化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第7章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 專題講座4 化學(xué)平衡圖像的分類突破學(xué)案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE（四)化學(xué)平衡圖像的分類突破化學(xué)平衡的圖像是全國(guó)卷命題的熱點(diǎn)，主要以Ⅱ卷非選擇題為主。圖像中蘊(yùn)含著豐富的信息，具有簡(jiǎn)明、直觀、形象的特點(diǎn),命題形式靈活，難度不大，解題的關(guān)鍵是根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)，明確反應(yīng)條件，認(rèn)真分析圖像，充分挖掘蘊(yùn)含的信息，緊扣化學(xué)原理，找準(zhǔn)切入點(diǎn)解決問題.1．解題思路 2．解題步驟速率—壓強(qiáng)(或溫度)圖像曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強(qiáng)等)對(duì)正、逆反應(yīng)速率影響的變化趨勢(shì)及變化幅度。圖中交點(diǎn)是平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)增大，正反應(yīng)速率增大得快,平衡正向移動(dòng)。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練］1．下列各圖是溫度(或壓強(qiáng)）對(duì)反應(yīng)2A（s）＋2B（g)2C（g）＋D（g）(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))的正、逆反應(yīng)速率的影響，曲線交點(diǎn)表示建立平衡時(shí)的溫度或壓強(qiáng)，其中正確的是（）【導(dǎo)學(xué)號(hào)：97500139】 C[根據(jù)化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)，升溫平衡向正向移動(dòng)，但v正、v逆均增大，加壓平衡向逆向移動(dòng),v逆〉v正.］2．(2018·西安模擬）現(xiàn)有下列兩個(gè)圖像： 下列反應(yīng)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,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；由右邊圖像可知,相交點(diǎn)左邊未達(dá)平衡，相交點(diǎn)為平衡點(diǎn)，相交點(diǎn)右邊壓強(qiáng)增大，平衡被破壞，v逆>v正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，說明正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)。綜合上述分析可知,可逆反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)且正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng).N2(g）＋3H2（g）2NH3(g）ΔH<0，為放熱反應(yīng)，正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，A不符合；2SO3（g）2SO2(g)＋O2(g）ΔH>0，為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，B符合;4NH3（g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g）ΔH<0，正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，但為放熱反應(yīng)，C不符合；H2(g）＋CO(g）C（s)＋H2O(g）ΔH>0，為吸熱反應(yīng)，但正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，D不符合.］轉(zhuǎn)化率（或百分含量）—時(shí)間—溫度（或壓強(qiáng))圖像 已知不同溫度或壓強(qiáng)下，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率α（或百分含量)與時(shí)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(qiáng)的大小及氣體物質(zhì)間的化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系。[以A（g)＋B(g)C(g)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率αA為例說明］ 解答這類圖像題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1）“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(shí)）達(dá)到平衡所用時(shí)間的長(zhǎng)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(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡所需時(shí)間短.如甲中T2>T1. ②若為壓強(qiáng)變化引起，壓強(qiáng)較大時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡所需時(shí)間短。如乙中p1〉p2。 ③若為使用催化劑引起，使用適宜催化劑時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡所需時(shí)間短。如圖丙中a使用催化劑。 (2)正確掌握?qǐng)D像中反應(yīng)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(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 ②圖乙中，p1>p2，增大壓強(qiáng)，αA升高,平衡正向移動(dòng),則正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)。 ③若縱坐標(biāo)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)。［對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]3．(2018·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)生反應(yīng)：N2(g）＋O2（g)2NO（g)。如圖中曲線a表示該反應(yīng)在溫度T下N2的濃度隨時(shí)間的變化,曲線b表示該反應(yīng)在某一起始反應(yīng)條件改變時(shí)N2的濃度隨時(shí)間的變化(不改變反應(yīng)物的量)。