专题7用数形结合的思想探究化学平衡图像

必考部分第七章化学反应速率和化学平衡微专题7用数形结合的思想探究化学平衡图像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。此类题中涉及中学很多必修内容，影响化学反应速率、化学平衡的因素，水的电离，弱电解质的电离，盐类水解，难溶物的溶解平衡，以及元素化合物的性质，化学方程式计算等，在高考命题中一直是考查的热点。考查学生分析图像获取信息，加工信息，与化学基本理论相结合，解决实际问题的能力。预计这将是考查学生学科内综合能力的一种方向，高考试题考查这种题型的力度将加大。解题步骤

解题技巧

(1)先拐先平，数值大在含量(转化率)­时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、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。

一、浓度­时间图[调研2]

(2015·安徽省省级示范校联考)T

℃时，将NO2和N2O4的混合气体通入容积不变的密闭容器中，发生反应：2NO2(g)

N2O4(g)

ΔH<0。各组分的浓度随时间的变化如图，下列说法正确的是(

)二、速率­时间图1．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渐增)，因该反应为放热反应，随着反应的进行，温度渐高，导致反应速率增大；BC段(v渐小)，则主要原因是随着反应的进行，溶液中c(H＋)逐渐减小，导致反应速率减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。解析：只有正反应速率等于逆反应速率且为定值时，可逆反应才达到平衡状态，图中曲线在c点处没有出现水平线，故A项错误；随着正反应的进行，未达到平衡状态时反应物的浓度应随着时间的延长而减小，因此反应物浓度：a点大于b点，故B项错误；化学反应速率随着反应物浓度的增大而增大，随着温度的升高而增大，分析曲线a～c段，从浓度方面考虑v正应减小，而v正是增大的，说明该反应是放热的，且温度变化对v正的影响在a～c段大于反应物浓度变化对v正的影响，因此a～c段反应混合物的温度是升高的，该反应的正反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，故C项错误；若Δt1＝Δt2，分析图中曲线可知：a～b段的正反应速率的平均值小于b～c段，所以b～c段转化的SO2的量比a～b段转化的SO2的量多，而a点浓度比b点大，所以SO2的转化率：b～c段大于a～b段，故D项正确。A．保持温度和活塞位置不变，若向甲中再加入1molA和2molB，达到新的平衡后，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍B．保持活塞位置不变，升高温度，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均减小C．保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新的平衡后，乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍D．保持温度和乙中的压强不变，t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示

解析：A项，保持温度和活塞位置不变，若向甲中再加入1molA和2molB，达到新的平衡相当于对乙平衡加压使容器体积变为原来的一半，加压时乙中平衡会向逆反应方向移动，因此可推知甲中C的浓度小于乙中C的浓度的2倍；B项，因正反应为放热反应，故保持活塞位置不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均增大；C项，甲、乙容器中的原平衡为等效平衡，因此保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，乙中平衡向左移动，因此达到新的平衡后，乙中C的体积分数小于甲中C的体积分数的2倍；D项，充入氦气后，甲容器体积不变，平衡不移动，乙容器因体积增大，相当于减小压强，平衡向正反应方向移动，综上所述，D项叙述正确。三、含量­时间­温度(压强)图常见形式有如下几种。(C%指某生成物的质量分数；B%指某反应物的质量分数)[调研5]

(2011·重庆理综)一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合图中曲线的是(

)解析：四个选项中水蒸气均为生成物。依题左图可知T2＞T1，升温，水蒸气含量减小，平衡左移，所以正反应为放热反应，即ΔH＜0，B、C错；依题右图可知p1＞p2，增压，水蒸气含量增加，即正反应为气体体积减小的反应，D错。解析：根据图像可知，随着温度的升高，C的体积分数降低，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，A不正确；降低温度，反应速率一定是减小的，B不正确；当温度相同时，压强越大，C的体积分数越大。说明增大压强，平衡向正反应方向移动，即正反应是气体体积减小的反应，所以C不正确，D正确，答案选D。解析：本题考查化学平衡原理，涉及图像分析、平衡常数、反应速率计算及反应物的转化率等内容。A项正确，由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，说明此反应是放热反应，所以升高温度，平衡将逆向移动，平衡常数减小；B项错误，v(NO2)应等于0.2mol·L－1·s－1；C项错误，加入催化剂，平衡不发生移动；D项错误，达到平衡时，增大c(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率减小。[调研9]

(2014·福建理综)在一定条件下，N2O分解的部分实验数据如下：反应时间/min0102030405060708090100c(N2O)/(mol·L－1)0.1000.0900.0800.0700.0600.0500.0400.0300.0200.0100.000下图能正确表示该反应有关物理量变化规律的是(

)(注：图中半衰期指任一浓度N2O消耗一半时所需的相应时间，c1、c2均表示N2O初始浓度且c1<c2)解析：本题考查化学反应速率及转化率，意在考查考生对图像的分析判断能力。由表中数据可知，N2O的反应速率为一定值，与其浓度大小无关，半衰期与浓度呈正相关，转化率与浓度大小无关，故A项正确，B、C、D项错误。突破图像的“三种”手段1．从“断点”着手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。2．从“拐点”入手同一可逆反应，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。多维思考技法提炼3．从曲线的变化趋势着手对于速率­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。