（全國通用）2023版高考化學一輪復(fù)習第7章化學反應(yīng)速率和化學平衡高考專題講座4化學平衡圖像的分類突破學案

PAGEPAGE1(四)化學平衡圖像的分類突破化學平衡的圖像是全國卷命題的熱點，主要以Ⅱ卷非選擇題為主。圖像中蘊含著豐富的信息，具有簡明、直觀、形象的特點，命題形式靈活，難度不大，解題的關(guān)鍵是根據(jù)反響特點，明確反響條件，認真分析圖像，充分挖掘蘊含的信息，緊扣化學原理，找準切入點解決問題。1．解題思路 2．解題步驟速率—壓強(或溫度)圖像曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強等)對正、逆反響速率影響的變化趨勢及變化幅度。圖中交點是平衡狀態(tài)，壓強增大，正反響速率增大得快，平衡正向移動。[對點訓(xùn)練]1．以下各圖是溫度(或壓強)對反響2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)(正反響為吸熱反響)的正、逆反響速率的影響，曲線交點表示建立平衡時的溫度或壓強，其中正確的選項是()【導(dǎo)學號：97500139】 C[根據(jù)化學反響特點，升溫平衡向正向移動，但v正、v逆均增大，加壓平衡向逆向移動，v逆>v正。]2．(2022·西安模擬)現(xiàn)有以下兩個圖像： 以下反響中符合上述圖像的是() A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0 B．2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)ΔH>0 C．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH<0 D．H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)ΔH>0 B[由左邊的圖像可知，溫度越高生成物的濃度越大，說明升高溫度，平衡向正反響方向移動，故正反響為吸熱反響；由右邊圖像可知，相交點左邊未達平衡，相交點為平衡點，相交點右邊壓強增大，平衡被破壞，v逆>v正，平衡向逆反響方向移動，說明正反響為氣體物質(zhì)的量增大的反響。綜合上述分析可知，可逆反響正反響為吸熱反響且正反響為氣體物質(zhì)的量增大的反響。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，為放熱反響，正反響是氣體物質(zhì)的量減小的反響，A不符合；2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)ΔH>0，為吸熱反響，正反響是氣體物質(zhì)的量增大的反響，B符合；4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH<0，正反響是氣體物質(zhì)的量增大的反響，但為放熱反響，C不符合；H2(g)＋CO(g)C(s)＋H2O(g)ΔH>0，為吸熱反響，但正反響是氣體物質(zhì)的量減小的反響，D不符合。]轉(zhuǎn)化率(或百分含量)—時間—溫度(或壓強)圖像 不同溫度或壓強下，反響物的轉(zhuǎn)化率α(或百分含量)與時間的關(guān)系曲線，推斷溫度的上下及反響的熱效應(yīng)或壓強的大小及氣體物質(zhì)間的化學計量數(shù)的關(guān)系。[以A(g)＋B(g)C(g)中反響物的轉(zhuǎn)化率αA為例說明] 解答這類圖像題時應(yīng)注意以下兩點： (1)“先拐先平，數(shù)值大〞原那么 分析反響由開始(起始物質(zhì)相同時)到達平衡所用時間的長短可推知反響條件的變化。 ①假設(shè)為溫度變化引起，溫度較高時，反響達平衡所需時間短。如甲中T2>T1。 ②假設(shè)為壓強變化引起，壓強較大時，反響達平衡所需時間短。如乙中p1>p2。 ③假設(shè)為使用催化劑引起，使用適宜催化劑時，反響達平衡所需時間短。如圖丙中a使用催化劑。 (2)正確掌握圖像中反響規(guī)律的判斷方法 ①圖甲中，T2>T1，升高溫度，αA降低，平衡逆向移動，正反響為放熱反響。 ②圖乙中，p1>p2，增大壓強，αA升高，平衡正向移動，那么正反響為氣體體積縮小的反響。 ③假設(shè)縱坐標表示A的百分含量，那么甲中正反響為吸熱反響，乙中正反響為氣體體積增大的反響。[對點訓(xùn)練]3．(2022·鄭州一模)一定條件下，等物質(zhì)的量的N2(g)和O2(g)在恒容密閉容器中發(fā)生反響：N2(g)＋O2(g)2NO(g)。如圖中曲線a表示該反響在溫度T下N2的濃度隨時間的變化，曲線b表示該反響在某一起始反響條件改變時N2的濃度隨時間的變化(不改變反響物的量)。以下表達正確的選項是() A．曲線a和曲線b表示該反響可能在相同溫度下進行 B．曲線b對應(yīng)的起始反響條件改變是參加了催化劑 C．溫度T下，該反響平衡前后混合氣體的密度不發(fā)生變化 D．