[2011黄冈二轮备考会]化学平衡图象题的题型归纳分析

页版权所有@中国高考志愿填报门户化学平衡图象归纳与分析武穴实验高中胡建勋化学反应速率和化学平衡图象类试题是化学试题中的一种特殊题型，其特点是：图象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。随着高考的不断改革以及对学科内能力要求不断提高，这种数形结合的试题将频频出现。化学平衡是长久以来高中化学的一个教学难点，从不同角度考查了学生思维的灵活性与深刻性．例如平衡状态的特征，等效平衡的三种情况的判断及在等效平衡基础上的平衡移动问题，题型多变复杂。现略举几例，归类剖析化学平衡图象问题的解题方法．1.题型分类（1）分析外界条件对反应速率及化学平衡的影响；（2）由图象判断反应特征（确定反应中各物质的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计量数的变化关系）；（3）由反应和图象判断图象中坐标或曲线的物理意义；（4）由反应和图象判断符合图象变化的外界条件；（5）由反应判断图象正误等。2.解题指导(1)分析试题某一指定反应的特征,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。（2）弄清外界条件改变（如温度、压强、浓度等）与某物理量的变化关系。（3）看清坐标系中各坐标轴及各点所代表的含义，弄清曲线所表示的是哪些量的关系，特别注意Y轴所代表的物理量的含义。然后“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全品教学网（4）分析图象的变化趋势，如，曲线是上升还是下降，曲线的斜率变化等，一般“先拐先平”既先出现拐点的曲线所对应的条件下的反应先达到平衡状态。（一般是温度越高或者是压强越大，化学反应速率越大，相应的达到平衡需要的时间越短）3、见曲线归纳（1）浓度—时间图：此类图象能说明平衡体系中各组分在反应过程中的变化情况。如A+BAB反应情况如图1所示，解该类图象题要注意各物质曲线出现折点（达到平衡）的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系（2）全程速率—时间图（如图2所示）：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），因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率增大；BC段（v渐小），则主要原因是随反应的进行，溶液中c(H+)渐小，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。（3）含量—时间—温度（压强）图：常见形式有如下几种。（C%指产物的质量分数；B%指某反应物的质量分数）页版权所有@中国高考志愿填报门户(4)恒压（温）线（如图3所示）：该类图的纵坐标为物质的平衡浓度（c）或反应物的转化率（α）,横坐标为温度（T）或压强（p），常见类型有：（5）其他：如图4所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率（α）与温度（T）页版权所有@中国高考志愿填报门户的关系曲线，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。三、图象应用例析：（1）由图象信息写出反应的化学方程式：例1.某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图1，由图中的数据分析该反应的化学方程式为。反应开始至2min，Z的平均反应速率为。解析：化学方程式书写关键是确定反应物和生成物及它们对应的系数。一般地，反应物的量随时间不断减小，生成物则是不断增加。化学方程式各物质的化学计量系数之比等于相应物质的物质的量的变化量的比值。（2）化学反应速率与各影响因素的关系。例2.把镁条投入盛有盐酸的烧杯里，产生氢气的速率可由图2，在下列因素中：①.H+浓度；②.镁条的表面积；③.溶液的浓度；④.Cl-浓度。影响反应速率的因素是（）。A．①④B．③④.C．①②③D．