内容正文:
学科素养提升(五) 化学平衡图像模型与突破
授课提示:对应学生用书第159页
解答此类试题的关键是:(1)看清横、纵坐标代表的含义,理解图示化学曲线的意义;(2)理清图像变化的趋势,重点把握起点、拐点、终点。突破口在于抓住图像中关键点的含义,在此基础上结合化学原理作出正确的判断。
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1.图像类型及特点
(1)转化率(或质量分数等)-压强-温度图像[来源:学§科§网Z§X§X§K]
特点:表示两个外界条件同时变化时,A的转化率的变化规律。解决这类图像题,采用“定一议二”法,即把自变量(温度、压强)之一设为恒量,讨论另外两个变量的关系。
特点:曲线上的点表示平衡状态,而X、Y点则未达平衡状态,使反应由X点达到平衡状态,反应需向B的百分含量减小的方向进行;要使反应由Y点达到平衡状态,反应需向B的百分含量增大的方向进行。
(2)质量分数-时间图像
特点:表示不同条件下反应速率的快慢以及平衡混合物中D的质量分数大小。解题方法是“先拐先平,数值大”,即曲线先出现拐点的首先达到平衡,反应速率快,以此判断温度或压强的高低,再依据外界条件对平衡的影响分析。
(3)特殊图像
①对于化学反应:mA(g)+nB(g)((pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应物开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点(如图);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ΔH<0。
②对于化学反应mA(g)+nB(g)((pC(g)+qD(g),L线上所有的点都是平衡点(如图)。L线的左上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量,所以E点v正>v逆;则L线的右下方(F点),v正<v逆。
2.一般解题思路——“四看”
一看面:即看清坐标所代表的意义。
二看线:看准线的走向、变化趋势及量的变化(需作辅助线、等温线、等压线等)。
三看点:弄懂曲线上点的意义,特别是一些特殊点(如起点、交点、转折点、极值点等)。
四看量:看横坐标和纵坐标所表示的物理量的变化。[来源:学科网ZXXK]
[巩固训练]
1.对于可逆反应:2A(g)+B(g)((2C(g) ΔH<0,下列各图中正确的是( )
解析:2A(g)+B(g)((2C(g) ΔH<0,反应放热,平衡后升高温度反应逆向移动,c(B)增大,故A错误;加压时正反应速率和逆反应速率都增大,故B错误;温度相同时,加压有利于反应正向进行,故w(C)增大,压强恒定时,升高温度反应逆向进行,w(C)减小,故C正确;压强恒定时,升高温度,反应逆向进行,A的转化率减小,故D错误。
答案:C
2.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,一定条件下使反应:SO2(g)+NO2(g)((SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是( )
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:a点小于b点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段
解析:A项,c点v(正)最大,但不一定达到平衡;B项,a点反应物的浓度大于b点反应物的浓度;C项,反应初始阶段,随着反应的不断进行,反应速率逐渐加快,说明该反应为放热反应,即反应物的总能量大于生成物的总能量;D项,由于b~c段v(正)大于a~b段,故b~c段SO2的转化率大于a~b段。
答案:D
3.一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应:C(s)+CO2(g)((2CO(g),平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示:
已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是( )
A.550 ℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动
B.650 ℃时,反应达平衡后CO2的转化率为25.0%
C.T时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动
D.925 ℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总
解析:A项,反应容器为恒压密闭容器,充入惰性气体,相当于减小压强,v正、v逆均减小,平衡应向右移动,错误;B项,设起始时CO2的物质的量为1 mol,达到平衡时转化了x mol,利用三段式:
C(s)+CO2(g)((2CO(g)
n起始/mol 1 0
n转化/mol x 2x
n平衡/mol 1-x 2x
则有=23.04p总,错误。
=×100%=25.0%,正确;C项,因为是恒压体系,T ℃时,CO2、CO的体积分数均为50%,故充入等体积的CO2和CO,平衡不移动,错误;D项,Kp=×100%=40.0%,解得x=0.25,CO2的转化率为
答案:B
4.(2018·湖南株洲教学质量统一检测一)已知反应:2SO3(g)((2SO