,也可能
是對反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)壓縮體積(即增大壓強)。
【變式訓(xùn)練11如圖表示反應(yīng)2s02(g)+02—|詈2so3(g)+Q的正反應(yīng)速率隨時間的變化情況,試根
據(jù)圖中曲線判斷下列說法可能正確的是
A.ti時只減小了壓強;
B.h時只降低了溫度;
C.ti時增加了S02和。2的濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動;
D.ti時減小SO2濃度的同時,增加了SO3的濃度;
【答案】D
【解析】A.若ti時減小了壓強,平衡向逆反應(yīng)方向移動,重新平衡時的速率小于原平衡速率,故A錯誤;B.
若ti時降低了溫度,平衡向正反應(yīng)移動,重新平衡時的速率小于原平衡速率,故B錯誤;C.若ti時增加了
S02和。2的濃度,正反應(yīng)速率應(yīng)大于原平衡速率,平衡向正反應(yīng)方向移動,圖象中h時刻不符合,故C錯
誤;D.若ti時減小了S02的濃度,增加了S03的濃度,平衡向逆反應(yīng)移動,新平衡時反應(yīng)物濃度比可以原
來還大,平衡時正反應(yīng)速率可以比原平衡速率大,故D可能正確;故選D。
【變式訓(xùn)練2】(2024?山東濟南?模擬)在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)NH<0,達到
平衡后,只改變某一個條件時,反應(yīng)速率與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。
回答下列問題:
(1)處于平衡狀態(tài)的時間段是(填字母,下同)。
Alo?flB.Z1~?2C,2?力D./3~?4E/4?右F/5?%
(2)判斷人、打、a時刻分別改變的一個條件。
A.增大壓強B.減小壓強C.升高溫度D.降低溫度E.加催化劑F.充入氮氣
G時刻;打時刻;/4時刻-
(3)依據(jù)(2)中的結(jié)論,下列時間段中,氨的百分含量最高的是0
A/0?flB/2?C/3~aD/5?%
(4)如果在希時刻,從反應(yīng)體系中分離出部分氨,力時刻反應(yīng)達到平衡狀態(tài),請在圖中畫出反應(yīng)速率的變
化曲線。
【答案】(1)ACDF(2)CEB(3)A
【解析】(1)根據(jù)圖示可知,to?小打?〃、右?床時間段內(nèi),v正、v逆相等,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。(2)
a時,V正、V逆同時增大,且V逆增大得更快,平衡向逆反應(yīng)方向移動,所以a時改變的條件是升溫。f3時,V
正、V逆同時增大且增大量相同,平衡不移動,所以,3時改變的條件是加催化劑。久時,V正、V逆同時減小,但
平衡向逆反應(yīng)方向移動,所以口時改變的條件是減小壓強。(3)根據(jù)圖示知,G?R、以?4時間段內(nèi)平衡
均向逆反應(yīng)方向移動,NH3的含量均比t0-h時間段的低,所以加?G時間段內(nèi)NH3的百分含量最高。(4)
“時刻分離出部分NH3,v逆立刻減小,而v正逐漸減小,在力時刻二者相等,反應(yīng)重新達到平衡,據(jù)此可畫
出反應(yīng)速率的變化曲線。
考向2考查速率一壓強(或溫度)圖像
例2可逆反應(yīng)mA(g)wnB(g)+pC(s);AH=Q,溫度和壓強的變化對正、逆反應(yīng)速率的影響分別符合如圖中
的兩個圖象,以下敘述正確的是:
B.m>n+p,Q>0
C.m>n,Q>0D.m<n+p,Q<0
【答案】A
【解析】由圖象可知,升高溫度,逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率,則升高溫度,平衡逆向移動;增大壓強,
正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,則增大壓強,平衡正向移動。由圖象可知,升高溫度,逆反應(yīng)速率大于正反
應(yīng)速率,則升高溫度,平衡逆向移動,所以該正反應(yīng)為放熱反應(yīng),Q<0;增大壓強,正反應(yīng)速率大于逆反
應(yīng)速率,則增大壓強,平衡正向移動,該反應(yīng)為氣體氣體縮小的反應(yīng),所以m>n,故答案選A。
【思維建?!壳€的意義是外界條件(如溫度、壓強等)對正、逆反應(yīng)速率影響的變化趨勢及變化幅度。
如圖中交點A是平衡狀態(tài),壓強增大,正反應(yīng)速率增大得快,平衡正向移動。
A
【變式訓(xùn)練1】下列各圖是溫度(或壓強)對2A(s)+2B(g)w=±2C(g)+D(g)NH<0的正、逆反應(yīng)速率的影響,
曲線交點表示建立平衡時的溫度或壓強,其中正確的是()
【答案】C
【解析】A和B圖中自變量為溫度,溫度越高,速率越快,B項錯誤;升溫時平衡向吸熱方向移動,逆反
應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率,A項錯誤;C、D圖中自變量為壓強,壓強越大,速率越快,D項錯誤;增加壓強,
