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    2021年高考化学一轮复习讲义 第7章 专题突破25 化学平衡图像
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    2021年高考化学一轮复习讲义 第7章 专题突破25 化学平衡图像

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    专题突破25 化学平衡图像

    化学平衡图像分析7注意

    1看清各坐标轴代表的量弄清曲线表示的是哪些量之间的关系

    2注意曲线上的特殊点例如起点终点的量来确定平衡是从正向还是逆向移动转折点”“拐点表示量的突变可用来确定外界条件对平衡的影响交叉点表示量相同

    3注意曲线斜率的大小即坡度的例如时间作横轴含量作纵轴斜率大表示达平衡的时间短速率大

    4注意弄清高温高压时反应速率更快有利于先达平衡先拐先平原则也就是说其他条件不变时在较高温度或较高压强的条件下达到平衡所用的时间较短

    5注意分清曲线函数的递增性和递减性

    6注意运用图像中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中化学计量数的关系即化学计量数之比等于同一时间内各反应物生成物的浓度(或物质的量)变化量之比

    7对时间速率图像注意分清曲线的连续性跳跃性渐变还是突变变大还是变小,变化后是否仍然相等等情况,才可确定对应改变的条件是什么及如何改变

    应用体验

    1某温度下在密闭容器中SO2O2SO3三种气态物质建立化学平衡后改变条件对反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g) ΔH<0的正逆反应速率的影响如图所示

    (1)加催化剂对反应速率影响的图像是________平衡________移动

    (2)升高温度对反应速率影响的图像是________平衡________移动

    (3)增大反应容器的体积对反应速率影响的图像是_____________________________________

    ___________________________________平衡________移动

    (4)增大O2的浓度对反应速率影响的图像是________平衡________移动

    答案 (1)C  (2)A 向逆反应方向 (3)D 向逆反应方向 (4)B 向正反应方向

    解析 (1)加入催化剂,正、逆反应速率均增大,图像上应该出现断点,且应在原平衡的反应速率之上。催化剂使正、逆反应速率增大的倍数相同,则改变条件后的速率线应该平行于横坐标轴,图像为C

    (2)升高温度,正、逆反应速率均增大,图像上应该出现断点,且应在原平衡的反应速率之上。因题给反应的正反应放热,升温平衡逆向移动,所以v<v,图像为A

    (3)增大反应容器体积即减小压强,正、逆反应速率均减小,图像上应该出现断点,且应在原平衡的反应速率之下。因减小压强平衡逆向移动,所以v<v,图像为D

    (4)增大O2的浓度,正反应速率会突然增大,图像上出现断点,且应在原平衡的反应速率之上。但逆反应速率应该在原来的基础上逐渐增大,图像为B

    2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[以反应aA(g)bB(g)cC(g)中反应物A的转化率αA为例说明]

    (1)根据图ABC回答下列问题

    AT2________(>”“<下同)T1Bp1________p2C若为催化剂引起的变化________(ab)使用了催化剂

    该反应为________热反应反应中的系数ab______(>”“<)c

    (2)根据图D判断该反应是________热反应反应中的化学计量数存在如下关系ab________(>”“<)c

    (3)若图AB纵坐标表示A的百分含量则该反应为________热反应反应中的化学计量数存在如下关系ab________(>”“<)c

    若图E纵坐标表示A的百分含量则由图E可判断该反应是________热反应反应中的化学计量数存在如下关系ab________(>”“<)c

    答案 (1)> > a  > (2) >

    (3) <  <

    解析 (1)温度较高时,反应达平衡所需时间短,故图AT2>T1。若为压强变化引起,压强较大时,反应达平衡所需时间短,图Bp1>p2。若为使用催化剂引起,使用适宜催化剂时,反应达平衡所需时间短,图Ca使用催化剂。

    A中,T2>T1,升高温度,αA降低,平衡向逆反应方向移动,则正反应为放热反应。图B中,p1>p2,增大压强,αA升高,平衡向正反应方向移动,则正反应为气体体积缩小的反应。

    (2)可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,在图D中作垂直线,即能分析出正反应为放热反应。也可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率变化来判断平衡移动的方向,从而确定反应的化学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。如图D中任取一条温度曲线研究,压强增大,αA增大,平衡向正反应方向移动,正反应为气体体积减小的反应。

    (3)A的纵坐标为物质A的百分含量,可知温度升高物质A的含量降低,说明该平衡向正反应方向移动,则正反应为吸热反应。图B中压强增大,平衡后物质A的百分含量增大,说明平衡逆向移动,故正反应为气体体积增大的反应。

