2018版高考化学总复习专题七巧解平衡及速率图像题教学案苏教版

1、课时4巧解平衡及速率图像题课时诠释化学反应速率和化学平衡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。该类试题以选择题为主要题型，偶尔也会在非选择题中出现。因为图像是用二维坐标表示的，所以该类试题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。【思维展示】臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是()选项图像判断思维过程结论A升高温度，平衡常数

2、减小图像特点：放热反应性质特点：温度升高，平衡左移，K值减小B03 s内，反应速率为v(NO2)0.2 mol·L1图像特点：时间：3 s平衡浓度：04 mol·L1计算公式：v×Ct1时仅加入催化剂，平衡正向移动图像特点：平衡不移动结论：加入催化剂，正逆反应速率增大倍数相等但平衡不移动×D达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)图像特点：横坐标增大，NO2转化率升高结论：增大O2浓度平衡左移，NO2转化率降低×微点聚焦一物质的量(浓度)、速率时间图像典题示例【示例1】 (2015·安徽理综，11)汽车尾气中NO产生的反应为：N2(g)O

3、2(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KB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D若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的H<0思维提示A项，在温度T下，由曲线a可知，达到平衡后N2、O2、NO的浓度分别为c1 mol/L、c1 mol/L 、2(c0c1) mol/L，所以该反应的平衡常数K ，正确；B项，反应前后，混合气

4、体的体积与质量都没有发生改变，所以混合气体的密度不变，错误；C项，加入催化剂只改变反应速率而不改变反应的转化率，若加入催化剂达到平衡后，c(N2)应与曲线a对应的平衡浓度相同，错误；D项，若曲线b对应的条件改变是温度，由于曲线b相对于曲线a先达到了平衡，故应该为升温，升高温度，N2的平衡浓度减小，说明平衡向正向移动，该反应为吸热反应，H>0，错误。答案A【知识归纳】1物质的量(或浓度)时间图像例如，某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。(1)由图像得出的信息是X、Y是反应物，Z是产物；t3时反应达平衡，X、Y没有全部反应。(2)根据图像可

5、进行如下计算：某物质的平均速率、转化率，如v(X) mol·L1·s1，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(n1n3)(n2n3)n2。2速率时间图像此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。如N23H22NH3H<0，建立平衡后，加热对速率的影响如图。体验感悟1(2016·株洲一模)对于达到平衡的可逆反应XYWZ(已配平)，在t时刻增大压强(其他条件不变)，正、逆反应速率(v)变化的情况

6、如图所示。下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是()AW、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体BX、Y均为气体，W、Z中只有一种为气体CX、Y或W、Z中均只有一种为气体DX、Y均为气体，W、Z均为液体或固体解析由图像可知，增大压强，正、逆反应速率都增大，且平衡正向移动，而增大压强时平衡应向气体分子数减小的方向移动，分析可知B选项正确。答案B2向一容积不变的密闭容器中充入一定量A(g)和B，发生反应：xA(g)2B(s)yC(g)H<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题：(1)用A的浓度变化表示该反应010 min内的平均反应速率v(A

7、)_。(2)根据图示可确定xy_。(3)010 min容器内压强_(填“变大”、“不变”或“变小”)。(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是_(填编号，下同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是_。减压增大A的浓度增大C的量升温降温加催化剂(5)若平衡的平衡常数为K1，平衡的平衡常数为K2，则K1_(填“”、“”或“”)K2。答案(1)0.02 mol·L1·min1(2)12(3)变大(4)(5)>【解题指导】“四步法”解图像题微点聚焦二含量(或转化率)时间温度(压强)图像典题示例【示例2】 (2015·四川高考，7)一定量的CO2与

8、足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)CO2(g)2CO(g)，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压(p分)气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是()A550 时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动B650 时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0 %CT 时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp24.0p总【信息获取与应用】容器的特征：恒压密闭容器反应的特征：正反应是气体体积增大的反应图像的特征：纵坐标是气体体积分数，横坐标是温度挖掘图像中的信息：是平衡时的温

9、度与体积分数的关系；445 时才发生反应等充入惰性气体，相当于减压利用“三段式”计算T 时，平衡体系中CO2和CO的体积分数相等，则在恒压密闭容器中同时充入等体积的CO2和CO，平衡不移动Kp的计算方法和K的计算方法类似答案B【满分必备】已知不同温度或压强下，反应物的转化率(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。以aA(g)bB(g)cC(g)中反应物的转化率A为例说明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。若为温度变化引起，温度较

10、高时，反应达平衡所需时间短，如甲中T2T1。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。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。如图丙中a使用催化剂。(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法：图中甲，T2T1，升高温度，A降低，平衡逆移，正反应为放热反应。图乙中，p1p2，增大压强，A升高，平衡正移，则正反应为气体体积缩小的反应。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。体验感悟1(2016·四川理综，6)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

