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化学平衡图像解题策略
[专题突破]
解答化学平衡图像题时,可用“五看法”对图像进行分析
一看轴,即纵、横坐标的意义;二看点,即起点、拐点、交点、终点;三看线,即线的走向和变化趋势;四看辅助线,即等温线、等压线、平衡线等;五看量的变化,如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。
对于可逆反应,要注意分析反应是吸热反应还是放热反应,气体化学计量数增大、减小还是不变,有无固体或纯液体参加或生成等。
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答案
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解析
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2.速率-时间图像(vt图像)
解题方法:分清正、逆反应及二者的相对大小,分清“突变”和“渐变”;正确判断化学平衡的移动方向;熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。
图Ⅰ.v正′突变,v逆′渐变,且v正′>v逆′,说明是增大了反应物的浓度,使v正′突变,且平衡正向移动。
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图Ⅱ.v正′、v逆′都是突然减小的,且v正′>v逆′,说明平衡正向移动,该反应的正反应可能是放热反应(条件改变为降低温度)或气体总体积增大的反应(条件改变为减小压强)。
图Ⅲ.v正′、v逆′都是突然增大的且增大程度相同,说明该化学平衡没有发生移动,可能是使用了催化剂,也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应压缩体积(即增大压强)所致。
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例2 某密闭容器中加入0.3 mol A、
0.1 mol C和一定量的B三种气体。一定
条件下发生反应,各物质浓度随时间变化
如图甲所示[t0~t1阶段c(B)未画出]。图乙
为t2后改变互不相同的某一条件时反应速率与时间的关系,其中t3~t4阶段使用催化剂。下列说法正确的是( )
A.若t1=15 s,生成物C在t0~t1时间段的平均反应速率为0.004 mol·L-1·s-1
B.t4~t5阶段改变的条件为降低反应温度
C.B的起始物质的量为0.02 mol
D.t5~t6阶段改变的条件是增大反应物浓度
答案
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3.百分含量(或转化率)-时间-温度(或压强)图像
解题方法:“先拐先平数值大”。
在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2>T1),压强较大(如图Ⅱ中p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a可能使用了催化剂)。
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图Ⅰ.表示T2>T1,C%(生成物)减小,说明正反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动。
图Ⅱ.表示p2>p1,A(反应物)的转化率减小,说明正反应是气体总体积增大的反应,压强增大,平衡逆向移动。
图Ⅲ.生成物C的百分含量不变,说明平衡不发生移动,但反应速率a>b,故a使用了催化剂,也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应,a增大了压强(压缩体积)。
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例3 已知某可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)在密闭容器中进行,如图表示在不同反应时间t时,温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数φ(B)的关系曲线。由曲线分析,下列判断正确的是( )
A.T1<T2 p1>p2 m+n>p ΔH<0
B.T1>T2 p1<p2 m+n>p ΔH>0
C.T1<T2 p1>p2 m+n<p ΔH<0
D.T1>T2 p1<p2 m+n<p ΔH>0
答案
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解析 分析图像,可以分两个层次考虑:从①、②曲线可知,当压强相同(为p2)时,②先达平衡,说明T1>T2;又因为T2低,φ(B)大,即降低温度,平衡逆向移动,说明逆向放热,正向吸热。从②、③曲线可知,当温度相同(为T1)时,②先达平衡,说明p2>p1;又因为p2大,φ(B)大,即增大压强,平衡逆向移动,说明逆反应方向为气体体积减小的方向,m+n<p。
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4.百分含量(或转化率)-压强-温度图像
解题方法:“定一议二”。
在化学平衡图像中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量,分析方法是确定其中一个变量,讨论另外两个变量之间的关系。如上图Ⅰ中确定压强为105 Pa或107 Pa,则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小,说明正反应是放热反应;再确定温度T不变,做横坐标的垂线,与压强线出现两个交点,分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现,压强增大,生成物C的百分含量增大,说明正反应是气体总体积减小的反应。
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例4 下图中α为反应