搜索
知识网络建构ZHISHIWANGLUOJIANGOU热点专题突破REDIANZHUANTITUPO专题一化学反应速率和化学平衡图像题解题方法1．解题指导(1)看图像：一看轴，即纵、横坐标的意义；二看点，即起点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；四看辅助线，即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化，如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。(2)依据图像信息，利用化学平衡移动原理，分析可逆反应的特征：吸热还是放热，气体化学计量数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体参加或生成等。(3)先拐先平：在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。(4)定一议二：勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图像中有三个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。2．分类解析(1)反应物、生成物的量(物质的量、浓度)与时间图像解题方法：Ⅰ.物质的量减少的为反应物，物质的量增加的为生成物，物质的量不变的可能为催化剂。Ⅱ.当各物质的量保持不变时达到平衡状态。Ⅲ.相同时间内各物质的化学反应速率(物质的量、浓度的变化量)之比等于化学方程式中化学计量数之比，可列出方程式，注意用“”。例1T℃时，气体A与气体B反应生成气体C。反应过程中A、B、C浓度变化如下图所示，若保持其他条件不变，则下列说法正确的是()①反应方程式为A(g)＋3B(g)2C(g)②在(t1＋10)min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动③T℃时，若由0.4mol·L－1A、0.4mol·L－1B和0.2mol·L－1C反应，达到平衡后，C的浓度仍为0.4mol·L－1④在(t1＋10)min时，保持压强不变，通入稀有气体，平衡向正反应方向移动A．①②B．③④C．①③D．②④[答案]C答案[解析]由图可知，气体A、B的浓度在减小、气体C的浓度在增大，因此A、B是反应物，C是生成物。由达到平衡后各物质浓度增减的数量关系可知反应方程式为A(g)＋3B(g)2C(g)，①正确；方程式左边的化学计量数之和大于右边的化学计量数之和，增大压强，平衡应正向移动，②错误；在恒温恒容的条件下，将③所给的量完全转化到方程式左边，与开始投入的量是相同的，因此两平衡互为等效平衡，则达到平衡后C的浓度仍为0.4mol·L－1，③正确；保持压强不变，通入稀有气体体积扩大，相当于减压，平衡应逆向移动，④错误。解析(2)速率—时间图像(vt图像)解题原则：分清正反应、逆反应及二者的相对大小，分清“突变”和“渐变”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。Ⅰ.v正′突变，v逆′渐变，且v正′＞v逆′，说明是增大了反应物的浓度，使v正′突变，且平衡正向移动。Ⅱ.v正′、v逆′都是突然减小的，且v正′＞v逆′，说明平衡正向移动，该反应的正反应可能是放热反应(条件改变为降低温度)或气体总体积增大的反应(条件改变为减小压强)。Ⅲ.v正′、v逆′都是突然增大的且增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应压缩体积(即增大压强)所致。例2某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体。一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图甲所示[t0～t1阶段c(B)未画出]。图乙为t2后改变互不相同的某一条件时反应速率跟时间的关系，其中t3～t4阶段使用催化剂。下列说法正确的是()A．若t1＝15s，生成物C在t0～t1时间段的平均反应速率为0.004mol·L－1·s－1B．t4～t5阶段改变的条件为降低反应温度C．B的起始物质的量为0.02molD．t5～t6阶段改变的条件是增大反应物浓度[答案]A答案[解析]在t0～t115s时间内C的浓度变化为0.06mol·L－1，则该时间段内速率为0.004mol·L－1·s－1。t4～t5阶段，正、逆反应速率均降低但仍相等，因而应是减小压强，则该反应为气体体积不变的反应，反应方程式为3A(g)B(g)＋2C(g)，则进一步可计算出B的起始浓度为0.02mol·L－1，起始物质的量为0.04mol，C不正确。D项若增大反应物浓度，则增加瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变，D不正确。解析(3)百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像解题原则：“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2＞T1)，压强较大(如图Ⅱ中p2＞p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a使用了催化剂)。Ⅰ.表示T2＞T1，C%(生成物)减小，说明正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动。Ⅱ.表示p2＞p1，A的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应，压强增大，平衡逆向移动。Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a使用了催化剂，也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强(压缩体积)。例3已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，右图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数φ(B)的关系曲线。