专题7用数形结合的思想探究化学平衡图像

必考部分第七章化学反应速率和化学平衡微专题7用数形结合的思想探究化学平衡图像第一章常用化学计量化学平衡图像类试题是化学试题中的一种特殊题型，其特点是图像是题目的主要组成部分，把所要考查的化学知识寓于图中曲线上，具有简明、直观、形象的特点。此类题中涉及中学很多必修内容，影响化学反应速率、化学平衡的因素，水的电离，弱电解质的电离，盐类水解，难溶物的溶解平衡，以及元素化合物的性质，化学方程式计算等，在高考命题中一直是考查的热点。考查学生分析图像获取信息，加工信息，与化学基本理论相结合，解决实际问题的能力。预计这将是考查学生学科内综合能力的一种方向，高考试题考查这种题型的力度将加大。第一章常用化学计量解题步骤第一章常用化学计量解题技巧(1)先拐先平，数值大在含量(转化率)-时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、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。第一章常用化学计量一、浓度-时间图此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。如A＋BAB反应情况如图所示，解该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系即物质浓度变化之比等于化学方程式中的化学计量数之比。第一章常用化学计量[调研1](2011·福建理综)25℃时，在含有Pb、Sn的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)＋Pb(aq)2＋2＋2＋2＋Sn(aq)＋Pb(s)，体系中2＋2＋c(Pb)和c(Sn)变化关系如图所示。下列判断正确的是()A．往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb)增大B．往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb)变小C．升高温度，平衡体系中c(Pb)增大，说明该反应ΔH＞0D．25℃时，该反应的平衡常数K＝2.22＋2＋2＋第一章常用化学计量解析：A项，金属铅是固体，其量的多少对平衡没有影响；B2＋项，往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体，体系中c(Sn)增大，促2＋2＋使平衡逆向移动，c(Pb)增大；C项，升高温度，c(Pb)增大，说明平衡逆向移动，则该反应ΔH＜0；D项，该反应的平衡常数表达c?Sn?0.22式为K＝＝2.2，故D项正确。2＋＝c?Pb?0.102＋第一章常用化学计量[调研2](2015·安徽省省级示范校联考)T℃时，将NO2和N2O4的混合气体通入容积不变的密闭容器中，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0。各组分的浓度随时间的变化如图，下列说法正确的是()A．第35min时，NO2的体积分数高于第15min时的体积分数B．T℃时，N2O4(g)2NO2(g)的平衡常数为0.9C．a、b、c、d四点中，气体颜色最浅的是c点D．0～10min内反应体系对外界放热，25～30min内反应体系从外界吸热第一章常用化学计量解析：根据图像中曲线变化可知X表示NO2的浓度变化，Y表示N2O4的浓度变化，反应开始时N2O4(g)NO2的浓度，反应方程式为2NO22NO2(g)，25min增加了N2O4，由于NO2的浓度增大，平衡向生成N2O4的方向进行，在容积不变的密闭容器中压强增大，NO2平衡转化率增大，第35min时，NO2的体积分数小于第15min时的体积分数，A项错误；T℃时反应N2O4(g)2NO2(g)的平衡常c2?NO2?0.62数K＝＝＝0.9，B项正确；a、b、c、d四点中，气体颜0.4c?N2O4?色最浅的是a点，C项错误；0～10min时反应为N2O4(g)2NO2(g)2NO2(g)，反应对外界吸热，25～30min时发生反应N2O4(g)，反应体系对外界放热，D项错误。第一章常用化学计量二、速率-时间图1．如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图所示的情况，解释原因：AB段(v渐增)，因该反应为放热反应，随着反应的进行，温度渐高，导致反应速率增大；BC段(v渐小)，则主要原因是随着反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐减小，导致反应速率减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。第一章常用化学计量2．在平衡移动时，速率的变化情况：当平衡正移时，v(正)＞v(逆)，平衡逆移时，v(正)＜v(逆)。以反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)ΔH＞0，且m＋n＞p＋q为例，其v-t图像如下所示。第一章常用化学计量[调研3](2011·天津理综)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是()A．反应在c点达到平衡状态B．反应物浓度：a点小于b点C．反应物的总能量低于生成物的总能量D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段第一章常用化学计量解析：只有正反应速率等于逆反应速率且为定值时，可逆反应才达到平衡状态，图中曲线在c点处没有出现水平线，故A项错误；随着正反应的进行，未达到平衡状态时反应物的浓度应随着时间的延长而减小，因此反应物浓度：a点大于b点，故B项错误；化学反应速率随着反应物浓度的增大而增大，随着温度的升高而增大，分析曲线a～c段，从浓度方面考虑v正应减小，而v正是增大的，说明该反应是放热的，且温度变化对v正的影响在a～c段大于反应物浓度变化对v正的影响，因此a～c段反应混合物的温度是升高的，该反应的正反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故C项错误；若Δt1＝Δt2，分析图中曲线可知：a～b段的正反应速率的平均值小于b～c段，所以b～c段转化的SO2的量比a～b段转化的SO2的量多，而a点浓度比b点大，所以SO2的转化率：b～c段大于a～b段，故D项正确。第一章常用化学计量[调研4](2015·长沙二模)一定温度下的可逆反应：A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)ΔH<0。现将1molA和2molB加入甲容器中，将4molC和2molD加入乙容器中，此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，t1时两容器内均达到平衡状态(如图1所示，隔板K不能移动)。