通用版2019版高考化学一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡微专题强化突破13“数形结合”突破化学平衡图像题学案新人教版.doc

13“数形结合”突破化学平衡图像题1明确常见图像类型以可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)HQ kJmol1为例。(1)含量时间温度(或压强)图像。(曲线m用催化剂，n不用催化剂，或化学计量数abc时曲线m的压强大于n的压强)(2)恒压(温)线：该类图像的纵坐标为生成物的平衡浓度(c)或反应物的转化率()，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：(3)几种特殊图像对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，如图所示，M点前，表示从反应物开始，v正v逆；M点为刚达到平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应Hv逆；则L线的右下方(F点)，v正T1，正反应是放热反应。图B表示p1c。3掌握化学平衡图像题解答步骤第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。第二步：识图像。即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。第三步：想原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。第四步：巧整合。图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。1密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)bB(g)cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是()AT1T2，p1c，正反应为吸热反应BT1T2，p1p2，abc，正反应为吸热反应CT1p2，abT2，p1p2，abc，正反应为放热反应解析：选B。当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，这叫做“定一议二”。解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”的原则。由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：温度相同(T1)，但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2p1；压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则abT2；温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。2下列四图中，曲线变化情况与所给反应(a、b、c、d均大于0)相对应的是()解析：选C 。A选项，温度高斜率大，SO3的含量低，错误。B选项，压强增大，平衡正向移动，正反应速率增大的比逆反应速率快，错误。C选项，做一条垂线，可知压强相同时，温度越高，N2O4的物质的量分数越小，符合升高温度平衡右移；温度相同时，压强越大，N2O4的物质的量分数越大，符合增大压强平衡左移，正确。D选项，恒压时投入CO2，反应速率、转化率均相同；恒容投入3 mol CO2时，压强大，反应速率快，但平衡左移，反应物转化率降低，错误。3在一恒容的密闭容器中充入0.1 molL1 CO2、0.1 mol L1CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是()A上述反应的Hp3p2p1C1 100 时该反应的平衡常数为1.64D压强为p4时，在y点：v正v逆解析：选A。 p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，甲烷的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，H0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4p3p2p1 ，B项正确；压强为p4、温度为1 100 时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)0.02 molL1，c(CO2)0.02 molL1，c(CO)0.16 molL1，c(H2)0.16 molL1，即平衡常数K1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正v逆，D项正确。4可逆反应2M(g)N(g)2X(g)，根据表中的数据可判断选项中图像错误的是()压强M的转化率温度p1(MPa)p2(MPa)400 99.6%99.7%500 96.9%97.8%解析：选C。根据表中数据可知同一压强下温度越高，M的转化率越低，则正反应为放热反应；根据反应方程式可知同一温度下压强越大，M的转化率越高，所以p2p1，A、B正确；增大压强平衡将向正反应方向移动，有v正v逆，C错误；升高温度平衡将向逆反应方向移动，有v逆v正，D正确。5有一反应：2AB2C，其中A、B、C均为气体，如图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c三点，则下列描述正确的是()A该反应是放热反应Bb点时混合气体的平均摩尔质量不再变化CT1温度下若由a点达到平衡，可以采取增大压强的方法Dc点v正v逆解析：选B。由于温度升高，B的转化率增大，说明平衡正向移动，推知该反应是吸热反应，A错。在T1温度下，由a点达平衡时，B的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知B的转化率会不断增大，C错。在T2温度下，c点未达到平衡状态，B的转化率小于平衡转化率，说明反应正向进行，v正v逆，D错。一、选择题1利用I2O5可消除CO污染，反应为I2O5(s)5CO(g)5CO2(g)I2(s)。不同温度下，向装有足量的I2O5固体的2 L恒容密闭容器中通入2 mol CO，测得CO2的体积分数(CO2)随时间t变化曲线如图，下列说法正确的是()Ab点时，CO的转化率为20%B容器内的压强保持恒定，表明反应达到平衡状态Cb点和d点的化学平衡常数：KbKdD00.5 min反应速率v(CO)0.3 molL1min1解析：选C。A.设b点时反应的CO的物质的量为y mol，利用三段式分析： I2O5(s)5CO(g)5CO2(g)I2(s)起始量/mol 2 0转化量/mol y yb点量/mol 2y y根据b点时CO2的体积分数(CO2)0.80，得y1.6，则CO的转化率为100%80%，错误；B.