2016届江西横峰中学高考化学一轮课件第7章热点专题(4)利用“数形结合思想”巧解速垄平衡图像题(人

第七章化学反应速率和化学平衡热点专题(四)利用“数形结合思想”巧解速率、平衡图像题[题型特点]化学反应速率和化学平衡的图像类试题是一种特殊题型，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。[解题策略]根据图像中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断作判断联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律想规律五看变化，如浓度变化、温度变化等四看辅助线，如等温线、等压线等三看点，即起点、折点、交点、终点二看线，即线的走向和变化的趋势一看面，即纵坐标与横坐标的意义看图像题型一速率－压强(或温度)图像例如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1(如下图)曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，温度增大后逆反应速率增大得快，平衡向逆向移动；压强增大后正反应速率增大得快，平衡向正向移动。[应用体验]1.(2015·江西新余质检)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()A．mn，Q0B．mn＋p，Q0C．mn，Q0D．mn＋p，Q0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ΔH＜0即Q＜0；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m＞n，C正确。2．下列各图是温度(或压强)对反应：2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)(正反应为吸热反应)的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是()无论是升高温度还是增大压强，v(正)、v(逆)均应增大。B项中v(逆)减小，D项中v(正)和v(逆)均减小，故B、D项均错误；该反应的正反应是一个气体分子数增大的吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，则v(正)v(逆)，A项错误；增加压强，平衡向逆反应方向移动，则v(逆)v(正)，C项正确。题型二百分含量(或转化率)－时间－温度(压强)图像已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(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A(g)＋B(g)―→C(g)中反应物的转化率αA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。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：①图甲中，T2T1，升高温度，αA降低，平衡逆移，正反应为放热反应。②图乙中，p1p2，增大压强，αA升高，平衡正移，则正反应为气体体积缩小的反应。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。(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，平衡逆移，正反应为放热反应。②图乙中，p1p2，增大压强，αA升高，平衡正移，则正反应为气体体积缩小的反应。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。[应用体验]1．已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1025kJ/mol，若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()因为正反应为放热反应，升高温度，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，但是平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，A正确、C错误；增大压强，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，B正确；催化剂对平衡没有影响，只是加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，D正确。2．一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合如图的是()A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH0B．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH0C．CH3CH2OH(g)CH2===CH2(g)＋H2O(g)ΔH0D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)ΔH0由温度－时间图像可知，T2先达到平衡，因此T2T1，温度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此B、C不符合题意；由压强－时间图像可知，p1先达到平衡，即p1p2，随着压强的增加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，D不符合题意，只有A符合题意。题型三恒温线(或恒压线)图像已知不同温度下的转化率－压强图像或不同压强下的转化率－温度图像，推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。[以反应A(g)＋B(g)―→C(g)中反应物的转化率αA为例说明]解答这类图像题时应注意以下两点：(1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正移，正反应为气体体积减小的反应，乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线，也能得出结论。(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。[应用体验]1.(2015·武汉模拟)有一化学平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如图所示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是()A．正反应是放热反应；m＋np＋qB．正反应是吸热反应；m＋np＋qC．正反应是放热反应；m＋np＋qD．正反应是吸热反应；m＋np＋q图像中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即m＋np＋q。2．如图是温度和压强对反应X＋Y2Z影响的示意图。图中纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是()A．X、Y、Z均为气态B．恒容时，混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据C．升高温度时v正增大，v逆减小，平衡向右移动D．使用催化剂Z的产率提高由图可知，在温度不变时增大压强，Z的体积分数减小，即平衡逆向移动，所以X、Y中至多有一种是气体，A错误；因反应物中有非气体物质存在，所以恒容时只要平衡发生移动，混合气体的质量就会发生变化，则密度必然改变，所以混合气体的密度可作为此反应是否达到化学平衡状态的判断依据，B正确；升高温度，v正、v逆都增大，C错误；催化剂对平衡移动无影响，不能提高Z的产率，D错误。题型四几种特殊图像(1)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正v逆；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡左移，ΔH0。(2)对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系中的A%，E点必须朝正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正v逆；则右下方(F点)v正v逆。1．如图所示是表示其他条件一定时，2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH0反应中NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v正v逆的点是()A．a点B．b点C．c点D．d点[应用体验]此题为温度—转化率曲线，由于a点、b点均在平衡线上，表示a点与b点均达到平衡状态；c点时，NO的转化率小于该温度下达到平衡时的转化率，说明反应没达到平衡，且反应向正反应方向进行，即v正v逆；d点需转化率减小才能达平衡，故反应逆向进行，v正v逆，故只有C项符合题目要求。2．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是()A．反应在c点达到平衡状态B．反应物浓度：a点小于b点C．反应物的总能量低于生成物的总能量D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段A项，c点v(正)最大，但不一定达到平衡；B项，a点反应物的浓度大于b点反应物的浓度；C项，反应初始阶段，随着反应的不断进行，反应速率逐渐加快，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量大于生成物的总能量；D项，由于b～c段v(正)大于a～b段，故b～c段SO2的转化率大于a～b段。