热点专题突破系列(四).ppt

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1、热点专题突破系列(四)巧解化学反应速率和化学平衡的图像题【题型特点【题型特点】化学反应速率和化学平衡的图像类试题是化学试题中的一种特化学反应速率和化学平衡的图像类试题是化学试题中的一种特殊题型殊题型,其特点是其特点是:图像是题目的主要组成部分图像是题目的主要组成部分,把所要考查的化把所要考查的化学知识寓于图中曲线上学知识寓于图中曲线上,具有简明、直观、形象的特点。该类具有简明、直观、形象的特点。该类题目以选择题为主要题型。因为图像是用二维坐标表示的题目以选择题为主要题型。因为图像是用二维坐标表示的,所所以该类题目包含的信息量比较大以该类题目包含的信息量比较大,随着高考的不断改革以及对随着高考的

2、不断改革以及对学科能力要求的不断提高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。这种数形结合的试题将频频出现。【资源平台【资源平台】1.1.解题思路。解题思路。2.2.图像类型图像类型: :(1)(1)物质的量物质的量( (或浓度或浓度) )时间图时间图: :此类图像能说明平衡体系中各此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况。例如组分在反应过程中的浓度变化情况。例如, ,某温度时某温度时, ,在定容在定容(VL)(VL)容器中容器中,X,X、Y Y、Z Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图图1 1所示。所示。根据图像可进行如下计

3、算根据图像可进行如下计算: :某物质的平均反应速率、转化率某物质的平均反应速率、转化率, ,如如v(Xv(X)= mol)= molL L-1-1s s-1-1,Y,Y的转化率的转化率= = 100%100%。确定化学方程式中的化学计量数之比确定化学方程式中的化学计量数之比, ,如如X X、Y Y、Z Z三种物质的三种物质的化学计量数之比为化学计量数之比为(n(n1 1-n-n3 3)(n)(n2 2-n-n3 3)n)n2 2。再如再如A+B ABA+B AB反应情况如图反应情况如图2 2所示所示, ,解该类图像题要注意各物解该类图像题要注意各物质曲线出现折点质曲线出现折点( (达到平衡达到

4、平衡) )的时刻相同的时刻相同, ,各物质浓度变化的内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。在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。133nnV t232nnn(2)(2)全程速率全程速率时间图时间图: :如如ZnZn与足量盐酸的反应与足量盐酸的反应, ,反应速率随时间的变化出现如图所示的情况反应速率随时间的变化出现如图所示的情况, ,解释原因解释原因:AB:AB段段(v(v逐渐增大逐渐增大),),因反应为放热反因反应为放热反应应, ,随反应的进行随反应的进行, ,温度逐渐升高温度逐渐升高, ,导致反应速导致反应速率增大率增大;BC;BC段段(v(v逐渐减小逐渐

5、减小),),主要原因是随反应的进行主要原因是随反应的进行, ,溶液中溶液中c(Hc(H+ +) )逐渐减小逐渐减小, ,导致反应速率逐渐减小。故分析时要抓住各阶导致反应速率逐渐减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾段的主要矛盾, ,认真分析。认真分析。(3)(3)含量含量时间图时间图: :常见形式有如下几种。常见形式有如下几种。(C%(C%指生成物的质量指生成物的质量分数分数;B%;B%指反应物的质量分数指反应物的质量分数) )(4)(4)速率速率温度温度( (或压强或压强) )图。图。例如例如:N:N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g) H=-92

6、.4 kJ=-92.4 kJmolmol-1-1( (如下图如下图) )由图可知平衡后由图可知平衡后, ,升温升温,v(,v(正正) )、v(v(逆逆) )均增大均增大, ,但但v(v(逆逆) )增加得多。增加得多。增大压强增大压强,v(,v(正正) )、v(v(逆逆) )均增大均增大, ,但但v(v(正正) )增加得多。增加得多。(5)(5)恒压恒压( (或温或温) )线线( (如图所示如图所示) )。该类图的纵坐标为产物的平衡浓度该类图的纵坐标为产物的平衡浓度(c)(c)或反应物的转化率或反应物的转化率(),(),横坐标为温度横坐标为温度(T)(T)或压强或压强(p),(p),常见类型如下

7、所示常见类型如下所示: :注意注意: :此类图像的线上的各点均是恒压此类图像的线上的各点均是恒压( (或恒温或恒温) )时的转化率或时的转化率或浓度浓度, ,图像中有两个变量。解答此类问题时一般是先设定一个图像中有两个变量。解答此类问题时一般是先设定一个量不变量不变, ,分析另一个量改变时引起分析另一个量改变时引起(或或c)c)的变化。要特别注意的变化。要特别注意不能根据曲线的位置判断压强或温度的高低。不能根据曲线的位置判断压强或温度的高低。(6)(6)其他其他: :如图所示曲线是其他条件不变时如图所示曲线是其他条件不变时, ,某反应物的最大转某反应物的最大转化率化率()()与温度与温度(T)