平衡向氣體分子數(shù)減小方向移動,也就是向逆反應(yīng)方向移動,逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率,C項正確。
【變式訓(xùn)練2](23-24高三上?四川?期中)某恒容密閉容器中充入一定量S02和02進行反應(yīng):2so2(g)+
。2出)-02so3(g)AH<0,圖甲表示反應(yīng)速率(v)與溫度(T)的關(guān)系、圖乙表示Ti時,平衡體系中SCh的體
積分數(shù)與壓強(p)的關(guān)系。下列說法正確的是()
A.圖甲中,曲線1表示正反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系
B.圖乙中,a、b兩點的反應(yīng)速率:v(a)>v(b)
C.圖甲中,d點時,混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變
D.圖乙中,c點的正、逆反應(yīng)速率:v(逆)<v(正)
【答案】C
【解析】A.反應(yīng)2sO2(g)+O2(g)u2sO3(g)AH<0,正反應(yīng)放熱,升高溫度,平衡逆向移動,逆反應(yīng)速率大
于正反應(yīng)速率,則曲線1表示逆反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系,故A錯誤;B.溫度恒定時,a、b兩點對應(yīng)的壓
強是b的大,壓強越大,反應(yīng)速率越快,a、b兩點對應(yīng)的反應(yīng)速率:va<vb,故B錯誤;C.d點表示溫度
為To時,正、逆反應(yīng)速率相等,說明反應(yīng)達到平衡,則混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變,故C正確;D.c
點時,二氧化硫的含量小于平衡時的含量,反應(yīng)需要向生成二氧化硫的方向進行,即向逆反應(yīng)方向進行,
所以v(逆)>v(正),故D錯誤;故選C。
考向3考查濃度或物質(zhì)的的量-時間圖像
亟(2024?河南洛陽?模擬)100。(2時,向某恒容密閉容器加入1.6mol-Lr的Q后會發(fā)生如下反應(yīng):
2Q(g)=M(g)。其中M的物質(zhì)的量濃度隨時間的變化如圖所示:
下列說法錯誤的是()
A.從反應(yīng)開始到剛達到平衡的時間段內(nèi),v(Q)=0.02molL^s-1
B.a、b兩時刻生成Q的速率:v(a)<v(b)
C.用Q濃度變化值表示的ab、be兩個時間段內(nèi)的反應(yīng)速率:v(ab)>v(bc)=0
D.其他條件相同,起始時將0.2molir氨氣與Q混合,則反應(yīng)達到平衡所需時間少于60s
【答案】D
【解析】根據(jù)分析,從反應(yīng)開始到剛達到平衡的時間段內(nèi),故A
t60s
正確;Q為反應(yīng)物,初始時濃度最大,消耗速率最大,生成速率最小,隨著反應(yīng)的進行,Q的濃度逐漸減
小,消耗速率逐漸減慢,生成速率逐漸增大,則a、b兩時刻生成Q的速率:v(a)<v(b),故B正確;ab段M
的濃度變化量為(0.6-0.3)mol-L'=0.3molir,則Q的物質(zhì)的量濃度變化量為M的兩倍,為0.3mol-L[x2
=0.6mol1-J反應(yīng)時間為60s—20s=40s,v(ab)=^^m°^L=0.015molL'-s-1,be段反應(yīng)達到平衡狀
40s
態(tài),M、Q的物質(zhì)的量濃度變化量為0,則v(bc)=O,則用Q濃度變化值表示的ab、be兩個時間段內(nèi)的反
應(yīng)速率:v(ab)>v(bc)=O,故C正確;其他條件相同,向某恒容密閉容器中通入0.2mol-L-i氨氣與Q混合,
容器體積不變,Q、M的濃度不變,與原平衡體系等效,則反應(yīng)達到平衡所需時間等于60s,故D錯誤。
【思維建?!磕硿囟葧r,在定容&L)容器中,X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。
(1)由圖像得出的信息
①X、Y是反應(yīng)物,Z是產(chǎn)物。
②13s時反應(yīng)達到平衡狀態(tài),X、Y并沒有全部反應(yīng),該反應(yīng)是可逆反應(yīng)。
③0?△s時間段:△幾(X)=刈一〃3mol,A〃(Y)=〃23mol,△幾億)=如mol。
(2)根據(jù)圖像可進行如下計算
①某物質(zhì)的平均速率、轉(zhuǎn)化率,如
v(X)=-—molL'"s';
V-ti
Y的轉(zhuǎn)化率="5、100%。
"2
②確定化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之比,如X、Y、Z三種物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比為("1—"3):("2—"3):〃2。
【變式訓(xùn)練11(2024?安徽銅陵?模擬)向一容積不變的密閉容器中充入一定量A和B,發(fā)生如下反應(yīng):xA(g)
+2B(s)=yC(g)A/f<Oo在一定條件下,容器中A、C的物質(zhì)的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示。請回