下列敘述正確的是（） A．曲線a和曲線b表示該反應(yīng)可能在相同溫度下進(jìn)行 B．曲線b對(duì)應(yīng)的起始反應(yīng)條件改變是加入了催化劑 C．溫度T下，該反應(yīng)平衡前后混合氣體的密度不發(fā)生變化 D．溫度T下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f（4c0－c12,c\o\al（2,0)） C［該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)限度無影響，則曲線a、b對(duì)應(yīng)的反應(yīng)只能為在不同溫度下進(jìn)行的反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；兩種條件下反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)N2的濃度不同，說明反應(yīng)的限度不同，則改變的條件不是加入了催化劑，B項(xiàng)錯(cuò)誤；容器體積不變，反應(yīng)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(xiàng)正確；根據(jù)三段式可求溫度為T時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù): N2（g）＋O2（g)2NO(g） 起始/(mol·L－1）c0c00 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(xiàng)錯(cuò)誤。]4．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．T1〈T2,p1〈p2，a＋b〉c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) B．T1〉T2，p1〈p2，a＋b〈c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) C．T1〈T2，p1〉p2，a＋b〈c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) D．T1>T2，p1〉p2，a＋b>c，正反應(yīng)為放熱反應(yīng) B［由（T1,p1）和（T1，p2)兩條曲線可以看出:①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p2〉p1;②壓強(qiáng)較大(即壓強(qiáng)為p2）時(shí)對(duì)應(yīng)的w（B）較大，說明增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，則a＋b〈c。由(T1,p2）和（T2、p2)兩條曲線可以看出：①壓強(qiáng)相同(p2），但溫度為T1時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間短，即反應(yīng)速率大，所以T1>T2；②溫度較高(即溫度為T1)時(shí)對(duì)應(yīng)的w(B)較小，說明升高溫度平衡正向移動(dòng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。］恒溫線或恒壓線圖像 以反應(yīng)A(g)＋B(g）C(g）ΔH<0為例 解答這類圖像題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： （1)“定一議二”原則：可通過分析相同溫度下不同壓強(qiáng)時(shí)反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率大小來判斷平衡移動(dòng)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)間的化學(xué)計(jì)量數(shù)的大小關(guān)系。如甲中任取一條溫度曲線研究，壓強(qiáng)增大，αA增大，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，乙中任取橫坐標(biāo)一點(diǎn)作橫坐標(biāo)垂直線，也能得出結(jié)論。 （2)通過分析相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率的大小來判斷平衡移動(dòng)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).［對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 在密閉容器中，對(duì)于可逆反應(yīng)A＋3B2C（g），平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)(C%)與溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示,下列判斷正確的是() A．A一定為氣體 B．B一定為氣體 C．該反應(yīng)是放熱反應(yīng) D．若正反應(yīng)的ΔH〈0，則T1>T2 B［由題圖可知,增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng)，說明反應(yīng)物中氣體的化學(xué)計(jì)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(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；因不知T1、T2的大小，故無法判斷反應(yīng)的熱效應(yīng),C項(xiàng)錯(cuò)誤；若正反應(yīng)的ΔH<0,則升高溫度，C％減小,故應(yīng)有T1<T2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］5．（2018·武漢模擬）已知(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(qiáng)的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是（）【導(dǎo)學(xué)號(hào):97500140】 A．溫度：T1〈T2 B．平衡常數(shù)：K（a）＝K(b)〈K(c） C．反應(yīng)速率：vb〉va D．