2025版新教材高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第6章化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率高考專題講座三化學(xué)平衡圖像的分類突破學(xué)案魯科版

PAGE6-化學(xué)平衡圖像的分類突破化學(xué)平衡圖像題解答步驟第一步：看特點。分析可逆反應(yīng)化學(xué)方程式，視察物質(zhì)的狀態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)分子數(shù)的變更(正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，還是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng))、反應(yīng)熱(正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，還是吸熱反應(yīng))等。其次步：識圖像。識別圖像類型，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義、線和點(平臺、折線、拐點等)的關(guān)系。第三步：想原理。聯(lián)想化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動原理，特殊是影響因素及運(yùn)用前提條件等。第四步：巧整合。圖表與原理整合。逐項分析圖表，重點看圖表是否符合可逆反應(yīng)的特點、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理。類型一速率—壓強(qiáng)(或溫度)圖像曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強(qiáng)等)對正、逆反應(yīng)速率影響的變更趨勢及變更幅度。圖中交點是平衡狀態(tài)，壓強(qiáng)或溫度增大，正反應(yīng)速率增大得快，平衡正向移動。[題組訓(xùn)練]1．下列各圖是溫度(或壓強(qiáng))對反應(yīng)2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))的正、逆反應(yīng)速率的影響，曲線交點表示建立平衡時的溫度或壓強(qiáng)，其中正確的是()C解析：依據(jù)化學(xué)反應(yīng)特點，升溫，v正、v逆均增大，平衡正向移動，v正>v逆；加壓，v正、v逆均增大，平衡逆向移動，v逆>v正。類型二轉(zhuǎn)化率(或百分含量)—時間—溫度(或壓強(qiáng))圖像已知不同溫度或壓強(qiáng)下，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率α(或百分含量)與時間的關(guān)系曲線，推斷溫度的凹凸及反應(yīng)的熱效應(yīng)或壓強(qiáng)的大小及氣體物質(zhì)間的化學(xué)計量數(shù)的關(guān)系。[以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率αA為例說明][方法規(guī)律](1)“先拐先平，數(shù)值大”原則分析反應(yīng)由起先(起始物質(zhì)相同時)達(dá)到平衡所用時間的長短可推知反應(yīng)條件的變更。①若為溫度變更引起，溫度較高時，反應(yīng)達(dá)平衡所需時間短。如圖甲中T2>T1。②若為壓強(qiáng)變更引起，壓強(qiáng)較大時，反應(yīng)達(dá)平衡所需時間短。如圖乙中p1>p2。③若為運(yùn)用催化劑引起，運(yùn)用相宜催化劑時，反應(yīng)達(dá)平衡所需時間短，但反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變。如圖丙中a運(yùn)用催化劑。(2)正確駕馭圖像中反應(yīng)規(guī)律的推斷方法①圖甲中，T2>T1，上升溫度，αA降低，平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。②圖乙中，p1>p2，增大壓強(qiáng)，αA上升，平衡正向移動，則正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，即m＋n>p。③若縱坐標(biāo)表示A的百分含量，則圖甲中正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，圖乙中正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)。[題組訓(xùn)練]2．密閉容器中進(jìn)行的可逆反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同溫度(T1和T2)及壓強(qiáng)(p1和p2)下，混合氣體中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(B)與反應(yīng)時間(t)的關(guān)系如圖所示。下列推斷正確的是()A．T1<T2，p1<p2，a＋b>c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．T1>T2，p1<p2，a＋b<c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C．