②③解析：由Mg+2H+==Mg2++H2↑可知Cl--不影响反应速率，温度越高，反应速率越大；随反应的进行，H+浓度不断减小，则反映速率逐渐减慢。（3）P、T对化学反应速率的影响：例3．如图3表示外界条件（温度、压强）的变化对下列反应L（S）+G（g）==2R（g）-Q的影响，在图中Y轴是指（）A．平衡混合物中R的体积分数B．平衡混合物中G的体积分数C．G的转化率D．L的转化率解析：曲线反应的是温度、压强与Y之间的关系，且温度升高，Y减小，压强增大Y增大。根据化学方程式及选项的要求得出结论。例4.在mA（S）+nB（g==pC（g）+Q的可逆反应中，在一定温度的条件下，B的质量分数与压强的关系如图4，有关叙述正确的是（）A．m+n＜PB．n＞pC．x点时，正反应速率大于逆反应速率D．x点的反应速率比y点的小E.y点时，正反应速率大于逆反应速率解析：由图象曲线可知：Z%随压强增大而增大，故增大压强平衡逆向移动，又因为A为固体，则n＜p，故A，B均错误；x、y两点均未达到平衡状态，其中x点表示从正反应开始达到平衡状态前的某个状态，在一定温度和压强下，从正反应由大到小，最后达到平衡，所以正反应速率大于逆反应速率。Y点表示在一定温度和压强下，从逆反应开始；从图可知，y点压强大于x点压强，则可知y点反应速率大于x点反应速率。（4）.根据图示进行有关计算。例5.把大气中的游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。生物固氮和大气固氮（闪电时N2转化为NO）属于自然固氮，这远不能满足人类的需要。工业固氮（合成氨）是目前人工固氮的主要方法。有关大气固氮和工业固氮的平衡常数K值分别如下表一和表二。表一：N2+O2⇌2NO温度27℃2000℃页版权所有@中国高考志愿填报门户K值3.84×10－310.1表二：N2+3H2⇌2NH3（1）根据上表中的数据分析，下列说法正确的是_________。a．在常温下，大气固氮几乎不可能，而工业固氮非常容易进行b．人类大规模模拟大气固氮是无意义的c．在常温下，大气固氮与工业固氮完成程度相差很大d．大气固氮与工业固氮都是放热反应（2）在一定条件下，工业固氮在一固定体积的密闭容器中进行直至平衡，有人画出了下列图像a和b；达到平衡后，向密闭容器中分别充入稀有气体或升高温度，有人又分别画出了如下图像c和d。其中有关图像正确的是______________（填编号）。压强时间时间密度(g/L)平均相对分子质量平衡时氨的百分含量000abc温度平衡时氨的百分含量0d（3）在一定条件下，工业固氮反应在体积为VL的密闭容器中进行，有关图像如右图，则用H2表示从开始到平衡时该反应的平均速率：v＝_______________________。解析：(1)由表中数据可得，在常温下，大气固氮的K值很小，但也可能固氮，而工业固氮的K值很大。又由表中数据分析得出，表一的平衡常数均随温度升高而增大，即均升温平衡正向移动，因此正向是吸热反应；而表二的平衡常数均随温度升高而减小，即均升温平衡逆向移动，因此正向是放热反应，所以选项bc符合题意。(2)在一定条件下，工业固氮N2+3H2⇌2NH3在一固定体积的密闭容器中进行，因为混合气体总质量不变(质量守恒定律)，而总物质的量减小直至平衡，因而平均相对分子质量增大直至平衡保持不变，a正确。又因混合气体总质量不变，而容器体积不变，即气体体积也不变，所以气体的密度始终不变，b错误。达到平衡后，向密闭容器中充入稀有气体时，虽然容器内压强增大，但N2、H2、NH3的浓度(或其分压)不变，因此平衡不移动，平衡时氨的百分含量不变，故c错误。而达到平衡后，向密闭容器中升高温度，由于正反应放热，平衡逆向移动，所以平衡时氨的百分含量减小，故d正确。（3）因为图中没有标出H2平衡时的物质的量，所以H2的浓度变化量无法求出，只能先求出NH3的速率，再根据速率之比等于化学计量数之比，求H2的速率了。在0→t2时间内，NH3的浓度变化量为n2/Vmol/L,则NH3的速率为n2/Vt2mol/(L·s)，所以H2的速率为2232nVtmol/(L·s)。温度25℃350℃400℃450℃K值5×1081.8470.5070.152时间(s)物质的量(mol)0n(H2)n(NH3)t1t2n1n2n3页版权所有@中国高考志愿填报门户