高考化学一轮复习 全国卷热考微专题（14）“数形结合”突破化学平衡图象题学案.doc

全国卷热考微专题(14) “数形结合”突破化学平衡图象题1明确常见图象类型：以可逆反应aa(g)bb(g)cc(g)hq kjmol1为例。(1)含量时间温度(或压强)图(c%指某产物的质量分数、b%指某反应物的质量分数)。(曲线m用催化剂，n不用催化剂，或化学计量数abc时曲线m的压强大于n的压强)(t1t2，h0)(t1t2，hp2abc)(p1p2abv逆；m点为刚达到平衡点(如下图)；m点后为平衡受温度的影响情况，即升温，a的百分含量增加或c的百分含量减少，平衡左移，故正反应h0。对于化学反应ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，l线上所有的点都是平衡点(如下图)。l线的左上方(e点)，a的百分含量大于此压强时平衡体系的a的百分含量，所以，e点v正v逆；则l线的右下方(f点)，v正v逆。2熟练两种解题技巧以可逆反应aa(g)bb(g)cc(g)为例说明。(1)“定一议二”原则。在化学平衡图象中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量，确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。如图：这类图象的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。(2)“先拐先平，数值大”原则。在化学平衡图象中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图a)或压强较大(如图b)。 图a图b图a表示t2t1，正反应是放热反应。图b表示p1c。(2016全国卷)丙烯腈(ch2=chcn)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(ch2=chcho)和乙腈(ch3cn)等。回答下列问题：(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(c3h3n)和副产物丙烯醛(c3h4o)的热化学方程式如下：c3h6(g)nh3(g)o2(g)=c3h3n(g)3h2o(g)h515 kjmol1c3h6(g)o2(g)=c3h4o(g)h2o(g)h353 kjmol1两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是_；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是_。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ，低于460 时，丙烯腈的产率_(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是_；高于460 时，丙烯腈产率降低的可能原因是_(双选，填标号)。a催化剂活性降低b平衡常数变大c副反应增多 d反应活化能增大解析：(1)因为生成的产物丙烯腈和丙烯醛的两个反应均为放热量大的反应，所以它们均可自发进行且热力学趋势大；该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率；由生成丙烯腈的反应条件可知，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂。(2)因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，反应刚开始进行，主要向正反应方向进行，尚未达到平衡状态，460 以前是建立平衡的过程，故低于460 时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460 时，丙烯腈产率降低，a项，催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，正确；b项，平衡常数的大小不影响产率，错误；c项，根据题意，副产物有丙烯醛，副反应增多导致产率下降，正确；d项，反应活化能的大小不影响平衡，错误。答案：(1)两个反应均为放热量大的反应降低温度、降低压强催化剂(2)不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低ac方法指导掌握化学平衡图象题解答步骤第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。第二步：识图象。即识别图象类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。第三步：想原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。第四步：巧整合。图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。1密闭容器中进行的可逆反应：aa(g)bb(g)cc(g)在不同温度(t1和t2)及压强(p1和p2)下，混合气体中b的质量分数w(b)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是()at1t2，p1p2，abc，正反应为吸热反应bt1t2，p1p2，abc，正反应为吸热反应ct1t2，p1p2，abc，正反应为吸热反应dt1t2，p1p2，abc，正反应为放热反应解析：由(t1，p1)和(t1，p2)两条曲线可以看出：温度相同(t1)，但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2p1；压强较大(即压强为p2)时对应的w(b)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则abc。由(t1，p2)和(t2、p2)两条曲线可以看出：压强相同(p2)，但温度为t1时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以t1t2；温度较高(即温度为t1)时对应的w(b)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。答案：b2有一化学平衡ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)，如图表示的是a的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是()a正反应是放热反应；mnpqb正反应是吸热反应；mnpqc正反应是放热反应；mnpqd正反应是吸热反应；mnpq解析：图象中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论t与a的转化率的关系：同一压强下，温度越高，a的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与a的转化率的关系：同一温度下，压强越大，a的转化率越高，说明正反应是气体体积缩小的反应，即mnpq。答案：d3在一恒容的密闭容器中充入0.1 moll1 co2、0.1 moll1 ch4，在一定条件下发生反应：ch4(g)co2(g)2co(g)2h2(g)，测得ch4平衡时转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是()a上述反应的hp3p2p1c1 100 时该反应的平衡常数为1.64d压强为p4时，在y点：v正v逆解析：p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图象可知，压强一定时，温度越高，甲烷的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，h0，a项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4p3p2p1，b项正确；压强为p4，温度为1 100 时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(ch4)0.02 moll1，c(co2)0.02 moll1，c(co)0.16 moll1，c(h2)0.16 moll1，即平衡常数k1.64，c项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正v逆，d项正确。答案：a4有一反应：2ab2c，其中a、b、c均为气体，如图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示b的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述正确的是()a该反应是放热反应bb点时混合气体的平均摩尔质量不再变化ct1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法dc点v正v逆解析：由于温度升高，b的转化率增大，说明平衡正向移动，推知该反应是吸热反应，a错误；在t1温度下，由a点达平衡时，b的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知b的转化率会不断增大，c错误；在t2温度下，c点会达到平衡状态，此过程中b的转化率不断增大，说明该过程v正v逆，d错误。答案：b5(2016海南卷)顺1，2二甲基环丙烷和反1，2二甲基环丙烷可发生如下转化： 该反应的速率方程可表示为v(正)k(正)c(顺)和v(逆)k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：(1)已知：t1温度下，k(正)0.006 s1，k(逆)0.002 s1，该温度下反应的平衡常数值k1_；该反应的活化能ea(正)小于ea(逆)，则h_0(填“小于”“等于”或“大于”)。(2)t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_(填曲线编号)，平衡常数值k2_；温度t2_t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由是_。解析：(1)根据v(正)k(正)c(顺)0.006c(顺)，v(逆)k(逆)c(反)0.002c(反)，化学平衡状态时正逆反应速率相等，则0.006c(顺)0.002c(反)，k10.0060.0023；该反应的活化能ea(正)小于ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则h小于零。(2)反应开始时，c(顺)的浓度大，单位时间的浓度变化大，w(顺)的变化也大，故b曲线符合题意，设顺式异构体的起始浓度为x，该可逆反应左右物质系数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3x，反式异构体为0.7x，所以平衡常数值k20.7x0.3x7/3，因为k1k2，放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动，所以温度t2大于t1。答案：(1)3小于(2)b7/3大于放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动6甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为co、co2和h2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：co(g)2h2(g)ch3oh(g)h1co2(g)3h2(g)ch3oh(g)h2o(g)h2co2(g)h2(g)co(g)h2o(g)h3回答下列问题：(1)反应的化学平衡常数k表达式为_；图1中能正确反映平衡常数k随温度变化关系的曲线为_(填曲线标记字母)，其判断理由是_。图1(2)合成气组成n(h2)/n(coco2)2.60时，体系中的co平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(co)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_；图2中的压强由大到小为_，其判断理由是_。图2解析：(1)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应的化学平衡常数为kc(ch3oh)/c(co)c2(h2)。反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数k减小，故曲线a符合要求。(2)由图2可知，压强一定时，co的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生co的量增大，而总结果是随温度升高，co的转化率减小。反应的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，co的平衡转化率增大，而反应为气体总分子数不变的反应，产生co的量不受压强的影响，因此增大压强时，co的转