1、必备知识 整合 关键能力 突破 微专题微专题7 7数形结合突破化学平衡图像数形结合突破化学平衡图像 必备知识 整合 关键能力 突破 化学平衡图像是高考常考题型,一般考查速率压强(或温度)图像、物质的 量(或浓度)时间图像、含量(或转化率)时间温度(或压强)图像、恒温 线(或恒压线)图像等。图像作为一种思维方法在解题过程中也有着重要作 用,可以将一些较为抽象的知识转化为图像,进行解决。图像中蕴含的信息 具有简明、直观、形象的特点,化学平衡图像题的命题形式灵活,解题的关键 是根据反应特点,明确反应条件,认真分析图像,充分挖掘蕴含的信息,紧扣化 学原理,找准切入点解决问题。解答此类题目的一般思路和技
2、巧如下: 必备知识 整合 关键能力 突破 1.化学平衡图像题的解题思路 必备知识 整合 关键能力 突破 2.化学平衡图像题解题技巧 (1)先拐先平数值大:在含量(或转化率)时间曲线中,先出现拐点的先达到平 衡,表示温度较高、有催化剂或压强较大等。 (2)定一议二:当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的 关系,有时还需要作辅助线。 (3)三步分析法:一看反应速率是增大还是减小;二看v正、v逆的相对大小;三看 化学平衡移动的方向。 必备知识 整合 关键能力 突破 类型一速率类型一速率压强压强(或温度或温度)图像图像 典型案例典型案例 例例1可逆反应mA(g) nB(g)+pC(s
3、) H=Q,温度和压强的变化对正、逆 反应速率的影响分别符合下图中的两个图像,以下叙述正确的是() A.mn,Q0 B.mn+p,Q0 C.mn,Q0 D.mn+p,Qv正,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反 应,故H0,即Qv逆,平衡向正反 应方向移动,正反应为气体体积减小的反应,故mn,C正确。 必备知识 整合 关键能力 突破 规律方法规律方法 对于速率温度(或压强)图像,随着温度逐渐升高或压强逐渐增大,反应速率 会逐渐增大,因此图像上呈现的是平滑的递增曲线。 根据温度或压强对化学反应速率的影响,可以判断反应速率曲线的变化趋 势。需要注意的是: 温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一
4、致的,反映到图像上,就是 v(正)、v(逆)两条曲线的走势大致相同; 分析外界条件对反应速率的影响时,只能分析达到平衡之后化学反应速率 的变化情况。 必备知识 整合 关键能力 突破 类型二物质的量类型二物质的量(或浓度或浓度)时间图像时间图像 典例探究典例探究 例例2某温度下,A、B、C三种物质的浓度c随着时间t变化的关系如图所示, 则该反应的化学方程式为 ,A的转化率为 。 ab V () (1)(33) b ab abab 必备知识 整合 关键能力 突破 规律方法规律方法 浓度时间图像注意图中转折点(达到平衡)的时刻相同,各物质浓度变化的 内在联系,各物质浓度变化的比与化学方程式中的化学计
5、量数的关系。解答 此类问题要先弄清楚两个问题:何为反应物、生成物;反应物、生成物的化学 计量数关系。 必备知识 整合 关键能力 突破 类型三含量类型三含量(或转化率或转化率)时间时间温度温度(或压强或压强)图像图像 典型案例典型案例 例例3 (2020江苏扬州期末)在恒容密闭容器中发生反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)。在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果 如图所示。下列说法正确的是() A.323 K时,缩小容器体积可提高SiHCl3的转化率 B.a、b点对应的反应速率大小关系:v(a)v(b),故B项错误;343 K时,SiHCl3的
6、平衡转化 率为22%,设SiHCl3的起始浓度为1 mol/L,则转化的SiHCl3物质的量浓度为 1 mol/L22%=0.22 mol/L,列出“三段式”如下: 2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g) 起始浓度(mol/L)1 0 0 转化浓度(mol/L)0.22 0.110.11 必备知识 整合 关键能力 突破 平衡浓度(mol/L)0.78 0.11 0.11 因此343 K时,上述反应的化学平衡常数=0.02,故C项 正确;从题图可看出,升高温度,有利于SiHCl3的转化,则平衡向正反应方向移 动,说明2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g
7、)的正反应为吸热反应,故D项错 误。 2 0.11mol/ L0.11mol/ L (0.78mol/ L) 必备知识 整合 关键能力 突破 规律方法规律方法 1.先看拐点:先出现拐点的先达到平衡,表示T(或p)的数值较大; 2.再看平台:联系勒夏特列原理; 3.曲线的斜率反映了反应速率的大小。 必备知识 整合 关键能力 突破 类型四恒温线类型四恒温线(或恒压线或恒压线)图像图像 典型案例典型案例 例例4 (2020山东日照期中)已知向体积可变的密闭容器中充入一定量的CH4(g)和 O2(g)发生反应生成CO(g)和H2(g),CH4(g)的平衡转化率与温度(T)和压强(p)的关 系如图所示(
8、已知T1T2)。下列说法正确的是() A.该反应的H0 B.M、N两点的H2的物质的量浓度:c(M)c(N) C.温度不变时,增大压强可由N点到P点 D.N、P两点的平衡常数:K(N)T2,升高温度,CH4的平衡转化率降低,平衡向逆反应方向移动, 逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,Hc(N),故B正确;两条曲线的温度不同,增大压强不能从N点到P 点,故C错误;平衡常数只和温度有关,T1T2,升高温度,平衡向逆反应方向移动, 所以平衡常数变小,K(N)K(P),故D错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 规律方法规律方法 该图像中有两个变量,采用“定一议二”的方法,此题的关键点是做一条垂直 的
