(教案)第2章 小阶段任务学习 平衡图像分析 分压平衡常数的计算-【提分教练】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1(人教版2019)

平衡图像分析 用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。反应的化学方程式为2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如图： 探究1：根据图示分析，该总反应是吸热反应还是放热反应？ 提示：结合αHCl～T图像可知，随着温度升高，αHCl降低，说明升高温度平衡逆向移动，得出正反应方向为放热反应。 探究2：在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由。 提示： 结合可逆反应2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)的特点，增大压强平衡向右移动，αHCl增大，则相同温度下，HCl的平衡转化率比增压前的大，因此曲线应在原曲线上方。 1．化学平衡图像的类型及特点 (1)速率­时间图像(v­t图像) Ⅰ.正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。 Ⅱ.v正、v逆都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。 Ⅲ.v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，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增大压强(压缩体积)所致。 (2)百分含量(或转化率)­时间­温度(或压强)图像 Ⅰ.T2＞T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。 Ⅱ.p2＞p1，压强增大，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。 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可能使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩体积)。 (3)百分含量(或转化率)­压强­温度图像 如上图中确定压强为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。 (4)速率­温度(压强)图像 v­T图像：交点即为平衡状态，当温度升高，v正>v逆，表明平衡正向移动，正反应为吸热反应。 v­p图像：交点即为平衡状态，当压强增大，v正>v逆，表明平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应。 (5)特殊图像 对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0，M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况。 2．解题思维建模 1．如图是可逆反应A＋2B2C＋3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。由此可推断下列说法正确的是(　　) A．正反应是放热反应 B．D可能是气体 C．逆反应是放热反应 D．A、B、C、D均为气体 A　解析：降温后v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应放热；加压后v″正＞v″逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应气体体积减小，则D不可能是气体。 2．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，放热反应 B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应 C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应 D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应 D　解析：由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1。对比①②，由T2升温到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为气体体积缩小的反应，即m＋n＜p。 3．对于反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)　ΔH＜0，下列各图所表示的变化符合勒夏特列原理的是(　　) D　解析：升高温度，平衡应逆向移动，逆反应速率应大于正反应速率，不符合勒夏特列原理，故A错误；升高温度，平衡应逆向移动，温度越高AB2的含量越小，符合勒夏特列原理，但不符合先拐温度越高原则，故B错误；增大压强，平衡正向移动，所以压强越大AB2的含量越大，不符合勒夏特列原理，故C错误；增大压强，平衡正向移动，所以压强越大AB2的含量越大，温度越高AB2的含量越小，符合勒夏特列原理，故D正确。 4．下列各图中，