11、，在恒压下，平衡时CH4的体积分数(CH4)与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是()A该反应的焓变H>0B图中Z的大小为a>3>bC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(CH4)减小解析A项，由图可知，随温度的升高，CH4的体积分数减小，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，正确；B项，Z越大，说明大，相当于增加H2O的量，平衡正向移动，CH4的体积分数减小，所以b>3>a，错误；C项，起始时n(H2O)3x mol，n(CH4)x mol，随平衡的建立，消耗的n(CH4)n(H2O)a mol，平衡时3，错误；D

12、项，加压，平衡向逆反应移动，CH4体积分数增大，错误。答案A22015·北京理综，26(3)反应：2H2SO4(l)=2SO2(g)O22H2O(g)H550 kJ·mol1它由两步反应组成：.H2SO4(l)=SO3(g)H2O(g)H177 kJ·mol1SO3(g)分解。L(L1，L2)、X可分别代表压强或温度，下图表示L一定时，中SO3(g)的平衡转化率随X的变化关系。(1)X代表的物理量是_。(2)判断L1、L2的大小关系，并简述理由：_。解析首先根据反应和反应确定反应为2SO3(g)2SO2(g)O2(g)H196 kJ·mol1。(1)根据

13、反应的特点：正反应方向为气体体积增大、吸热反应，增大压强SO3(g)的转化率减小，故X代表压强。(2)在等压条件下，升高温度，反应的平衡向正向移动，SO3(g)的转化率增大，故L2所代表高温曲线，即L1L2。答案(1)压强(2)L1L2，SO3(g)分解的热化学方程式为2SO3(g)2SO2(g)O2(g)H196 kJ·mol1，当压强一定时，温度升高，平衡转化率增大【方法总结】解化学图像题的“三个步骤”微点聚焦三恒温(压)图像典题示例【示例3】 2015·山东理综，30，(1)(2)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。(1)一定温度下，某贮

14、氢合金(M)的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强(p)，横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。在OA段，氢溶解于M中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M逐渐增大；在AB段，MHx与氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应方程式为：zMHx(s)H2(g)zMHy(s)H1()；在B点，氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M几乎不变。反应()中z_(用含x和y的代数式表示)。温度为T1时，2 g某合金4 min内吸收氢气240 mL，吸氢速率v_ mL·g1·min1。反应的焓变H1_0(填“>”“<”或“”)。(2)表示单位质量贮氢

15、合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，(T1)_(T2)(填“>”“<”或“”)。当反应()处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达平衡后反应()可能处于图中的_点(填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过_或_的方式释放氢气。解析(1)根据H原子守恒得zx2zy，则z。由题中所给数据可知吸氢速率v240 mL÷2 g÷4 min30 mL·g1·min1。由图像可知，T1<T2，且T2时氢气的压强大，说明升高温度平衡向生成氢气的方向移动，逆反应为吸热反应，所以正反应为放热反应，故H

16、<0。(2)由图像可知，固定横坐标不变，即氢原子与金属原子个数比相同时，T2时氢气的压强大，说明吸氢能力弱，故(T1)> (T2)。处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，H2 浓度增大，平衡正向移动，一段时间后再次达到平衡，此时H/M增大，故可能处于图中的c点。由氢化反应方程式及图像可知，这是一个放热的气体体积减小的反应，根据平衡移动原理，要使平衡向左移动释放H2 ，可改变的条件是：升温或减压。答案(1)30< (2)>c升温减压【知识归纳】该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(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：如

17、图2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<v逆的点是1，而2、4点表示v正v逆。体验感悟1(2016·北京市丰台区期末)在容积一定的密闭容器中，置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应：C (s)2NO(g)CO2(g)N2(g)，平衡时c (NO)与温度T的关系如图所示，则下列说法正确的是()A该反应的H0B若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1K2C在T2时，若反应体系处于状态D，则此时v正v逆D若状态B、C、D的压强分别为pB、pC、pD ，则pC

18、pDpB解析由图可知，温度越高平衡时c(NO)越大，即升高温度平衡逆反应方向移动，所以正反应为放热反应，即H0，A错误；该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，所以升温化学平衡常数减小，故K1K2，B错误；T2时反应处于状态D，c(NO)高于平衡浓度，故反应向正反应进行，则一定有v(正)v(逆)，C正确；达到平衡状态时，压强和温度成正比例关系，则pBpDpC，D错误。答案C2(2017·郑州质量预测)研究和开发CO2和CO的创新利用是环境保护和资源利用双赢的课题。CO可用于合成甲醇。在压强为0.1 MPa条件下，在体积为b L的密闭容器中充入a mol CO和2a mol H2，在催化剂作用下合成甲醇：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)平衡时CO的转化率与温度、压强的关系