8、(T)的关系曲线的关系曲线, ,图中标出的图中标出的1 1、2 2、3 3、4 4四个点四个点, ,表示表示v(v(正正)v()v(逆逆) )的点是的点是3,3,表示表示v(v(正正)v()0)0。例如例如只有在只有在t t2 2时刻反应才达到平衡。时刻反应才达到平衡。 反应体系中各物质的质量或浓度保持不变。反应体系中各物质的质量或浓度保持不变。例如例如, ,只有在只有在t t3 3时刻反应才达到平衡状态。时刻反应才达到平衡状态。反应物的转化率不变。反应物的转化率不变。(2)(2)理解一个原理。理解一个原理。勒夏特列原理勒夏特列原理( (化学平衡移动原理化学平衡移动原理):):如果改变影响化学

9、平衡的如果改变影响化学平衡的条件条件( (浓度、压强、温度等浓度、压强、温度等) )之一之一, ,平衡将向着能够减弱这种改平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。变的方向移动。【典题示例【典题示例】(2014(2014肇庆模拟肇庆模拟) )下面是某化学研究小组探究外界条件对化学下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像反应速率和化学平衡影响的图像, ,其中图像和实验结论表达均其中图像和实验结论表达均正确的是正确的是( () )A.aA.a是其他条件一定时是其他条件一定时, ,反应速率随温度变化的图像反应速率随温度变化的图像, ,正反应正反应H0pp2 2D.dD.d是在平

10、衡体系的溶液中溶入少量是在平衡体系的溶液中溶入少量KClKCl晶体后化学反应速率随晶体后化学反应速率随时间变化的图像时间变化的图像【信息提取【信息提取】关键信息关键信息信息提取信息提取信息信息交叉点后交叉点后, ,升高温度升高温度v(v(正正)v()v(逆逆),),说明升高温度平说明升高温度平衡正向移动衡正向移动, ,正反应吸热正反应吸热信息信息A A曲线和曲线和B B曲线体积分数相同曲线体积分数相同, ,说明平衡没移动说明平衡没移动, ,但但是是A A曲线反应速率快曲线反应速率快, ,应是使用了催化剂应是使用了催化剂信息信息 方程式的特点为反应前后气体物质的量不变的化方程式的特点为反应前后气

11、体物质的量不变的化学反应学反应, ,压强不影响平衡压强不影响平衡 信息信息 KClKCl实际不参加反应实际不参加反应 【尝试解答【尝试解答】根据图像根据图像a,a,升高温度升高温度, ,平衡正向移动平衡正向移动, ,正反应正反应H0,A0,A错错;b;b图像中图像中, ,使用催化剂使用催化剂, ,反应速率加快反应速率加快, ,先达到平先达到平衡衡,B,B正确正确;c;c图像中图像中, ,此反应为反应前后气体物质的量不变的此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应化学反应, ,改变压强不影响平衡状态改变压强不影响平衡状态, ,即不影响即不影响A A的转化率的转化率, ,且且由于不断加入由于不断加

12、入B,AB,A的转化率增大的转化率增大,C,C错错;d;d图像中图像中, ,反应实质是反应实质是FeFe3+3+3SCN+3SCN- - Fe(SCN)Fe(SCN)3 3,K,K+ +和和ClCl- -不参加化学反应不参加化学反应,KCl,KCl浓度增浓度增大不影响化学平衡大不影响化学平衡,D,D错。错。答案答案: :B B【类题通法【类题通法】解答化学反应速率和化学平衡图像题的步骤解答化学反应速率和化学平衡图像题的步骤:【类题试解【类题试解】1.(20141.(2014泰安模拟泰安模拟) )化学中常用图像直观地描述化学反应的进化学中常用图像直观地描述化学反应的进程或结果。下列对图像描述叙述

13、正确的是程或结果。下列对图像描述叙述正确的是( () )A.A.根据图根据图可判断可逆反应可判断可逆反应A A2 2(g)+3B(g)+3B2 2(g) 2AB(g) 2AB3 3(g)(g)的的H00B.B.图图可以表示压强对可逆反应可以表示压强对可逆反应2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s)2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s)的的影响影响, ,乙的压强大乙的压强大C.C.图图可以表示对某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间可以表示对某化学平衡体系改变温度后反应速率随时间的变化的变化D.D.据图据图判断判断, ,物质物质A A反应生成物质反应生成物质C C的的H00【解析【解析】选