答下列問題:
(1)用A的濃度變化表示該反應(yīng)在0?10min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(A)==
(2)根據(jù)圖示可確定x:y=。
(3)0?10min容器內(nèi)壓強(填“變大”“不變”或“變小”)。
(4)推測第10min引起曲線變化的反應(yīng)條件可能是(填編號,下同);第16min引起曲線變化的反
應(yīng)條件可能是o
①減壓②增大A的濃度③增大C的量④升溫⑤降溫⑥加催化劑
(5)若平衡I的平衡常數(shù)為Ki,平衡II平衡常數(shù)為左,則笛_______旦填“〉”"=”或“<”)。
【答案】(1)0.02mol1-LmirT1(2)1:2(3)變大(4)④⑥④(5)>
【解析】(1)0?10min內(nèi)v(A)=-^^―2^2—molL__QQ2mol-L-1-min-1o(2)根據(jù)圖像可知,0~
10min
10min內(nèi)A的物質(zhì)的量濃度減少量為0.2mol-L-i,C的物質(zhì)的量濃度增加量為0.4mol[r,x、y之比等于
A、C的濃度的變化量之比,故x:y=0.2mol-Lr:0.4molL-1=l:2。(3)該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反
應(yīng),而容器容積不變,因此0?10min容器內(nèi)壓強變大。(4)根據(jù)圖像可知,10min時改變條件后,A、C
的濃度瞬時不變且隨后反應(yīng)速率加快,故改變的條件可能是升溫或加入催化劑;12?16min,反應(yīng)處于平衡
狀態(tài),16min時改變條件后,A、C的濃度瞬時不變,且隨后A的濃度逐漸增大,C的濃度逐漸減小,說明
平衡逆向移動,故改變的條件可能是升溫。(5)升高溫度,平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小。由于16min時
升iWj溫度,則長1>&。
【變式訓(xùn)練2】(2024?河北保定?三模)銀被廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、原子能、超導(dǎo)材料及新型功能材
料等領(lǐng)域,是一種十分重要的戰(zhàn)略物資。巳。4[儲8旦7。)2P。2:?]常用于萃取稀土金屬銀:
4++
Nb(aq)+4(C8H17O)2PO2H(1)UNb[(C8H17O)2PO2]4(1)+4H(aq)。某溫度下,萃取過程中溶液中c(IT)
與時間的變化關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是
r
T
o
E
)
(、
H+
)
。
A.其他條件不變,,時萃取反應(yīng)已停止
B.4H+)增大,萃取反應(yīng)平衡向左移動,平衡常數(shù)減小
C.t2min>%min時萃取反應(yīng)的正反應(yīng)速率:v2<v3
D.Z1y2min內(nèi),Nb'+的平均反應(yīng)速率"(Nb'+bRWjmoLL’minT
【答案】D
【解析】A.平衡時正反應(yīng)、逆反應(yīng)依然在不斷進行,A項錯誤;B.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),增大濃度K
不變,B項錯誤;C.萃取反應(yīng)發(fā)生后,正反應(yīng)速率由大到小至不變時反應(yīng)達到平衡,v2>v3,C項錯誤;
D.%?Z^nin內(nèi),v(H+)=7TTTmol-rl-min根據(jù)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,Nb」+的平均反應(yīng)速率
y(Nb")=-―mol-IT1-min-1
D項正確;故選:Do
4出一%)
考點二化學(xué)平衡圖像
知識點1轉(zhuǎn)化率(或百分含量)一時間一溫度(或壓強)圖像
該類圖像中常常與化學(xué)平衡知識相聯(lián)系,重在考查化學(xué)平衡相關(guān)知識點。這類圖像反映了反應(yīng)物或生成物
的量在不同溫度(壓強)下對時間的關(guān)系,解題時要注意一定條件下物質(zhì)含量不再改變時,應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)
達到平衡的特征。
1.識圖:一般當轉(zhuǎn)化率達到一個定值,即轉(zhuǎn)化率或百分含量保持不變,該反應(yīng)達到化學(xué)平衡,我們可以借助
圖像中曲線的數(shù)值大小,進一步結(jié)合影響平衡的一些外界因素,分析整合,得出相關(guān)結(jié)論。已知不同溫度
或壓強下,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率a(或百分含量)與時間的關(guān)系曲線,推斷溫度的高低及反應(yīng)的熱效應(yīng)或壓強的大
小及氣體物質(zhì)間的系數(shù)的關(guān)系。
2.規(guī)律:“先拐先平,數(shù)值大”原則
