（课标通用）山东省2020版高考化学总复习 专题七 专项突破（四）化学平衡图像课件

专项突破（四）化学平衡图像1.解答化学平衡图像题的思路 2.化学平衡图像题解题技巧(1)先拐先平数值大:在含量(转化率)—时间曲线中,先出现拐点的先达到平衡,表示温度较高、有催化剂或压强较大等。(2)定一议二:当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线。(3)三步分析法:一看反应速率是增大还是减小;二看v正、v逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。 类型一速率—压强(或温度)图像典例1可逆反应mA(g) nB(g)+pC(s)ΔH=Q,温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像,以下叙述正确的是 (C) A.mn,Q0B.mn+p,Q0C.mn,Q0D.mn+p,Q0解析由图像可知,正反应速率与逆反应速率的交叉点为平衡状态;达到平衡时,升高温度,v正、v逆都增大,且v逆v正,平衡向逆反应方向移动,逆反应为吸热反应,故ΔH0,即Q0;达到平衡时增大压强,v正、v逆都增大,且v正v逆,平衡向正反应方向移动,正反应为气体体积减小的反应,故mn,C正确。题后悟道(1)图表示正反应为气体分子数减小或吸热的反应,图中交点表示反应达到平衡状态。(2)图表示正反应为气体分子数增大或放热的反应。类型二转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像典例2(2018课标Ⅲ,28改编)对于反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)ΔH0,采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂,在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。①343K时反应的平衡转化率α=%。平衡常数K343K=(保留2位小数)。答案220.02解析反应2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)ΔH0,升高温度,化学平衡正向移动,SiHCl3的转化率增大,故曲线a表示343K,观察图像知,343K时反应的平衡转化率为22%;设起始时SiHCl3的物质的量浓度为c,列出“三段式”:2SiHCl3(g) SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)起始c00变化0.22c0.11c0.11c平衡0.78c0.11c0.11c故K343K= = ≈0.02。42223(SiCl)(SiHl)(l)ccCcSiHC20.110.11(0.78)ccc题后悟道转化率—时间—温度(压强)图像归类 上图中A表示某气态反应物。解答这类图像题时应注意以下两点:(1)“先拐先平,数值大”原则分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。①若为温度变化引起,温度较高时,反应达平衡所需时间短。如甲中T2T1。②若为压强变化引起,压强较大时,反应达平衡所需时间短。如乙中p1p2。③若为是否使用催化剂,使用适宜催化剂时,反应达平衡所需时间短。如丙中a使用了催化剂。(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法①图甲中,T2T1,升高温度,αA降低,平衡逆向移动,正反应为放热反应。②图乙中,p1p2,增大压强,αA升高,平衡正向移动,则正反应为气体体积减小的反应。③若纵坐标表示A的百分含量,则甲中正反应为吸热反应,乙中正反应为气体体积增大的反应。类型三恒温线(或恒压线)图像典例3一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。设起始 =Z,在恒压下,平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是 () 24(H)(CH)nOnA.该反应的焓变ΔH0B.图中Z的大小为a3bC.图中X点对应的平衡混合物中 =3D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后φ(CH4)减小24(H)(CH)nOn解析AA项,根据图像可知,温度升高,φ(CH4)减小,说明平衡右移,则正反应是吸热反应,该反应的焓变ΔH0,故正确;B项,温度一定时,Z增大,平衡右移,φ(CH4)减小,则a3b,故错误;C项,X点对应的起始混合物中 =3,由于反应时消耗n(H2O)∶n(CH4)=1∶1,则平衡时 3,故错误;D项,加压后X点对应的平衡左移,φ(CH4)增大,故错误。24(H)(CH)nOn24(H)(CH)nOn题后悟道恒温(压)线特点及解题技巧1.特点:该类图像的纵坐标为反应物的转化率(α)或物质的平衡浓度(c),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型有(如下图所示): 2.解题技巧:采用“定一议二”法,即把自变量(温度、压强)之一设为恒量,讨论另外两个量的关系。类型四浓度—时间图像典例4汽车尾气中NO产生的反应为:N2(g)+O2(g) 2NO(g)。一定条件下,等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应,下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化,曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是 ()A.温度T下,该反应的平衡常数K= B.温度T下,随着反应的进行,混合气体的密度减小C.曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂201214()cccD.若曲线b对应的条件改变是温度,可判断该反应的ΔH0解析AN2(g)+O2(g) 2NO(g)始(mol·L-1)c0c00转(mol·L-1)c0-c1c0-c12(c0-c1)平(mol·L-1)c1c12(c0-c1)故温度T下,K= ,A项正确;对于反应物、生成物均为气体的反应来说,恒容条件下,密度是定值,B项不正确;催化剂只影响反应速率,不影响平衡状态,C项不正确;若曲线b对应的条件改变是温度,则a到b应是升温,升高温度c(N2)变小,说明平衡正向移动,该反应的ΔH0,D项不正确。201214()ccc1.