當(dāng)eq\f(m總,n總）＝30g/mol時(shí),n(HF）∶n[（HF)2]＝2∶1 C[由題給信息知該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)，從圖像可以看出，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí),由T1到T2，eq\f（m總,n總)增大，說明n總減小，平衡左移，即平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng),所以由T1到T2為降低溫度的過程，即T1>T2，A項(xiàng)錯(cuò)誤;由于T1溫度較高，升高溫度平衡右移，故溫度為T1時(shí)的平衡常數(shù)大于溫度為T2時(shí)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(xiàng)錯(cuò)誤；溫度越高,壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，故vb>va,C項(xiàng)正確；設(shè)HF為xmol，(HF）2為ymol，當(dāng)eq\f（m總，n總)＝30g/mol時(shí)，有eq\f（20x＋40y,x＋y)＝30，解得x＝y(tǒng)，即n（HF）∶n［（HF）2］＝1∶1，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］6．（2017·全國(guó)Ⅱ卷，節(jié)選)正丁烷(C4H10)脫氫制1-丁烯（C4H8)的熱化學(xué)方程式如下： ①C4H10（g)=C4H8（g)＋H2(g）ΔH1 已知: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 反應(yīng)①的ΔH1為________kJ·mol－1。如圖是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強(qiáng)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(biāo)號(hào)）。 A．升高溫度 B．降低溫度 C．增大壓強(qiáng) D．降低壓強(qiáng) 【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(shí)丁烯的平衡產(chǎn)率高于0。1MPa時(shí)的，根據(jù)壓強(qiáng)減小平衡向右移動(dòng)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(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此可以通過升高溫度的方法使平衡向右移動(dòng)；該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)，因此可以通過降低壓強(qiáng)的方法使平衡向右移動(dòng)，所以A、D選項(xiàng)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)生的主要反應(yīng)為C（s）＋2H2（g）CH4(g)。在VL的密閉容器中投入amol碳(足量），同時(shí)通入2amolH2,控制條件使其發(fā)生上述反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得碳的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)及溫度的變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是（） A．上述正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) B．在4MPa、1200K時(shí)，圖中X點(diǎn)v(H2）正<v（H2)逆 C．在5MPa、800K時(shí)，該反應(yīng)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?yàn)榍罢咛嫉霓D(zhuǎn)化率高 A［A項(xiàng)，由圖觀察,溫度越高，碳的平衡轉(zhuǎn)化率越大，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，X點(diǎn)是未平衡時(shí)，反應(yīng)正向進(jìn)行，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率，錯(cuò)誤;C項(xiàng),此時(shí)碳轉(zhuǎn)化率為50％C(s)＋2H2(g)CH4（g) 起始量a2a0 轉(zhuǎn)化量0。5aa0。5a 平衡量0.5aa0.5a K＝eq\f（\f（0.5a,V）,\f(a,V)2)＝eq\f（0。5V,a），錯(cuò)誤；D項(xiàng),該選擇的原因是兩者轉(zhuǎn)化率相差不大，但壓強(qiáng)增大對(duì)設(shè)備要求高，能量需求大，錯(cuò)誤。]幾種特殊圖像的分析 （1）對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g）＋nB(g)pC（g)＋qD(g)，M點(diǎn)前，表示化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物開始，則v正>v逆；M點(diǎn)為剛達(dá)到的平衡點(diǎn).M點(diǎn)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(dòng),ΔH<0. (2）對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA（g)＋nB（g)pC（g)＋qD（g）， L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)。 左上方（E點(diǎn)),A％大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系中的A％,E點(diǎn)必須向正反應(yīng)方向移動(dòng)才能達(dá)到平衡狀態(tài)，所以,E點(diǎn)v正〉v逆；則右下方(F點(diǎn)）v正〈v逆. （3）對(duì)于反應(yīng)3A（g)＋B(g)2C。A、B轉(zhuǎn)化率與eq\f(nA，nB）的關(guān)系 （4）對(duì)aA(g)＋bB（g)cC（g），C的平衡體積分?jǐn)?shù)(C%）與n(B)的關(guān)系： 當(dāng)n(A）∶n(B）＝a∶b時(shí)，C%最大。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練］8．（2018·成都七中月考)在2L恒容密閉容器中充入2molX和1molY，發(fā)生反應(yīng):2X（g)＋Y（g)3Z（g)，反應(yīng)過程持續(xù)升高溫度，測(cè)得X的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示.下列推斷正確的是（) A．Q點(diǎn)時(shí)，Y的轉(zhuǎn)化率最大 B．升高溫度，平衡常數(shù)增大 C．W點(diǎn)X的正反應(yīng)速率等于M點(diǎn)X的正反應(yīng)速率 D．平衡時(shí)，再充入Y，達(dá)到平衡時(shí)Z的體積分?jǐn)?shù)一定增大 A［從開始到Q點(diǎn)是正向建立平衡的過程，轉(zhuǎn)化率逐漸增大，從Q點(diǎn)到M點(diǎn)升高溫度，平衡向左移動(dòng)，X的轉(zhuǎn)化率降低，Q點(diǎn)最大，A正確；分析圖像,X的體積分?jǐn)?shù)先減小到最低，這是化學(xué)平衡的