2024屆高中化學一輪復習課件平衡思想-化學平衡圖像的解讀與分析 課件(共35張)

平衡思想——化學平衡圖像的解讀與分析探究點1

化學平衡圖像信息的解讀1.圖像信息的獲取依據(jù)化學反應(yīng)原理中反應(yīng)速率和平衡移動知識解讀圖像,關(guān)鍵在于對“數(shù)”“形”“義”“性”的綜合思考,包括:(1)明標:明晰橫、縱坐標所表示的化學含義,這是理解題意和進行正確思考的前提。明晰坐標含義,也就是用變化的觀念分析坐標,找出橫、縱坐標的關(guān)系,再結(jié)合教材,聯(lián)系相應(yīng)的知識點。(2)找點:找出曲線中的特殊點(起點、頂點、拐點、終點、交叉點、平衡點等),分析這些點所表示的化學意義以及影響這些點的主要因素及限制因素等,大多考題就落在這些點的含義分析上,因為這些點往往隱含著某些限制條件或某些特殊的化學含義。(3)析線:正確分析曲線的變化趨勢(上升、下降、平緩、轉(zhuǎn)折等),同時對走勢有轉(zhuǎn)折變化的曲線,要分段進行分析,研究各段曲線的變化趨勢及其含義。2.圖像信息的加工在準確解讀圖像信息的基礎(chǔ)上,對試題信息進行加工處理:例1(不定選)已知:A(g)+2B(g)?

3C(g)

ΔH<0,向一恒溫恒容的密閉容器中充入1molA和3molB發(fā)生反應(yīng),t1時達到平衡狀態(tài)Ⅰ,在t2時改變某一條件,t3時重新達到平衡狀態(tài)Ⅱ,正反應(yīng)速率隨時間的變化如圖所示。下列說法正確的是(

)A.容器內(nèi)壓強不變,表明反應(yīng)達到平衡B.t2時改變的條件:向容器中加入CC.平衡時A的體積分數(shù)φ:φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ)D.平衡常數(shù)K:K(Ⅱ)<K(Ⅰ)BC[解析]根據(jù)A(g)+2B(g)?3C(g)可知,反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變,容器內(nèi)壓強不變,不能表明反應(yīng)達到平衡,故A錯誤;t2時加入C,生成物濃度增大,逆反應(yīng)速率瞬時增大,正反應(yīng)速率瞬時不變,平衡逆移,使得正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小,故B正確;可假設(shè)等溫等容的兩個容器,容器甲:1molA+2molB,容器乙:1molA+2molB+xmolC,由反應(yīng)可知,甲和乙達等效平衡,平衡時兩容器內(nèi)A的體積分數(shù)相同,再向甲、乙兩容器內(nèi)各加入1molB,平衡均右移,但甲容器向右移動的程度大,則再次達平衡時兩容器內(nèi)A的體積分數(shù)乙>甲,即φ(Ⅱ)>φ(Ⅰ),故C正確;平衡常數(shù)受溫度影響,Ⅰ和Ⅱ溫度相同,平衡常數(shù)相同,故D錯誤。【信息解讀】思路引導分析步驟

1.提取整體反應(yīng)過程的圖像信息從開始到t1階段,反應(yīng)

進行;t1~t2段,達到平衡狀態(tài);t2~t3段,平衡

移動;t3以后達到新平衡

2.結(jié)合反應(yīng)特點分析每個時間段圖像變化的原因該反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng),恒溫恒容條件下,不論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),壓強均

;t2時改變條件,v正瞬間不變,反應(yīng)過程中不斷增大,排除溫度、壓強、催化劑等因素對反應(yīng)的影響,改變條件應(yīng)為向容器中加入C

正向逆向不變思路引導分析步驟

3.比較狀態(tài)Ⅱ和狀態(tài)ⅠA的體積分數(shù)和平衡常數(shù)題述反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng),假設(shè)起始加入不同量的C,則平衡時A的體積分數(shù)相同,再加入1molB對總物質(zhì)的量少的體系影響大,所以A的體積分數(shù):φ(Ⅱ)

φ(Ⅰ);反應(yīng)在恒溫條件下進行,所以K值

>不變變式題氫氣是一種清潔高效的新型能源,如何經(jīng)濟實用的制取氫氣成為重要課題。H2S可用于高效制取氫氣,發(fā)生的反應(yīng)為2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。甲

乙(1)若起始時容器中只有H2S,平衡時三種物質(zhì)的物質(zhì)的量與裂解溫度的關(guān)系如圖甲所示。①圖中曲線Z表示的物質(zhì)是

(填化學式)。S2[解析]起始時容器中只有H2S,隨著反應(yīng)進行,H2與S2的物質(zhì)的量逐漸增多,且H2的物質(zhì)的量為S2的兩倍,故圖中曲線Z表示的物質(zhì)是S2,曲線Y表示的物質(zhì)是H2,曲線X表示的物質(zhì)是H2S。變式題氫氣是一種清潔高效的新型能源,如何經(jīng)濟實用的制取氫氣成為重要課題。H2S可用于高效制取氫氣,發(fā)生的反應(yīng)為2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。甲