    根据等压线,温度升高物质A的百分含量降低,则平衡正向移动,则该反应为吸热反应。压强增大,物质A的百分含量增大,说明平衡向逆反应方向移动(气体体积减小方向),则正反应为气体体积增大的反应。

    1(2019·武汉质检)一定温度下密闭容器中进行反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g) ΔH0测得v(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示下列有关说法正确的是(  )

    At2时改变的条件只加入一定量的SO2

    Bt1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3

    Ct1时平衡混合气的大于t3时平衡混合气的

    Dt1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数

    答案 D

    解析 t2时,v(SO2)突然增大,且达到平衡后速率恢复至原来的速率,如果只加入一定量的SO2,达到新的平衡后,速率大于原来的速率,A错误;平衡常数只与温度有关,一定温度下,K值不变,B错误;平衡状态相同,各物质的百分含量相同,平均摩尔质量相同,故C错误、D正确。

    2在恒容密闭容器中通入X并发生反应2X(g)Y(g)温度T1T2X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示下列叙述正确的是(  )

    A该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量

    BT2温度下Ot1时间内v(Y)mol·L1·min1

    CM点的正反应速率v大于N点的逆反应速率v

    DM点时再加入一定量X平衡后X的转化率减小

    答案 C

    解析 由图可知,温度为T1先到达平衡,所以T1>T2,温度越高,平衡时X的物质的量浓度越大,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,升高温度平衡向吸热反应方向移动,故逆反应为吸热反应,正反应为放热反应。进行到MX的转化率较低,由于正向是放热反应,所以反应进行到M点放出的热量少,故A错误;T2温度下,在Ot1时间内,X的浓度变化为:c(X)(ab)mol·L1,则Y的浓度变化为c(Y)c(X)mol·L1,所以v(Y)mol·L1·

    min1,故B错误;根据图像可知,温度为T1时反应首先达到平衡状态;温度高反应速率快,到达平衡的时间少,则温度是T1>T2M点温度高于N点温度,且N点反应没有达到平衡状态,此时反应向正反应方向进行,即N点的逆反应速率小于N点的正反应速率,因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率,故C正确;M点时再加入一定量X,达到的新平衡与原平衡比较,压强增大,增大压强平衡正移,则X的转化率增大,所以M点时再加入一定量X,平衡后X的转化率增大,故D错误。

    3工业上利用GaNH3高温条件下合成半导体材料氮化稼(GaN)固体同时有氢气生成反应中每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量恒温恒容密闭体系内进行上述反应下列有关表达正确的是(  )

    A图像中如果纵坐标为正反应速率t时刻改变的条件可以为升温或加压

    B图像中纵坐标可以为镓的转化率

    C图像中纵坐标可以为化学反应速率

    D图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量

    答案 A

    解析 A项,图像中如果纵坐标为正反应速率,升高温度或增大压强,反应速率增大,图像符合题意,正确;C项,Ga是固体,其质量不影响反应速率,错误;D项,反应方程式为2Ga(s)2NH3(g)2GaN(s)3H2(g) ΔH0,相同压强下,升高温度,平衡逆向移动,平均相对分子质量增大;相同温度下,增大压强,平衡逆向移动,平均相对分子质量增大,错误。

    4(2020·长沙质检)O2HCl转化为Cl2可提高效益减少污染新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性

    (1)实验测得在一定压强下总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHClT曲线如下图

    则总反应的ΔH________(”“)0

    (2)在上述实验中若压缩体积使压强增大请在上图画出相应αHClT曲线的示意图并简要说明理由________________________________________________________________

    ________________________________________________________________________

    (3)下列措施中有利于提高αHCl的有______(填字母)

    A增大n(HCl)   B增大n(O2)

    C使用更好的催化剂   D移去H2O

    答案 (1)< (2)见下图

    温度相同的条件下增大压强平衡右移αHCl增大因此曲线应在原曲线上方 (3)BD

    解析 (1)结合题中αHClT图像可知,随着温度升高,αHCl降低,说明升高温度平衡逆向移动,得出正反应方向为放热反应,即ΔH0(2)结合可逆反应2HCl(g)O2(g)H2O(g)Cl2(g)的特点,增大压强平衡向右移动,αHCl增大,则相同温度下,HCl的平衡转化率比增压前的大,曲线如答案中图示所示。(3)有利于提高αHCl,则采取措施应使平衡2HCl(g)O2(g)H2O(g)Cl2(g)正向移动。A项,增大n(HCl),则c(HCl)增大,虽平衡正向移动,但αHCl减小,错误;B项,增大n(O2)即增大反应物的浓度,D项,移去H2O即减小生成物的浓度,均能使平衡正向移动,两项都正确;C项,使用更好的催化剂,只能加快反应速率,不能使平衡移动,错误。

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