化学一轮考点过关题型研读解读4化学平衡图像图表题题型研读Word版含解析

2018题型研读考向分析化学平衡是中学化学重要基础理论之一，是中学化学所涉及的沉淀溶解平衡、电离平衡、等知识的核心，对很多知识的学习起着指导作用。而化学平衡是高考的热点，也是重点和难点，化学平衡图像问题是高考化学试题中最常见的一种题型，是将化学知识(化学基本概念、化学原理)与数学的函数曲线相结合的一种题型。图像和图表分析能力是高中化学重点考查的能力之一，从近几年的高考试题看，化学反应速率、化学平衡的图像和图表题属于高频考点，要求学生能够分析图像、图表，结合化学平衡移动原理答题解题策略化学反应速率与化学平衡图像是高考常考题型，一般考查速率（浓度）—时间图像、含量(转化率)—时间—温度(压强)图像、恒温线(或恒压线)图像等。试题讨论自变量x（如时间、温度、压强等）与函数值y（如物质的量、浓度、质量分数、转化率）之间的定量或定性关系，解答化学平衡图像题必须抓住化学程式及图像的特点，析图的关键在于对“数”、“形”、“义”、“性”的综合思考，重点是弄清“四点”（起点、交点、转折点、终点）及各条线段的化学含义，分析曲线的走向，发现图像隐含的条件，找出解题的突破口解题方法认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩紧扣可逆反应的特征，看清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势先拐先平。例如，在转化率一时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系抓断点当可逆反应达到一种平衡后，若某一时刻外界条件发生改变，都可能使速率－时间图像的曲线出现不连续的情况，即出现“断点”。根据“断点”前后的速率大小，即可对外界条件的变化情况作出判断解题技巧抓拐点同一可逆反应，若反应条件不同，达到平衡所用的时间也可能不同，反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。根据外界条件对化学反应速率的影响，即可判断出温度的高低、压强或浓度的大小及是否使用催化剂抓趋势对于速率－温度(或压强)图像，由于随着温度逐渐升高或压强逐渐增大，反应速率会逐渐增大，因此图像上出现的是平滑的递增曲线温度或压强的改变对正、逆反应速率的影响是一致的，即要增大都增大，要减小都减小，反映到图像上，就是v(正)、v(逆)两条曲线的走势大致相同分析外界条件对反应速率的影响时，只能分析达到平衡之后化学反应速率的变化情况解题步骤看特点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)等识图象识别图象类型，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【考点过关】例1（1）元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH)4−(绿色)、Cr2O72−(橙红色)、CrO42−(黄色)等形式存在，Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体，CrO42−和Cr2O72−在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0molL−1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72−)随c(H+)的变化如图所示。①用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应____________。②由图可知，溶液酸性增大，CrO42−的平衡转化率__________(填“增大”“减小”或“不变”)。根据A点数据，计算出该转化反应的平衡常数为__________。③升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，则该反应的ΔH______0(填“大于”“小于”或“等于”)。（2）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压pe如图所示。①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________（填“增大”、“不变”或“减小”）。②反应ClO2−+2SO32−=2SO42−+Cl−的平衡常数K表达式为___________。（3）纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。①一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH4–（B元素的化合价为+3）与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)4－，其离子方程式为。②纳米铁粉与水中NO3-反应的离子方程式为4Fe+NO3–+10H+===4Fe2++NH4++3H2O，研究发现，若pH偏低将会导致NO3-的去除率下降，其原因是。③相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO3-的速率有较大差异（见图），产生该差异的可能原因是。（4）Bodensteins研究了下列反应：2HI(g)H2(g)+I2(g)。在716K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表：t/min020406080120x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为：___________。②上述反应中，正反应速率为v正=k正·x2(HI)，逆反应速率为v逆=k逆·x(H2)·x(I2)，其中k正、k逆为速率常数，则k逆为________(以K和k正表示)。若k正=0.0027min-1，在t=40min时，v正=__________min-1③由上述实验数据计算得到v正~x(HI)和v逆~x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为_________________（填字母）（5）乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：，工业上通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1︰9)，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下：①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实___________。②控制反应温度为600℃的理由是____________。