分析反應(yīng)由開始(起始物質(zhì)相同時)達到平衡所用時間的長短可推知反應(yīng)條件的變化。
①若為溫度變化引起,溫度較高時,反應(yīng)達平衡所需時間短。如圖甲中T2NT1。
②若為壓強變化引起,壓強較大時,反應(yīng)達平衡所需時間短。如圖乙中.沙2。
③若為使用催化劑引起,使用適宜催化劑時,反應(yīng)達平衡所需時間短。如圖丙中。使用催化劑。
3.實例:正確掌握圖像中反應(yīng)規(guī)律的判斷方法
[以加A(g)+〃B(g)^=2pC(g)中反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率CCA為例說明]
①圖甲中,T2>TI,升高溫度,CCA降低,平衡逆向移動,正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
②圖乙中,pi*增大壓強,aA升高,平衡正向移動,則正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)。
③若縱坐標表示A的百分含量,則甲中正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),乙中正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)。
知識點2恒溫線或恒壓線圖像
該類圖像的縱坐標為物質(zhì)的平衡濃度(反應(yīng)物或生成物)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,橫坐標為溫度或壓強。
1.識圖:(a表示反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,c表示反應(yīng)物的平衡濃度)
圖①,若pi>p2>p3,則正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),AH<0;圖②,若乃>乃,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
【名師點睛】解答此類圖像問題,往往可作分析時可沿橫軸作一條平行于縱軸的虛線——恒壓線或恒溫線,
然后進行定一議二,從而可解決問題。
2.規(guī)律:(1)“定一議二”原則:可通過分析相同溫度下不同壓強時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率大小來判斷平衡移動
的方向,從而確定反應(yīng)方程式中反應(yīng)物與產(chǎn)物氣體物質(zhì)間的系數(shù)的大小關(guān)系。如乙中任取兩條壓強曲線研
究,壓強增大,aA增大,平衡正向移動,正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng),甲中任取一曲線,也能得出結(jié)論。
(2)通過分析相同壓強下不同溫度時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率的大小來判斷平衡移動的方向,從而確定反應(yīng)的熱
效應(yīng)。如利用上述分析方法,在甲中作垂直線,乙中任取一曲線,即能分析出正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
知識點3反應(yīng)過程中組分含量或濃度與溫度的關(guān)系圖像
1.反應(yīng)過程中組分含量或濃度與溫度的關(guān)系圖像
對于化學(xué)反應(yīng)〃次植)+“13值)=^(2值)+加世),在相同時間段內(nèi),M點刖,表不化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物開始,
則v正X逆,未達平衡;M點為剛達到的平衡點。M點后為平衡受溫度的影響情況,即升溫,A%增大(C%
減?。?,平衡逆向移動,A/f<0o
2.化學(xué)平衡曲線外的非平衡點分析
對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)+〃B(g)=^C(g)+qD(g),L線上所有的點都是平衡點。
左上方(E點),A%大于此壓強或溫度時平衡體系中的A%,E點必須向正反應(yīng)方向移
動才能達到平衡狀態(tài),所以,E點v侖v逆;則右下方(F點)vmv逆。
3.投料比與轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)率相關(guān)圖像
在工業(yè)生產(chǎn)中,為了提高轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)率,從原料的利用率研究分析,我們可以得%
/95
>
到投料比與轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)率相關(guān)圖像,通過圖像分析我們可以得到最佳投料比。如?90
群
超85
在保持體系總壓為的條件下進行反應(yīng):原料氣中
PaSO2+-O2^^SO3,SO2斗
2O80
S
和02的物質(zhì)的量之比根阿=雙世當不同時,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度⑺的關(guān)系如5