9、辅助线,以及恒温条件下分析压强的变化。该类题的解题方法:结合横坐标 先看趋势,再做辅助线,最后比较纵坐标大小。 必备知识 整合 关键能力 突破 1.(2020云南昆明测评)某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)+ nB(g) pC(g)的速率和平衡的影响图像如下,下列判断正确的是() C 必备知识 整合 关键能力 突破 A.由图1可知,T1T2,该反应的正反应为吸热反应 B.由图2可知,该反应m+nv逆 D.图4中,若m+n=p,则曲线a一定使用了催化剂 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析根据“先拐先平数值大”,由题图1可知温度:T1p,故B错 误;温度一定时,题图3中曲线上任意
10、一点都表示达到平衡状态,所以点2、4处 于平衡状态,v正=v逆,点3在曲线下方,平衡向右移动,v正v逆,故C正确;曲线a速率 加快、平衡没移动,若m+n=p,曲线a可能使用了催化剂或加压,故D错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 2.(2021江西南昌月考)对于反应:4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g) H= -1 200 kJmol-1,温度不同(T2T1),其他条件相同时,下列图像正确的是() 解析解析升高温度,正、逆反应速率都发生突变,故A错误;升高温度,反应速率加快, 平衡逆向移动,NO2的转化率减小,故B正确;增大压强,平衡正向移动,CO的体积分 数减小,故C错
11、误;升高温度,平衡逆向移动,化学平衡常数减小,故D错误。 B 必备知识 整合 关键能力 突破 3.(2020四川成都月考)T 时,在一固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g) C(s) H0,按照不同配比充入A、B,达到平衡时容器中A、B浓度变化 如图中曲线(实线)所示,下列判断正确的是() A.T 时,该反应的平衡常数值为4 B.c点没有达到平衡,此时反应逆向进行 C.若c点为平衡点,则此时容器内的温度高于T D.T 时,直线cd上的点均为平衡状态 C 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析根据化学平衡常数的表达式并结合题图中曲线可知,K=1/c(A)c(B)= 1/4,故A错误;
12、c点没有达到平衡,如果要达到平衡,应向d点移动,A、B的浓度 降低,说明平衡向正反应方向移动,故B错误;如果c点达到平衡,此时的化学平 衡常数小于T 时的化学平衡常数,说明平衡向逆反应方向移动,即升高温度, 故C正确;T 时,只有曲线(实线)上的点处于平衡状态,c点不是平衡状态,故D 错误。 必备知识 整合 关键能力 突破 4.(2020江西南昌模拟)硫酸是基础化工的重要产品,生产硫酸的主要反应为 SO2(g)+O2(g) SO3(g)。 (1)恒温恒容下,平衡体系中SO3的体积分数(SO3)和y与SO2、O2的物质的量之比 n(SO2)/n(O2)的关系如图1所示,则b点n(SO2)/n(O
13、2)=2 ;y为D (填字母)。 A.平衡常数 B.SO3的平衡产率 C.O2的平衡转化率 D.SO2的平衡转化率 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 (2)该反应的催化剂为V2O5,其催化反应过程为 SO2+V2O5 SO3+V2O4 K1 O2+V2O4 V2O5 K2 则在相同温度下2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K=(K1K2)2 (用含 K1、K2的代数式表示)。 其催化活性与温度的关系如图2所示。V2O5加快反应速率的原因是 降低反应的活化能,活化分子百分数增大,有效碰撞概率提高 。 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 (3)在7% SO2、11% O2
14、、82% N2(数值均为气体体积分数)时,SO2平衡转化率 与温度、压强的关系如图3所示,则计算460 、1 atm下,SO2(g)+O2(g) SO3(g)的Kp=117 (已知:各气体的分压=总压各气体的体积分数)。 1 2 必备知识 整合 关键能力 突破 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)根据题图1可知,随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大,(SO3)逐渐增大,当两 者恰好完全反应时,(SO3)达到最大值;随着n(SO2)/n(O2)的继续增大,(SO3)又 逐渐减小,故b点n(SO2)/n(O2)=2。温度不变,平衡常数不变,A不符合题意;随着 n(SO2)/n(O2)的
15、逐渐增大,(SO3)先逐渐增大后又逐渐减小,SO3的平衡产率也 是先增大后逐渐减小,B不符合题意;随着n(SO2)/n(O2)的逐渐增大,反应不断向 正反应方向移动,O2的平衡转化率逐渐增大,但是SO2的平衡转化率逐渐减小, 故C不符合题意、D符合题意。 (2)根据盖斯定律,将两个方程式相加后再乘以2得2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g), 则K=(K1K2)2。 必备知识 整合 关键能力 突破 催化剂能够降低反应的活化能,活化分子百分数增大,有效碰撞概率提高, 反应速率加快。 (3)各气体的分压=总压各气体的体积分数,起始时SO2的分压为0.07 atm,O2 的分压为0.11 atm,SO3的分压为0 atm,平衡时,SO2的分压为0.07(1-0.97)atm= 0.002 1 atm,O2的分压为0.11-0.070.97 atm=0.076 05 atm,SO3的分压为 0.070.97 atm=0.067 9 atm,Kp=117。 1 2 1 2 0.067 9 0.002 1 (0.076 05)