乙(1)若起始時容器中只有H2S,平衡時三種物質(zhì)的物質(zhì)的量與裂解溫度的關(guān)系如圖甲所示。②C點時H2S的轉(zhuǎn)化率為

%(保留一位小數(shù))。

66.7

變式題氫氣是一種清潔高效的新型能源,如何經(jīng)濟實用的制取氫氣成為重要課題。H2S可用于高效制取氫氣,發(fā)生的反應(yīng)為2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。甲

乙(1)若起始時容器中只有H2S,平衡時三種物質(zhì)的物質(zhì)的量與裂解溫度的關(guān)系如圖甲所示。③A點時,設(shè)容器內(nèi)的總壓為pPa,則平衡常數(shù)Kp=

(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。

變式題氫氣是一種清潔高效的新型能源,如何經(jīng)濟實用的制取氫氣成為重要課題。H2S可用于高效制取氫氣,發(fā)生的反應(yīng)為2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。甲

乙(2)若在兩個等容積的恒容容器中分別加入2.0molH2S、1.0molH2S,測得不同溫度下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率如圖乙所示。①M點、O點和N點的逆反應(yīng)速率v(M)、v(O)和v(N)的大小關(guān)系為

(用“>”“<”或“=”表示,下同)。

v(M)<v(O)<v(N)[解析]在兩個等容積的恒容容器中分別加入2.0molH2S、1.0molH2S,結(jié)合等效平衡可知加入2.0molH2S的容器內(nèi)相當于增大壓強,平衡逆向移動,H2S的平衡轉(zhuǎn)化率減小,故上方曲線代表加入1.0molH2S,下方曲線代表加入2.0molH2S。①壓強越大,濃度越大,反應(yīng)速率越快,即下方曲線的O點的逆反應(yīng)速率>上方曲線M點的逆反應(yīng)速率,即v(M)<v(O),又溫度越高,反應(yīng)速率越快,即v(O)<v(N)。變式題氫氣是一種清潔高效的新型能源,如何經(jīng)濟實用的制取氫氣成為重要課題。H2S可用于高效制取氫氣,發(fā)生的反應(yīng)為2H2S(g)=S2(g)+2H2(g)。甲

乙(2)若在兩個等容積的恒容容器中分別加入2.0molH2S、1.0molH2S,測得不同溫度下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率如圖乙所示。②M、N兩點容器內(nèi)的壓強2p(M)

p(N),平衡常數(shù)K(M)、K(N)、K(O)三者的大小關(guān)系為

。

<K(M)=K(O)<K(N)[解析]M、N兩點容器內(nèi)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率相同,平衡時N點氣體物質(zhì)的量為M點氣體物質(zhì)的量的兩倍,則N點壓強為M點壓強的兩倍,但N點溫度較高,所以2p(M)<p(N);升高溫度,H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大,平衡正向移動,K增大,即平衡常數(shù)K(O)<K(N),溫度不變,平衡常數(shù)不變,即K(M)=K(O),故K(M)=K(O)<K(N)。探究點2

圖表圖像信息分析表述文字描述代表一種開放性思維與能力,一般從速率問題、平衡(轉(zhuǎn)化率)問題、安全問題、節(jié)能減排等角度作答(考查前兩個角度居多),實際上就是效益最大化的問題。1.條件選擇類(1)實驗最佳條件的選擇或控制就是為了又“快”又“好”地生產(chǎn),即主要是從反應(yīng)速率與轉(zhuǎn)化率(化學平衡)兩個角度來分析,“快”就是提高反應(yīng)速率,“好”就是提高轉(zhuǎn)化率,原料利用率高,而影響速率與轉(zhuǎn)化率的主要因素就是濃度、溫度、壓強與催化劑,其中溫度與壓強是試題中經(jīng)?？疾榈囊蛩?。(2)從速率、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率、純度等角度分析,選擇最佳條件。如針對反應(yīng)速率時,思考方向為如何提高浸出速率,如何提高反應(yīng)速率等;針對平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率時,可運用平衡移動原理解釋(其他條件不變情況下,改變××條件,可逆反應(yīng)平衡向××方向移動,導致××發(fā)生變化);針對綜合生產(chǎn)效益時,可從原料成本,原料來源是否廣泛、是否可再生,能源成本,對設(shè)備的要求,環(huán)境保護、綠色化學等方面作答。(3)選擇當前條件的優(yōu)勢,其他條件的不足,往往不足的描述比較容易忽略,如溫度過高或過低,壓強過小或過大,也要進行分析。2.原因分析類(1)依據(jù)化學反應(yīng)速率和平衡移動原理,分析造成圖像曲線變化的原因。(2)催化劑對反應(yīng)的影響、不同反應(yīng)的選擇性問題是這類題目的難點,解題時要多加關(guān)注,不同的條件會有不同的選擇性。(3)這類題目一般都是多要素影響,需要多角度分析原因。