(2018湖北黄冈调研)已知反应:CH2 CHCH3(g)+Cl2(g) CH2 CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定压强下,按ω= 向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时,丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、ω的关系,图乙表示逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是 () A.图甲中,ω21B.图乙中,A线表示逆反应的平衡常数C.温度为T1、ω=2时,Cl2的转化率为50%D.若在恒容绝热装置中进行上述反应,达到平衡时,装置内的气体压强将增大解析C根据图甲中信息可知,增大n(Cl2),ω增大,平衡正向移动,丙烯的体积分数(φ)减小,故ω21,A项正确;根据图甲可知,升高温度,丙烯的体积分数增大,说明平衡逆向移动,逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,则升高温度,正反应的平衡常数减小,逆反应的平衡常数增大,图乙中,A线表示逆反应的平衡常数,B项正确;由图乙知,温度为T1时,正、逆反应的平衡常数相等,又因两者互为倒数,则平衡常数K=1,ω=2时,设CH2 CHCH3和Cl2的物质的量分别为a、2a,参加反应的Cl2的物质的量为b,利用三段式可列关系式 =1,解得 = ,则Cl2的转化率为33.2()(2)babab2ba133%,C项错误;该反应为反应前后气体体积不变的放热反应,反应向正反应方向进行,体系温度升高,气体膨胀,达到平衡时,装置内的气体压强将增大,D项正确。2.(2018湖南郴州第一次质量检测)一定条件下,CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)ΔH=-53.7kJ·mol-1;向2L恒容恒温密闭容器中充入1molCO2和2.8molH2反应,图中过程Ⅰ、Ⅱ是在两种不同催化剂作用下建立平衡的过程中CO2的转化率[α(CO2)]随时间(t)的变化曲线。下列说法中不正确的是 () A.m点:v(正)v(逆)B.活化能:过程Ⅱ过程ⅠC.n点时该反应的平衡常数K=50D.过程Ⅰ,t2时刻改变的反应条件可能是升高温度解析Cm点CO2的转化率不是最大,反应向正反应方向进行,因此v(正)v(逆),A项正确;过程Ⅰ首先达到平衡状态,说明反应速率快,因此活化能:过程Ⅱ过程Ⅰ,B项正确;n点时CO2的转化率是80%,则根据方程式可知CO2(g)+3H2(g) H2O(g)+CH3OH(g)起始浓度(mol·L-1)0.51.400转化浓度(mol·L-1)0.41.20.40.4平衡浓度(mol·L-1)0.10.20.40.4所以该反应的平衡常数K= =200,C项错误;过程Ⅰ,t2时刻CO2的转化率降低,说明反应向逆反应方向进行,由于正反应放热,因此改变的反应条件可能是升高温度,D项正确。30.40.40.10.23.(2018河南洛阳第一次统考)T℃时在2L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图1所示;若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2(T2T1)时,Y的体积分数与时间的关系如图2所示。则下列结论正确的是 () A.容器中发生的反应可表示为4X(g)+Y(g) 2Z(g)B.反应进行的前3min内,用X表示的反应速率v(X)=0.3mol/(L·min)C.升高温度,反应的化学平衡常数K增大D.若改变反应条件,使反应进程如图3所示,则改变的条件是增大压强解析C根据图1可知,反应达到平衡时,X、Y分别减少了0.6mol和0.2mol,Z增加了0.4mol,在反应中反应物减少,生成物增加,且反应物减少的物质的量和生成物增加的物质的量之比等于化学计量数之比,所以该反应的化学方程式为3X(g)+Y(g) 2Z(g),A项错误;根据v= 可计算出反应速率v(X)= =0.1mol/(L·min),B项错误;根据图2可知,T2T1,当升高温度时,Y的体积分数减小,则平衡正向移动,所以平衡常数增大,C项正确;比较图1和图3可知,图3时平衡没有移动,但反应速率加快,ct10.3molL3min由于该反应是体积减小的反应,增大压强,平衡会正向移动,故改变的条件应为使用催化剂,D项错误。4.(2017课标Ⅲ,28节选)298K时,将20mL3xmol·L-1Na3AsO3、20mL3xmol·L-1I2和20mLNaOH溶液混合,发生反应:As (aq)+I2(aq)+2OH-(aq) As (aq)+2I-(aq)+H2O(l)。溶液中c(As )与反应时间(t)的关系如图所示。 33O34O34O①下列可判断反应达到平衡的是(填标号)。a.溶液的pH不再变化b.v(I-)=2v(As )c.c(As )/c(As )不再变化d.c(I-)=ymol·L-1②tm时,v正v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。③tm时v逆tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是。④若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为。33O34O33O答案①a、c②大于③小于tm时生成物浓度较低④ (mol·L-1)-1324()yxy解析①平衡时,各物质浓度保持不变,故a、c正确。由于未标明v(I-)和v(As )的方向,所以b错误。d项,c(I-)=2c(As )=2ymol·L-1时才可说明反应达平衡状态。②tm时,反应尚未达到平衡,且反应正向进行,故v正v逆。③随着反应正向进行,生成物浓度逐渐增大,故v逆逐渐增大,则tm时v逆小于tn时v逆。④根据题给信息,原溶液混合后体积扩大为原来的3倍,故c(As )、c(I2)均为xmol·L-1。根据三段式:33O34O33OAs (aq)+I2(aq)+2OH-(aq) As (aq)+2I-(aq)+H2O(l)c始/mol·L-1xx00c转/mol·L-1yyy2yc平/mol·L-1x-yx-yy2y再结合pH=14,代入平衡常数表达式得:K= = (mol·L-1)-1。33O34O2342323(I)(AsO)(H)(I)(AsO)cccOcc324()yxy5.(2016课标Ⅰ,27,15分)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3+(蓝紫色)、Cr(OH (绿色)、Cr2 (橙红色)、Cr (黄色)等形式存在。Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。