WM一
〃(。2)5506(X1
圖所示:
分析圖像我們可以得到如下信息,在同溫同壓下,增加二氧化硫的量,會使原料氣中SO2和。2的物質(zhì)的量
之比m變大,m越大,平衡轉(zhuǎn)化率a(S02)越小,即圖中mi、m2、m3的大小順序為miNimNim。
知識點4化學(xué)平衡圖像分析
1.思維建模
2,解題步驟
第一步:看特點。即分析可逆反應(yīng)方程式,觀察物質(zhì)的狀態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)的變化(正反應(yīng)是氣體分
子數(shù)增大的反應(yīng),還是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng))、反應(yīng)熱(正反應(yīng)是放熱反應(yīng),還是吸熱反應(yīng))等。
第二步:識圖像。即識別圖像類型,一看“面”(理清橫坐標、縱坐標表示的含義);二看“線”(分析曲線的
走向和變化趨勢,它與橫坐標、縱坐標的關(guān)系);三看“點”(重點分析特殊點——起點、拐點、交點、終
點的含義);四看是否要作輔助線(如等溫線、等壓線等),五看定量圖像中有關(guān)量的多少問題。
第三步:聯(lián)想化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動原理,特別是影響因素及使用前提條件等。利用規(guī)律“先拐先平,
數(shù)值大”判斷,即曲線先出現(xiàn)拐點,先達到平衡,其溫度、壓強越大。
第四步:圖表與原理整合。逐項分析圖表,重點看圖表是否符合可逆反應(yīng)的特點、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平
衡原理。
3.解題技巧
①先拐先平:在含量一時間曲線中,先出現(xiàn)拐點的則先達到平衡,說明該曲線表示的溫度較高或壓強較大。
②定一議二:在含量一改曲線中,圖像中有三個變量,先確定一個量不變,再討論另外兩個量的關(guān)系(因平
衡移動原理只適用于“單因素”的改變)。即確定橫坐標所示的量后,討論縱坐標與曲線的關(guān)系或確定縱坐標
所示的量后(通??僧嬕淮咕€),討論橫坐標與曲線的關(guān)系。
③三步分析法:一看反應(yīng)速率是增大還是減??;二看v(正卜v(逆)的相對大??;三看化學(xué)平衡移動的方向。
4.易錯點撥
(1)“先拐先平”與速率快慢的誤區(qū):在反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像中,我們?nèi)菀族e誤認為曲線先出現(xiàn)拐點,
則反應(yīng)速率一定快,由此得出反應(yīng)溫度或壓強、濃度一定大等錯誤觀點。正確的分析應(yīng)該是先出現(xiàn)拐點,
先平衡,即常說的“先拐先平”,但比較反應(yīng)速率快慢時,應(yīng)該依據(jù)曲線斜率的大小,斜率大,反應(yīng)速率快,
如下面圖像,盡管曲線b先平衡,但其反應(yīng)速率小于曲線a對應(yīng)的速率。
窟
煌a
)
。tlt2t(秒)
(2)未達到平衡的曲線誤認為是平衡時的曲線。如根據(jù)下面圖像判斷某反應(yīng)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)還是吸熱反
應(yīng)時,從o—a—b階段,誤認為升高溫度,生成物濃度增大,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行,所以該正反應(yīng)為吸
熱反應(yīng)。該錯誤結(jié)論的得出原因在于。一a—b階段時,該反應(yīng)并沒有達到平衡狀態(tài),b點為平衡時狀態(tài),通
過b—c階段可以得出,在平衡狀態(tài)下,若升高溫度,生成物濃度減少,平衡逆向移動,所以該反應(yīng)的正反
應(yīng)為放熱反應(yīng)。
(3)圖像中涉及定量問題時,應(yīng)該注意相關(guān)“量”與反應(yīng)原理的對應(yīng)關(guān)系。如合成氨中,若H2、N2的濃度
按照3:1置入反應(yīng)裝置中,盡管H2、N2的濃度不斷減少,根據(jù)反應(yīng)原理,二者減少量應(yīng)該滿足3:1的關(guān)
系,顯然下面圖像中曲線的變化是錯誤的結(jié)論。
考向1考查轉(zhuǎn)化率(或百分含量)一時間一溫度(或壓強)圖像的分析判斷
g>2024?湖南?模擬預(yù)測)研究NOX之間的轉(zhuǎn)化對控制大氣污染具有重要意義,已知:N2O4(g)U2NO2(g)
AH>Oo如圖所示,在恒容密閉容器中,反應(yīng)溫度為工時,KN2O4)和c(NOj隨/變化曲線分別為I、II,
改變溫度到%,c(NOj隨/變化為曲線皿。下列判斷正確的是
7
二
UO
VI
A.反應(yīng)速率v(a)=v(6)
B.溫度7乜
C.升高溫度,正向反應(yīng)速率增加,逆向反應(yīng)速率減小
D.溫度工和《下,反應(yīng)分別達
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