0.975

該反應(yīng)氣體分子數(shù)減少,增大壓強,α提高。5.0MPa>2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa

溫度、壓強和反應(yīng)物的起始濃度(組成)

升高溫度,k增大使v逐漸提高,但α降低使v逐漸下降。當t<tm,k增大對v的提高大于α引起的降低;當t>tm后,k增大對v的提高小于α引起的降低思路引導分析步驟

1.結(jié)合題干信息判斷反應(yīng)特點已知反應(yīng)是一個正向氣體體積減小的放熱反應(yīng),增大壓強可以使平衡

移動,SO2平衡轉(zhuǎn)化率α

;升高溫度平衡

移動,SO2平衡轉(zhuǎn)化率α

2.結(jié)合反應(yīng)特點,用“定一動一”法分析不同曲線對應(yīng)的條件在同一溫度下,壓強為5.0MPa時,SO2的平衡轉(zhuǎn)化率一定高于壓強為2.5MPa時,因此,曲線

對應(yīng)5.0MPa,由圖中數(shù)據(jù)可求α

3.根據(jù)v的計算公式,綜合判斷多因素對速率的影響升高溫度,k增大使v逐漸提高,但α降低使v逐漸下降。當t<tm,k增大對v的提高

α引起的降低;當t>tm后,k增大對v的提高

α引起的降低

【信息解讀】正向增大逆向減小p1大于小于變式題

我國力爭于2030年前做到碳達峰,2060年前實現(xiàn)碳中和。因此,研發(fā)二氧化碳的利用技術(shù),將二氧化碳轉(zhuǎn)化為能源是緩解環(huán)境和能源問題的方案之一。CO2耦合乙苯(C6H5—C2H5,簡稱EB)脫氫制備苯乙烯(C6H5—C2H3,簡稱ST)是綜合利用CO2的熱點研究領(lǐng)域。制備ST涉及的主要反應(yīng)如下:a.EB(g)?ST(g)+H2(g)

ΔH1b.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.2kJ·mol-1c.EB(g)+CO2(g)?ST(g)+CO(g)+H2O(g)

ΔH3=+158.8kJ·mol-1回答下列問題:(1)為提高EB的平衡轉(zhuǎn)化率,應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為

(填標號)。

A.低溫、高壓 B.高溫、低壓C.低溫、低壓 D.高溫、高壓B[解析]a.EB(g)?ST(g)+H2(g)

ΔH1b.CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.2kJ·mol-1c.EB(g)+CO2(g)?ST(g)+CO(g)+H2O(g)

ΔH3=+158.8kJ·mol-1根據(jù)蓋斯定律c-b得,EB(g)?ST(g)+H2(g)

ΔH1=+117.6kJ·mol-1,正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)氣體物質(zhì)的量增大,減小壓強、升高溫度平衡正向移動,可提高EB平衡轉(zhuǎn)化率,故應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為高溫、低壓。

F2.25[解析]其他條件相同,n(CO2)∶n(H2)越大,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越小,B、E、F投料比不同但轉(zhuǎn)化率相同,且F點CO2和H2初始投料比最大,說明F點的溫度最高;達到平衡狀態(tài)的E點,CO2轉(zhuǎn)化率剛好達到50%,設(shè)初始投料CO2和H2均為1mol,列三段式:

CO2(g)+H2(g)

?CO(g)+H2O(g)起始/mol

1

1

0

0轉(zhuǎn)化/mol

0.5

0.5

0.5

0.5平衡/mol

0.5

0.5

0.5

0.5

(2)在一定條件下,選擇合適的催化劑只進行b反應(yīng):CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)。②在容積不變的密閉容器中,分別在溫度T1、T2(T2>T1>E點溫度)發(fā)生上述反應(yīng),反應(yīng)中H2(g)和CO(g)的體積分數(shù)(w)隨時間(t)的變化關(guān)系如圖所示。已知:起始時密閉容器中w[CO2(g)]和w[H2(g)]、w[CO(g)]和w[H2O(g)]分別相等。則表示T1時w[H2(g)]的曲線是

(填“甲”“乙”“丙”或“丁”)。

丙[解析]反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH2=+41.2kJ·mol-1為吸熱反應(yīng),升高溫度平衡正向移動,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,起始時密閉容器中w[CO2(g)]和w[H2(g)]、w[CO(g)]和w[H2O(g)]分別相等,則T1、T2溫度下CO2的平衡轉(zhuǎn)化率大于50%,則w[H2(g)]小于w(CO),其中甲、丁是一個溫度,乙、丙是一個溫度,即丙、丁代表H2,其中T1溫度下,曲線丙符合w[H