由曲线分析，下列判断正确的是()A．T1T2p1p2m＋npΔH0B．T1T2p1p2m＋npΔH0C．T1T2p1p2m＋npΔH0D．T1T2p1p2m＋npΔH0[答案]D答案[解析]分析图像，可以分两个层次考虑：如图将三条曲线分别标为①、②、③，从①、②曲线可知，当压强相同(为p2)时，②先达平衡，说明T1T2；又因为T2低，φ(B)大，即降低温度，平衡逆向移动，说明逆向放热，正向吸热。从②、③曲线可知，当温度相同(为T1)时，②先达平衡，说明p2p1；又因为p2大，φ(B)大，即增大压强，平衡逆向移动，说明逆反应方向为气体体积减小的方向，m＋np。综合以上分析结果可知：T1T2，p1p2，m＋np，正反应为吸热反应。故正确答案为D。解析(4)百分含量(或转化率)—压强—温度图像解题原则：“定一议二”。在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系。如上图Ⅰ中确定压强为105Pa或107Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。例4下图中α为反应物的平衡转化率，T为温度，p为压强，将符合下列反应的图像编号填入括号内。(1)2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g)(正反应为吸热反应)()(2)3NO2(g)＋H2O(l)2HNO3(l)＋NO(g)(正反应为放热反应)()(3)2HI(g)H2(g)＋I2(g)(正反应为吸热反应)()(4)2NO2(g)N2O4(g)(正反应为放热反应)()[答案](1)D(2)A(3)C(4)A答案[解析]A图表示正反应放热且气体体积缩小的反应，故(2)(4)符合A图。B图表示正反应吸热且气体体积缩小的反应，与选项中的反应均不符合。C图表示正反应吸热且化学方程式两边气体物质化学计量数之和相等的反应，故(3)符合C图。D图表示正反应吸热且气体体积增大的反应，故(1)符合D图。解析专题二等效平衡的判断及应用化学平衡的建立与反应途径无关，从正反应开始或逆反应开始都可以建立平衡。在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，对同一可逆反应，只是起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量(质量分数、体积分数、物质的量分数等)相同，这样的平衡称为等效平衡。1．用“化归思想”理解不同条件下等效平衡原理(1)恒温恒容条件①恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不等的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数之比完全换算到同一边时，反应物(或生成物)中各组分的物质的量完全相同，即互为等效平衡。②恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数的比例完全换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。(2)恒温恒压条件在恒温恒压时，可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中化学计量数之比完全换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。此时计算的关键是换算到一边后只需比例相同即可。条件等效条件结果恒温恒容：反应前后气体分子数不等的可逆反应投料换算成相同物质表示的物质的量相同两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同恒温恒容：反应前后气体分子数相等的可逆反应投料换算成相同物质表示的物质的量等比例两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化恒温恒压：所有可逆反应投料换算成相同物质表示的物质的量等比例两次平衡时各组分百分含量相同，n同比例变化，c相同2．利用“一边倒法”判断等效平衡判断等效平衡四步曲：第一步，看：观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应前后气体分子数相等的可逆反应和反应前后气体分子数不等的可逆反应。第二步，挖：挖掘题目条件，区分恒温恒容和恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器。第三步，倒：采用一边倒法，将起始物质完全转化成一边的物质。第四步，联：联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。例5已知H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH0，有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI0.2mol，相同温度下分别达到平衡。欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是()A．甲、乙提高相同温度B．甲中加入0.1molHe，乙不改变C．甲降低温度，乙不变D．甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2[答案]C答案[解析]根据化学平衡只与始、终态有关，与路径无关，甲、乙能达到同一平衡状态，HI浓度相等。升高温度HI浓度都减小，不能使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，A项错误；向甲中充入氦气，因为容积不变，各物质浓度不变，平衡不移动，甲、乙中HI的平衡浓度相等，B项错误；对甲降温，平衡向右移动，HI浓度增大，乙中HI浓度不变，C项正确；甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2，甲、乙中HI浓度增大程度相等，使甲、乙中HI的平衡浓度仍相等，D项错误。解析