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故容器中压强始终不变，不能作平衡状态的标志，错误；C.b点CO2体积分数比d点时大，说明反应进行的程度大，则化学平衡常数：KbKd，正确；D.00.5 min时，设反应的CO的物质的量为x mol，列三段式： I2O5(s)5CO(g)5CO2(g)I2(s)起始量/mol 2 0转化量/mol x xa点量/mol 2x x根据a点时CO2的体积分数(CO2)0.30，得x0.6，则从反应开始至a点时的反应速率为v(CO)0.6 mol(2 L0.5 min)0.6 molL1min1，错误。2已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，CO2的平衡物质的量浓度c(CO2)与温度t的关系如图所示。下列说法错误的是()A平衡状态A与C相比，平衡状态A的c(CO)较小B在t2时，D点的反应速率：v(逆)v(正)C反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的H0D若t1、t2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1K2解析：选A。由图可知，温度越高平衡时c(CO2)越大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，即H0，故C正确；平衡状态A与C相比，C点温度高，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO浓度减小，所以A点CO浓度大，故A错误；t2时反应进行到状态D，c(CO2)高于平衡浓度，故反应向逆反应方向进行，则一定有v(逆)v(正)，故B正确；该反应正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，故K1KNC生成乙烯的速率：v(N)一定大于v(M)D当温度高于250 ，升高温度，催化剂的催化效率降低解析：选C。升高温度二氧化碳的平衡转化率降低，则升温平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，M点的化学平衡常数大于N点，故A、B正确；化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂的催化效率先随温度升高而升高，后随温度升高而降低，所以v(N)有可能小于v(M)，故C错误；根据题图，当温度高于250 ，升高温度，催化剂的催化效率降低，故D正确。4在20 L的密闭容器中按物质的量之比为12充入CO和H2，发生：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H。测得CO的转化率随温度的变化及不同压强下CO转化率的变化如左下图所示，p2和195 时n(H2)随时间的变化结果如右下表所示。下列说法正确的是()A03 min，平均速率v(CH3OH)0.8 molL1min1Bp1p2，H0C在p2和195 时，该反应的平衡常数为25D在B点时，v正v逆解析：选C。A项，03 min，n(H2)4 mol，c(H2)0.2 molL1，v(H2)，则v(CH3OH)v(H2)0.033 molL1min1，错误；B项，由于增大压强时，平衡右移，CO转化率增大，故p1p2，由任意一条曲线知，随温度升高，CO转化率减小，故H0，错误；C项，达到平衡时，CO、H2、CH3OH的平衡浓度分别为0.1 molL1、0.2 molL1、0.1 molL1，K25，正确；D项，从B到A点，CO转化率需减小，反应逆向进行，故v正v逆，错误。5煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C(s)2H2(g)CH4(g)。在V L的容器中投入a mol碳(足量)，同时通入2a mol H2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A上述正反应为吸热反应B在4 MPa、1 200 K时，图中X点v正(H2)v逆(H2)C在5 MPa、800 K时，该反应的平衡常数为 D工业上维持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1 000 K，主要是因为前者碳的转化率高解析：选A。A项，由题图可知，温度越高碳的平衡转化率越大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，正确；B项，X点未达到平衡，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，错误；C项，此时碳平衡转化率为50%， C(s)2H2(g)CH4(g)起始量/mol a 2a 0转化量/mol 0.5aa 0.5a平衡量/mol 0.5aa 0.5aK，错误；D项，选择该条件的原因是两者转化率相差不大，但压强增大对设备要求高，错误。二、非选择题62015高考全国卷，27(2)(3)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H10CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H20回答下列问题：(1)反应的化学平衡常数K表达式为 ；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母)，其判断理由是 。图1(2)合成气组成n(H2)/n(COCO2)2.60时，体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(CO)值随温度升高而 (填“增大”或“减小”)，其原因是 ；图2中的压强由大到小为 ，其判断理由是 。图2解析：(1)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应的化学平衡常数表达式为K。反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数K减小，故曲线a符合要求。(2)由图2可知，压强一定时，CO的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO的转化率减小。反应的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，而反应为气体总分子数不变的反应，产生CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强p1、p2、p3的关系为p1p2p3。答案：(1)K或Kpa反应为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小(2)减小升高温度时，反应为放热反应，平衡逆向移动，使得体系中CO的量增大；反应为吸热反应，平衡正向移动，又使产生CO的量增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低p3p2p1相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响。故增大压强时，CO的转化率升高