解析：(1)①随着H+浓度的增大，CrO42-与溶液中的H+发生反应，反应转化为Cr2O72-的离子反应式为：2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O。②根据化学平衡移动原理，溶液酸性增大，c(H+)增大，化学平衡2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O向正反应方向进行，导致CrO42−的平衡转化率增大；根据图像可知，在A点时，c(Cr2O72-)=0.25mol/L，由于开始时c(CrO42−)=1.0mol/L，根据Cr元素守恒可知A点的溶液中CrO42-的浓度c(CrO42−)=0.5mol/L；H+浓度为1.0×10-7mol/L；此时该转化反应的平衡常数为214272222724(CrO)0.251.010(CrO)(H)0.5(1.010)cKcc；③由于升高温度，溶液中CrO42−的平衡转化率减小，说明升高温度，化学平衡逆向移动，导致溶液中CrO42−的平衡转化率减小，根据平衡移动原理，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，逆反应方向是吸热反应，所以该反应的正反应是放热反应，故该反应的ΔH＜0。（2）在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中，SO2和NO的平衡分压pe如图所示。①由图分析可知，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压负对数减小，这说明反应向逆反应方向进行，因此脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小。②根据反应的方程式ClO2−+2SO32−===2SO42−+Cl−可知平衡常数K表达式为2242223(Cl)(SO)(ClO)(SO)ccKcc。（3）①一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH4–（B元素的化合价为+3）与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)4－，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得反应的离子方程式为2Fe2++BH4－+4OH－===2Fe+B(OH)4－+2H2↑；②纳米铁粉与水中NO3-反应的离子方程式为4Fe+NO3－+10H+===4Fe2++NH4++3H2O，若pH偏低，则溶液的酸性增强，会发生反应：Fe+2H+===Fe2++H2↑；导致NO3-的去除率下降；③根据图像可知，相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO3-的速率有较大差异，可能是由于Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除NO3－的反应（或形成的Fe－Cu原电池增大纳米铁粉去除NO3－的反应速率）。（4）①问中的反应是比较特殊的，反应前后气体体积相等，不同的起始态很容易达到等效的平衡状态。716K时，取第一行数据计算：2HI（g）H2（g）+I2（g）n（始）（取1mol）100Δn（0.216）（0.108）（0.108）n（平）0.784（0.108）（0.108）化学平衡常数为2222784.0108.0108.0)()()(HIcIcHcK。②问的要点是：平衡状态下，v正=v逆，故有：k正·x2(HI)=k逆·x(H2)·x(I2)，变形：k正/k逆=｛x(H2)·x(I2)｝/x2(HI)=K，故有：k逆=k正/K③问看似很难，其实注意到升温的两个效应（加快化学反应速率、使平衡移动）即可突破：先看图像右半区的正反应，速率加快，坐标点会上移；平衡（题中已知正反应吸热）向右移动，坐标点会左移。综前所述，找出A点。同理可找出E点。（5）①常压下掺混水蒸气起稀释作用，相当于起减压的效果，而该反应正方向气体分子数增加，减压可使平衡正向移动，乙苯的平衡转化率增大。②从图像上看出，600℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高；温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大，综合考虑，应控制温度为600℃。答案：（1）①2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O；②增大；1.0×1014；③小于（2）①减小；②2242223(Cl)(SO)(ClO)(SO)ccKcc（3）①2Fe2++BH4－+4OH－=2Fe+B(OH)4－+2H2↑②纳米铁粉与H＋反应生成H2③Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除NO3－的反应（或形成的Fe－Cu原电池增大纳米铁粉去除NO3－的反应速率）（4）①2784.0108.0108.0K；②k逆=k正/K；1.95×10-3；③A、E（5）①正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气起稀释，相当于起减压的效果②600℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降。高温还可能使催化剂失活，且能耗大例2（1）乙烯气相直接水合反应C2H4(g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的△H＝－45.5KJ·mol－1。下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H2O)︰n(C2H4)=1︰1)①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K＝(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)②图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为：，理由是：。③气相直接水合法党采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃，压强6．9MPa，n(H2O)︰n(C2H4)=0．6︰1。乙烯的转化率为5℅。若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有：、。（2）在容积为1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。①反应的△H0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在0~60s时段，反应速率v(N2O4)为mol·L-