T1<T2，p1>p2，a＋b<c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)D．T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B解析：由(T1，p1)和(T1，p2)兩條曲線可以看出：①溫度相同(T1)，但壓強(qiáng)為p2時先出現(xiàn)“拐點”，達(dá)到平衡所需的時間短，即反應(yīng)速率大，所以p2>p1；②壓強(qiáng)較大(即壓強(qiáng)為p2)時對應(yīng)的w(B)較大，說明增大壓強(qiáng)平衡逆向移動，則a＋b<c。由(T1，p2)和(T2，p2)兩條曲線可以看出：①壓強(qiáng)相同(p2)，但溫度為T1時先出現(xiàn)“拐點”，達(dá)到平衡所需的時間短，即反應(yīng)速率大，所以T1>T2；②溫度較高(即溫度為T1)時對應(yīng)的w(B)較小，說明上升溫度平衡正向移動，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。類型三恒溫線或恒壓線圖像以反應(yīng)A(g)＋B(g)C(g)ΔH<0為例[方法規(guī)律](1)“定一議二”原則：可通過分析相同溫度下不同壓強(qiáng)時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率大小來推斷平衡移動的方向，從而確定化學(xué)方程式中反應(yīng)物與產(chǎn)物氣體物質(zhì)間的化學(xué)計量數(shù)的大小關(guān)系。如圖乙中任取兩條壓強(qiáng)曲線探討，壓強(qiáng)增大，αA增大，平衡正向移動，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，圖甲中任取一曲線，也能得出結(jié)論。(2)通過分析相同壓強(qiáng)下不同溫度時反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率的大小來推斷平衡移動的方向，從而確定反應(yīng)的熱效應(yīng)。如利用上述分析方法，在圖甲中作垂直線，圖乙中任取一曲線，即能分析出正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。[題組訓(xùn)練]3．(2024·海南模擬)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)eC(g)＋fD(s)ΔH。若按反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)比投料。在肯定條件下進(jìn)行反應(yīng)，該反應(yīng)達(dá)到平衡時C的氣體體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是()A．該反應(yīng)的ΔH＞0B．該化學(xué)方程式中，m＋n＞e＋fC．加入催化劑可加快正反應(yīng)速率，逆反應(yīng)速率不變D．往平衡后的恒壓容器中再充入肯定量C，達(dá)到新平衡時，C的濃度可與原平衡時的相同D解析：反應(yīng)中D為固體，由圖可知，相同壓強(qiáng)時，溫度越低，C%越大，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，故A錯誤；相同溫度下壓強(qiáng)越大，C%越大，可知增大壓強(qiáng)，平衡正向移動，m＋n＞e，故B錯誤；催化劑同等程度變更正、逆反應(yīng)速率，可加快正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率，故C錯誤；起先A、B按化學(xué)計量數(shù)比投料，往平衡后的恒壓容器中再充入肯定量C，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，最終達(dá)到相同平衡狀態(tài)，達(dá)到新平衡時，C的濃度可與原平衡時的相同，故D正確。4．已知(HF)2(g)2HF(g)ΔH>0，且平衡體系的總質(zhì)量(m總)與總物質(zhì)的量(n總)之比在不同溫度下隨壓強(qiáng)的變更曲線如圖所示。下列說法正確的是()A．溫度：T1<T2B．平衡常數(shù)：Ka＝Kb<KcC．反應(yīng)速率：vb>vaD．當(dāng)eq\f(m總,n總)＝30g/mol時，n(HF)∶n[(HF)2]＝2∶1C解析：由題給信息知該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增大的吸熱反應(yīng)，從圖像可以看出，當(dāng)壓強(qiáng)不變時，由T1到T2，eq\f(m總,n總)增大，說明n總減小，平衡左移，即平衡向放熱反應(yīng)方向移動，所以由T1到T2為降低溫度的過程，即T1>T2，A項錯誤；由于T1溫度較高，上升溫度平衡右移，故溫度為T1時的平衡常數(shù)大于溫度為T2時的平衡常數(shù)，再結(jié)合溫度不變平衡常數(shù)不變知，Kb>Ka＝Kc，B項錯誤；溫度越高，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越大，故vb>va，C項正確；設(shè)HF為xmol，(HF)2為ymol，當(dāng)eq\f(m總,n總)＝30g·mol－1時，有eq\f(20x＋40y,x＋y)＝30，解得x＝y(tǒng)，即n(HF)∶n[(HF)2]＝1∶1，D項錯誤。