溫度T下，該反響的平衡常數(shù)K＝eq\f(4c0－c12,c\o\al(2,0)) C[該反響為氣體分子數(shù)不變的反響，壓強對反響限度無影響，那么曲線a、b對應(yīng)的反響只能為在不同溫度下進行的反響，A項錯誤；兩種條件下反響到達平衡時N2的濃度不同，說明反響的限度不同，那么改變的條件不是參加了催化劑，B項錯誤；容器體積不變，反響體系中的物質(zhì)全部為氣體，故平衡前后容器中混合氣體的密度不變，C項正確；根據(jù)三段式可求溫度為T時該反響的平衡常數(shù)： N2(g)＋O2(g)2NO(g) 起始/(mol·L－1)c0c0 轉(zhuǎn)化/(mol·L－1)c0－c1c0－c12(c0－c1 平衡/(mol·L－1)c1c12(c0－c1 平衡常數(shù)K＝eq\f([2c0－c1]2,c1·c1)＝eq\f(4c0－c12,c\o\al(2,1))，D項錯誤。]4．密閉容器中進行的可逆反響：aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同溫度(T1和T2)及壓強(p1和p2)下，混合氣體中B的質(zhì)量分數(shù)w(B)與反響時間(t)的關(guān)系如下圖。以下判斷正確的選項是() A．T1<T2，p1<p2，a＋b>c，正反響為吸熱反響 B．T1>T2，p1<p2，a＋b<c，正反響為吸熱反響 C．T1<T2，p1>p2，a＋b<c，正反響為吸熱反響 D．T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反響為放熱反響 B[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時到達平衡所需的時間短，即反響速率大，所以p2>p1；②壓強較大(即壓強為p2)時對應(yīng)的w(B)較大，說明增大壓強平衡逆向移動，那么a＋b<c。由(T1，p2)和(T2、p2)兩條曲線可以看出：①壓強相同(p2)，但溫度為T1時到達平衡所需的時間短，即反響速率大，所以T1>T2；②溫度較高(即溫度為T1)時對應(yīng)的w(B)較小，說明升高溫度平衡正向移動，故正反響為吸熱反響。]恒溫線或恒壓線圖像 以反響A(g)＋B(g)C(g)ΔH<0為例 解答這類圖像題時應(yīng)注意以下兩點： (1)“定一議二〞原那么：可通過分析相同溫度下不同壓強時反響物A的轉(zhuǎn)化率大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反響方程式中反響物與產(chǎn)物氣體物質(zhì)間的化學計量數(shù)的大小關(guān)系。如甲中任取一條溫度曲線研究，壓強增大，αA增大，平衡正向移動，正反響為氣體體積減小的反響，乙中任取橫坐標一點作橫坐標垂直線，也能得出結(jié)論。 (2)通過分析相同壓強下不同溫度時反響物A的轉(zhuǎn)化率的大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反響的熱效應(yīng)。如利用上述分析方法，在甲中作垂直線，乙中任取一曲線，即能分析出正反響為放熱反響。[對點訓(xùn)練] 在密閉容器中，對于可逆反響A＋3B2C(g)，平衡時C的體積分數(shù)(C%)與溫度和壓強的關(guān)系如下圖，以下判斷正確的選項是() A．A一定為氣體 B．B一定為氣體 C．該反響是放熱反響 D．假設(shè)正反響的ΔH<0，那么T1>T2 B[由題圖可知，增大壓強，平衡正向移動，說明反響物中氣體的化學計量數(shù)之和大于2，故可推知B一定為氣體，A為氣態(tài)或非氣態(tài)，A項錯誤，B項正確；因不知T1、T2的大小，故無法判斷反響的熱效應(yīng)，C項錯誤；假設(shè)正反響的ΔH<0，那么升高溫度，C%減小，故應(yīng)有T1<T2，D項錯誤。]5．(2022·武漢模擬)(HF)2(g)2HF(g)ΔH>0，且平衡體系的總質(zhì)量(m總)與總物質(zhì)的量(n總)之比在不同溫度下隨壓強的變化曲線如下圖。以下說法正確的選項是()【導(dǎo)學號：97500140】 A．溫度：T1<T2 B．平衡常數(shù)：K(a)＝K(b)<K(c) C．反響速率：vb>va D．當eq\f(m總,n總)＝30g/mol時，n(HF)∶n[(HF)2]＝2∶1 C[由題給信息知該反響為氣體分子數(shù)增大的吸熱反響，從圖像可以看出，當壓強不變時，由T1到T2，eq\f(m總,n總)增大，說明n總減小，平衡左移，即平衡向放熱反響方向移動，所以由T1到T2為降低溫度的過程，即T1>T2，A項錯誤；由于T1溫度較高，升高溫度平衡右移，故溫度為T1時的平衡常數(shù)大于溫度為T2時的平衡常數(shù)，再結(jié)合溫度不變平衡常數(shù)不變知，K(b)>K(a)＝K(c)，B項錯誤；溫度越高，壓強越大，反響速率越大，故vb>va，C項正確；設(shè)HF為xmol，(HF)2為ymol，當eq\f(m總,n總)＝30g/mol時，有eq\f(20x＋40y,x＋y)＝30，解得x＝y(tǒng)，即n(HF)∶n[(HF)2]＝1∶1，D項錯誤。]6．(2022·全國Ⅱ卷，節(jié)選)正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯(C4H8)的熱化學方程式如下： ①C4H10(g)=C4H8(g)＋H2(g)ΔH1 ：②C4H10(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=C4H8(g)＋H2O(g) ΔH2＝－119kJ·mol－1 ③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(g) ΔH3＝－242kJ·mol－1 反響①的ΔH1為________kJ·mol－1。