14、选B B。据图。据图可知可知, ,曲线交点之前曲线交点之前, ,反应未达平衡反应未达平衡, ,交交点时处于平衡状态。交点后升高温度逆反应速率比正反应速点时处于平衡状态。交点后升高温度逆反应速率比正反应速率增加得快率增加得快, ,说明平衡向逆反应方向移动。由于升高温度平说明平衡向逆反应方向移动。由于升高温度平衡向吸热反应方向移动衡向吸热反应方向移动, ,故可判断可逆反应故可判断可逆反应A A2 2(g)+3B(g)+3B2 2(g)(g)2AB2AB3 3(g)(g)正反应是放热反应正反应是放热反应, ,即即H0,0,故故A A错误。由图错误。由图知知, ,由由甲到乙甲到乙, ,达到平衡时间缩短

15、达到平衡时间缩短, ,说明条件改变使乙的反应速率加说明条件改变使乙的反应速率加快快, ,但平衡时反应物的转化率不变但平衡时反应物的转化率不变, ,即改变条件平衡不移动即改变条件平衡不移动, ,对可逆反应对可逆反应2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s),反应前后体积不变反应前后体积不变, ,所以增大压强平衡不移动所以增大压强平衡不移动, ,故故B B正确。曲线图正确。曲线图中改变条件后中改变条件后, ,逆反应速率增大逆反应速率增大, ,正反应速率降低正反应速率降低, ,所以不可能改变的是温度所以不可能改变的是温度,C,C错误。据图错误。据图知知,

16、,物质物质A A的总能量高于物质的总能量高于物质C C的总能量的总能量, ,所以所以A A生生成成C C是放热反应是放热反应, ,则则H0,D0,D不正确。不正确。2.(20132.(2013台州模拟台州模拟) )密闭容器中进行的可逆反应密闭容器中进行的可逆反应:aA(g:aA(g)+)+bB(g) cC(gbB(g) cC(g) )在不同温度在不同温度(T(T1 1和和T T2 2) )及压强及压强(p(p1 1和和p p2 2) )下下, ,混合混合气体中气体中B B的质量分数的质量分数w(Bw(B) )与反应时间与反应时间(t)(t)的关系如图所示。下列的关系如图所示。下列判断正确的是判

17、断正确的是( () )A.TA.T1 1TT2 2,p,p1 1pc,a+bc,正反应为吸热反应正反应为吸热反应B.TB.T1 1TT2 2,p,p1 1pp2 2,a+bc,a+bc,正反应为吸热反应正反应为吸热反应C.TC.T1 1Tpp2 2,a+bc,a+bTT2 2,p,p1 1pp2 2,a+bc,a+bc,正反应为放热反应正反应为放热反应【解析【解析】选选B B。由。由(T(T1 1,p,p1 1) )和和(T(T1 1,p,p2 2) )两条曲线可以看出两条曲线可以看出: :温度温度相同相同(T(T1 1),),但压强为但压强为p p2 2时达到平衡所需的时间短时达到平衡所需的

18、时间短, ,即反应速率大即反应速率大, ,所以所以p p2 2pp1 1; ;压强较大压强较大( (即压强为即压强为p p2 2) )时对应的时对应的w(Bw(B) )较大较大, ,说明增说明增大压强平衡逆向移动大压强平衡逆向移动, ,则则a+ba+bcTT2 2; ;温度较高温度较高( (即温度为即温度为T T1 1) )时对应时对应的的w(Bw(B) )较小较小, ,说明升高温度平衡正向移动说明升高温度平衡正向移动, ,故正反应为吸热反应故正反应为吸热反应, ,故故B B项正确。项正确。3.(20143.(2014绵阳模拟绵阳模拟) )对于可逆反应对于可逆反应N N2 2(g)+3H(g)

19、+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g)H0,0,下列选项和图示相符的是下列选项和图示相符的是( () )A AB B研究研究目的目的压强对压强对反应的影响反应的影响温度对温度对反应的影响反应的影响图示图示C CD D研究研究目的目的平衡体系增加平衡体系增加N N2 2对反应的影响对反应的影响催化剂对催化剂对反应的影响反应的影响图示图示【解析【解析】选选C C。增压后氨气的体积分数和达到平衡的时间相矛。增压后氨气的体积分数和达到平衡的时间相矛盾盾,A,A项错误项错误; ;升温后氮气的转化率降低升温后氮气的转化率降低,B,B项错误项错误; ;有催化剂时的有催化剂时的化学反应速率快化学反应速率快, ,达到平衡的时间短达到平衡的时间短,D,D项错误。项错误。