類型四反應(yīng)過程中組分含量或濃度與溫度的關(guān)系圖像對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同時間段內(nèi)，M點前，表示化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物起先，則v正>v逆，未達(dá)平衡；M點為剛達(dá)到的平衡點。M點后為平衡受溫度的影響狀況，即升溫，A%增大(C%減小)，平衡逆向移動，ΔH<0。[題組訓(xùn)練]5．(雙選)工業(yè)上，利用CO和H2合成二甲醚：3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，為了找尋合適的溫度，探討者進(jìn)行了多次試驗，每次試驗保持原料氣組成(3molCO、3molH2)、體積(10L)、反應(yīng)時間等因素不變，試驗結(jié)果如圖所示。下列說法正確的是()A．X、Y兩點對應(yīng)的正反應(yīng)速率相等B．合成二甲醚反應(yīng)的ΔH<0C．反應(yīng)溫度應(yīng)限制在240～260℃D．選擇合適催化劑，可以提高CO的轉(zhuǎn)化率BC解析：X、Y兩點所對應(yīng)的溫度不同，故正反應(yīng)速率不同，A項錯誤；CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高后再升溫，轉(zhuǎn)化率降低，故合成二甲醚的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即ΔH<0，B項正確；由圖像可知，CO的轉(zhuǎn)化率在240～260℃可達(dá)到最高點，即轉(zhuǎn)化率較大，C項正確；催化劑只能改變更學(xué)反應(yīng)速率，不能使平衡移動，不能提高CO的轉(zhuǎn)化率，D項錯誤。類型五組分含量或轉(zhuǎn)化率與溫度或壓強(qiáng)關(guān)系對于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L線上全部的點都是平衡點。圖1中，左上方(E點)，A%大于此壓強(qiáng)p1時平衡體系中的A%，E點必需向正反應(yīng)方向移動才能達(dá)到平衡狀態(tài)，所以E點v正＞v逆；則右下方(F點)v正＜v逆。圖2中，左下方(B點)α(A)小于此溫度T1時平衡體系中的α(A)，B點必需向正反應(yīng)方向移動才能達(dá)到平衡狀態(tài)，所以B點v正＞v逆，則A點v正<v逆。[題組訓(xùn)練]6．對于反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)在溫度肯定時，平衡體系中NO2的體積分?jǐn)?shù)φ(NO2)隨壓強(qiáng)的變更狀況如圖所示(實線上的點為對應(yīng)壓強(qiáng)下的平衡點)，下列說法正確的是()A．A、C兩點的正反應(yīng)速率的關(guān)系為v(A)>v(C)B．A、B、C、D、E各狀態(tài)中，v正<v逆的是狀態(tài)EC．維持p1不變，E→A所需時間為x；維持p2不變，D→C所需時間為y，則x<yD．使E狀態(tài)從水平方向到達(dá)C狀態(tài)后，再沿平衡曲線到達(dá)A狀態(tài)，從理論上來講，可選用的條件是從p1突然加壓至p2，再由p2無限緩慢降壓至p1D解析：在有氣體參與的反應(yīng)體系中，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率增大，A點的壓強(qiáng)小于C點，故反應(yīng)速率v(A)<v(C)，A項錯誤；由圖像可知，A、B、C表示達(dá)到平衡狀態(tài)，故v正＝v逆，E點φ(NO2)小于同壓強(qiáng)(p1)時平衡點A的φ(NO2)，表示反應(yīng)正向進(jìn)行，v正>v逆，同理D點表示反應(yīng)逆向進(jìn)行，v正<v逆，B項錯誤；由于p2>p1，故在p2時反應(yīng)速率大于p1時，因此，達(dá)到平衡的時間比p1要短，y<x，C項錯誤。類型六化工生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)率與投料比溫度、催化劑的關(guān)系圖像化工生產(chǎn)中的特定圖像充分體現(xiàn)化學(xué)學(xué)問的“學(xué)以致用”的目標(biāo)，是高考特殊關(guān)注的命題點。圖像中涉及的信息特別多，如溫度、壓強(qiáng)、轉(zhuǎn)化率、百分含量、投料比、產(chǎn)率等，分析時肯定留意分析圖像涉及的物理量含義。[題組訓(xùn)練]7．將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為甲醚的反應(yīng)原理為2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)已知在壓強(qiáng)為aMPa下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉(zhuǎn)化率見下圖：此反應(yīng)________(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，則K將________(填“增大”“減小”或“不變”)。解析：當(dāng)投料比肯定時，溫度越高，CO2的轉(zhuǎn)化率越低，所以升溫，平衡左移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，不隨投料比的變更而變更。答案：放熱不變8．采納一種新型的催化劑(主要成分是Cu—Mn合金)