如圖是反響①平衡轉(zhuǎn)化率與反響溫度及壓強的關(guān)系圖，x________0.1(填“大于〞或“小于〞)；欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高，應(yīng)采取的措施是________(填標號)。 A．升高溫度 B．降低溫度 C．增大壓強 D．降低壓強 【解析】由蓋斯定律可知，①式＝②式－③式，即ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119kJ/mol－(－242kJ/mol)＝123kJ/mol。由圖可知，同溫下，xMPa時丁烯的平衡產(chǎn)率高于0.1MPa時的，根據(jù)壓強減小平衡向右移動可知，x小于0.1。欲提高丁烯的平衡產(chǎn)率，應(yīng)使平衡向右移動，該反響的正反響為吸熱反響，因此可以通過升高溫度的方法使平衡向右移動；該反響為氣體體積增大的反響，因此可以通過降低壓強的方法使平衡向右移動，所以A、D選項正確。 【答案】123小于AD7．煤氣化的一種方法是在氣化爐中給煤炭加氫，發(fā)生的主要反響為C(s)＋2H2(g)CH4(g)。在VL的密閉容器中投入amol碳(足量)，同時通入2amolH2，控制條件使其發(fā)生上述反響，實驗測得碳的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強及溫度的變化關(guān)系如下圖。以下說法正確的選項是() A．上述正反響為吸熱反響 B．在4MPa、1200K時，圖中X點v(H2)正<v(H2)逆 C．在5MPa、800K時，該反響的平衡常數(shù)為eq\f(V2,a2) D．工業(yè)上維持6MPa、1000K而不采用10MPa、1000K，主要是因為前者碳的轉(zhuǎn)化率高 A[A項，由圖觀察，溫度越高，碳的平衡轉(zhuǎn)化率越大，平衡正向移動，正反響為吸熱反響，正確；B項，X點是未平衡時，反響正向進行，正反響速率大于逆反響速率，錯誤；C項，此時碳轉(zhuǎn)化率為50%C(s)＋2H2(g)CH4(g) 起始量a2a 轉(zhuǎn)化量0.5aa 平衡量0.5aa K＝eq\f(\f(0.5a,V),\f(a,V)2)＝eq\f(0.5V,a)，錯誤；D項，該選擇的原因是兩者轉(zhuǎn)化率相差不大，但壓強增大對設(shè)備要求高，能量需求大，錯誤。]幾種特殊圖像的分析 (1)對于化學反響mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M點前，表示化學反響從反響物開始，那么v正>v逆；M點為剛到達的平衡點。M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A%增大(C%減小)，平衡逆向移動，ΔH<0。 (2)對于化學反響mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)， L線上所有的點都是平衡點。 左上方(E點)，A%大于此壓強時平衡體系中的A%，E點必須向正反響方向移動才能到達平衡狀態(tài)，所以，E點v正>v逆；那么右下方(F點)v正<v逆。 (3)對于反響3A(g)＋B(g)2C。A、B轉(zhuǎn)化率與eq\f(nA,nB)的關(guān)系 (4)對aA(g)＋bB(g)cC(g)，C的平衡體積分數(shù)(C%)與n(B)的關(guān)系： 當n(A)∶n(B)＝a∶b時，C%最大。[對點訓(xùn)練]8．(2022·成都七中月考)在2L恒容密閉容器中充入2molX和1molY，發(fā)生反響：2X(g)＋Y(g)3Z(g)，反響過程持續(xù)升高溫度，測得X的體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如下圖。以下推斷正確的選項是() A．Q點時，Y的轉(zhuǎn)化率最大 B．升高溫度，平衡常數(shù)增大 C．W點X的正反響速率等于M點X的正反響速率 D．平衡時，再充入Y，到達平衡時Z的體積分數(shù)一定增大 A[從開始到Q點是正向建立平衡的過程，轉(zhuǎn)化率逐漸增大，從Q點到M點升高溫度，平衡向左移動，X的轉(zhuǎn)化率降低，Q點最大，A正確；分析圖像，X的體積分數(shù)先減小到最低，這是化學平衡的建立過程，后增大，這是平衡的移動過程，升高溫度，X的體積分數(shù)增大，說明升溫平衡左移，平衡常數(shù)減小，B錯誤；M點溫度高，故反響速率快，C錯誤；平衡時再充入Y，平衡右移，n(Z)增大但n(Y)也增大，故Z的體積分數(shù)不一定增大，D錯誤。]9．(2022·青島模擬)T℃時，在一固定容積的密閉容器中發(fā)生反響：A(g)＋B(g)C(s)ΔH<0，按照不同配比充入A、B，到達平衡時容器中A、B濃度變化如圖中曲線(實線)所示，以下判斷正確的選項是() A