热点专题突破系列(四)

1、热点专题突破系列(四)巧解化学反应速率和化学平衡的图像题【题型特点】化学反应速率和化学平衡的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。该类题目以选择题为主要题型。因为图像是用二维坐标表示的,所以该类题目包含的信息量比较大,随着高考的不断改革以及对学科能力要求的不断提高,这种数形结合的试题将频频出现。【资源平台】1.解题思路。2.图像类型:(1)物质的量(或浓度)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。例如,某温度时,在定容(VL)容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的

2、变化曲线如图1所示。根据图像可进行如下计算:某物质的平均反应速率、转化率,如v(X)= molL-1s-1,Y的转化率= 100%。确定化学方程式中的化学计量数之比,如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1-n3)(n2-n3)n2。再如A+B AB反应情况如图2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及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。(2)全程速率时间图: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逐渐增大),因反应为放热反应,随反应的进行,温度逐渐升高,导致反应速率增大;BC段(v逐渐减小)

3、,主要原因是随反应的进行,溶液中c(H+)逐渐减小,导致反应速率逐渐减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾,认真分析。(3)含量时间图:常见形式有如下几种。(C%指生成物的质量分数;B%指反应物的质量分数)(4)速率温度(或压强)图。例如:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H=-92.4 kJmol-1(如下图)由图可知平衡后,升温,v(正)、v(逆)均增大,但v(逆)增加得多。增大压强,v(正)、v(逆)均增大,但v(正)增加得多。(5)恒压(或温)线(如图所示)。该类图的纵坐标为产物的平衡浓度(c)或反应物的转化率(),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型如下所示:注意:此类图像

4、的线上的各点均是恒压(或恒温)时的转化率或浓度,图像中有两个变量。解答此类问题时一般是先设定一个量不变,分析另一个量改变时引起(或c)的变化。要特别注意不能根据曲线的位置判断压强或温度的高低。(6)其他:如图所示曲线是其他条件不变时,某反应物的最大转化率()与温度(T)的关系曲线,图中标出的1、2、3、4四个点,表示v(正)v(逆)的点是3,表示v(正)0。例如只有在t2时刻反应才达到平衡。 反应体系中各物质的质量或浓度保持不变。例如,只有在t3时刻反应才达到平衡状态。反应物的转化率不变。(2)理解一个原理。勒夏特列原理(化学平衡移动原理):如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一

5、,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。【典题示例】(2014肇庆模拟)下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是()A.a是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,正反应Hp2D.d是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像【信息提取】关键信息信息提取信息交叉点后,升高温度v(正)v(逆),说明升高温度平衡正向移动,正反应吸热信息A曲线和B曲线体积分数相同,说明平衡没移动,但是A曲线反应速率快,应是使用了催化剂信息 方程式的特点为反应前后气体物质的量不变的化学反应,压强不影响平衡 信息 KCl实际不参加反应

6、 【尝试解答】根据图像a,升高温度,平衡正向移动,正反应H0,A错;b图像中,使用催化剂,反应速率加快,先达到平衡,B正确;c图像中,此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应,改变压强不影响平衡状态,即不影响A的转化率,且由于不断加入B,A的转化率增大,C错;d图像中,反应实质是Fe3+3SCN- Fe(SCN)3,K+和Cl-不参加化学反应,KCl浓度增大不影响化学平衡,D错。答案:B【类题通法】解答化学反应速率和化学平衡图像题的步骤:【类题试解】1.(2014泰安模拟)化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列对图像描述叙述正确的是()A.根据图可判断可逆反应A2(g)+3B2(

7、g) 2AB3(g)的H0B.图可以表示压强对可逆反应2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s)的影响,乙的压强大C.图可以表示对某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间的变化D.据图判断,物质A反应生成物质C的H0【解析】选B。据图可知,曲线交点之前,反应未达平衡,交点时处于平衡状态。交点后升高温度逆反应速率比正反应速率增加得快,说明平衡向逆反应方向移动。由于升高温度平衡向吸热反应方向移动,故可判断可逆反应A2(g)+3B2(g)2AB3(g)正反应是放热反应,即H0,故A错误。由图知,由甲到乙,达到平衡时间缩短,说明条件改变使乙的反应速率加快,但平衡时反应物的转化率不变,即改变条件平衡不移动

8、,对可逆反应2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),反应前后体积不变,所以增大压强平衡不移动,故B正确。曲线图中改变条件后,逆反应速率增大,正反应速率降低,所以不可能改变的是温度,C错误。据图知,物质A的总能量高于物质C的总能量,所以A生成C是放热反应,则H0,D不正确。2.(2013台州模拟)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()A.T1T2,p1c,正反应为吸热反应B.T1T2,p1p2,a+bc,正反应为吸热反应C.T1p2,a+bT2,p1p2,a+bc,正反应为放热反应【解析】选B。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a+bT2;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,故B项正确。3.(2014绵阳模拟)对于可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H0,下列选项和图示相符