则下列说法正确的是()第一章常用化学计量A．保持温度和活塞位置不变，若向甲中再加入1molA和2molB，达到新的平衡后，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍B．保持活塞位置不变，升高温度，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均减小C．保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新的平衡后，乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍D．保持温度和乙中的压强不变，t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示第一章常用化学计量解析：A项，保持温度和活塞位置不变，若向甲中再加入1molA和2molB，达到新的平衡相当于对乙平衡加压使容器体积变为原来的一半，加压时乙中平衡会向逆反应方向移动，因此可推知甲中C的浓度小于乙中C的浓度的2倍；B项，因正反应为放热反应，故保持活塞位置不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均增大；C项，甲、乙容器中的原平衡为等效平衡，因此保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，乙中平衡向左移动，因此达到新的平衡后，乙中C的体积分数小于甲中C的体积分数的2倍；D项，充入氦气后，甲容器体积不变，平衡不移动，乙容器因体积增大，相当于减小压强，平衡向正反应方向移动，综上所述，D项叙述正确。第一章常用化学计量三、含量-时间-温度(压强)图常见形式有如下几种。(C%指某生成物的质量分数；B%指某反应物的质量分数)a用催化剂，b不用催化剂T2＞T1，正反应为吸热反应第一章常用化学计量T2＞T1，正反应为放热反应p1＞p2，正反应为气体体积减小的反应第一章常用化学计量p1＞p2，正反应为气体体积增大的反应方法：首先利用“先拐先平，数值大”判定温度、压强的大小，即若到达平衡所用时间较短，则说明温度高、压强大、使用了催化剂，反应速率快。再利用勒夏特列原理判断改变T、p对平衡移动的影响。第一章常用化学计量[调研5](2011·重庆理综)一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合图中曲线的是()第一章常用化学计量A．CO2(g)＋2NH3(g)B．CO2(g)＋H2(g)C．CH3CH2OH(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH＜0CO(g)＋H2O(g)ΔH＞0CH2===CH2(g)＋H2O(g)ΔH＞02C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)ΔH＜0解析：四个选项中水蒸气均为生成物。依题左图可知T2＞T1，升温，水蒸气含量减小，平衡左移，所以正反应为放热反应，即ΔH＜0，B、C错；依题右图可知p1＞p2，增压，水蒸气含量增加，即正反应为气体体积减小的反应，D错。第一章常用化学计量[调研6](2015·温州模拟)已知某可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)。反应过程中，当其他条件不变时，C的体积分数与温度(T)和压强(p)的关系如图所示。下列叙述正确的是()A．正反应为吸热反应B．降低温度，正反应速率增大C．a＋b＜c＋dD．增大压强，B的转化率增大第一章常用化学计量解析：根据图像可知，随着温度的升高，C的体积分数降低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，A不正确；降低温度，反应速率一定是减小的，B不正确；当温度相同时，压强越大，C的体积分数越大。说明增大压强，平衡向正反应方向移动，即正反应是气体体积减小的反应，所以C不正确，D正确，答案选D。第一章常用化学计量[调研7](2015·湖北联考)将I2溶于KI溶液中，能配制成浓度较大的碘水，主要是发生了反应：I2(aq)＋I(aq)系中，I－－I3(aq)。该平衡体－3的物质的量浓度与温度(T)的关系如图所示(曲线上的任何一点都代表平衡状态)。下列说法正确的是()A．反应速率：vM＞vPB．平衡常数：KN＜KPC．M、N两点相比，M点的c(I)大D．Q点时，v正＞v逆－第一章常用化学计量解析：A中，温度越高，反应速率越大，vM＜vP；B中，由题－图可知，升温，c(I3)减小，所以平衡常数：KN＞KP；C中，M、N两点相比，M点温度低于N点温度，升温，平衡左移，所以M点的－c(I)小。第一章常用化学计量[调研8](2014·安徽理综)臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为：2NO2(g)＋O3(g)AN2O5(g)＋O2(g)，若反应在恒容密闭容B器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是()升高温度，平衡常数减小C－0～3s内，反应速率为：v(NO2)＝0.2mol·L1Dt1时仅加入催化剂，平衡正向移动达到平衡时，仅改变x，则x为c(O2)第一章常用化学计量解析：本题考查化学平衡原理，涉及图像分析、平衡常数、反应速率计算及反应物的转化率等内容。A项正确，由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，说明此反应是放热反应，所以升高温度，平衡将逆向移动，平衡常数减小；B项错误，v(NO2)应等于0.2mol·L－1·s－1；C项错误，加入催化剂，平衡不发生移动；D项错误，达到平衡时，增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率减小。第一章常用化学计量[调研9](2014·福建理综)在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如下：反应时间/minc(N2O)/(mol·L－1)01020304050607080901000.1000.0900.0800.0700.0600.0500.0400.0300.0200.0100.000第一章常用化学计量下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是()(注：图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间，c1、c2均表示N2O初始浓度且c1