2021年高考化学一轮复习讲义 第7章 专题突破25　化学平衡图像

专题突破25　化学平衡图像化学平衡图像分析“7”注意1．看清各坐标轴代表的量，弄清曲线表示的是哪些量之间的关系。2．注意曲线上的特殊点，例如：由“起点”和“终点”的量来确定平衡是从正向还是逆向移动，“转折点”“拐点”表示量的突变，可用来确定外界条件对平衡的影响；“交叉点”表示量相同。3．注意曲线斜率的大小，即坡度的“平”与“陡”，例如：时间作横轴，含量作纵轴，斜率大表示达平衡的时间短、速率大。4．注意弄清高温、高压时反应速率更快，有利于先达平衡，即“先拐先平”原则，也就是说其他条件不变时，在较高温度或较高压强的条件下，达到平衡所用的时间较短。5．注意分清曲线函数的递增性和递减性。6．注意运用图像中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中化学计量数的关系，即化学计量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度(或物质的量)变化量之比。7．对时间—速率图像，注意分清曲线的连续性、跳跃性，是“渐变”还是“突变”，是“变大”还是“变小”，变化后是否仍然相等等情况，才可确定对应改变的条件是什么及如何改变。应用体验1．某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0的正、逆反应速率的影响如图所示：(1)加催化剂对反应速率影响的图像是________，平衡________移动。(2)升高温度对反应速率影响的图像是________，平衡________移动。(3)增大反应容器的体积对反应速率影响的图像是________________________________________________________________________，平衡________移动。(4)增大O2的浓度对反应速率影响的图像是________，平衡________移动。答案　(1)C　不　(2)A　向逆反应方向　(3)D　向逆反应方向　(4)B　向正反应方向解析　(1)加入催化剂，正、逆反应速率均增大，图像上应该出现“断点”，且应在原平衡的反应速率之上。催化剂使正、逆反应速率增大的倍数相同，则改变条件后的速率线应该平行于横坐标轴，图像为C。(2)升高温度，正、逆反应速率均增大，图像上应该出现“断点”，且应在原平衡的反应速率之上。因题给反应的正反应放热，升温平衡逆向移动，所以v′正<v′逆，图像为A。(3)增大反应容器体积即减小压强，正、逆反应速率均减小，图像上应该出现“断点”，且应在原平衡的反应速率之下。因减小压强平衡逆向移动，所以v′正<v′逆，图像为D。(4)增大O2的浓度，正反应速率会突然增大，图像上出现“断点”，且应在原平衡的反应速率之上。但逆反应速率应该在原来的基础上逐渐增大，图像为B。2．已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以反应aA(g)＋bB(g)cC(g)中反应物A的转化率αA为例说明](1)根据图A、B、C回答下列问题：①图A中T2________(填“>”“<”或“＝”，下同)T1；图B中p1________p2；图C若为催化剂引起的变化，则________(填“a”或“b”)使用了催化剂。②该反应为________热反应；反应中的系数a＋b______(填“>”“<”或“＝”)c。(2)根据图D判断该反应是________热反应；反应中的化学计量数存在如下关系：a＋b________(填“>”“<”或“＝”)c。(3)①若图A、B纵坐标表示A的百分含量，则该反应为________热反应；反应中的化学计量数存在如下关系：a＋b________(填“>”“<”或“＝”)c。②若图E纵坐标表示A的百分含量，则由图E可判断该反应是________热反应；反应中的化学计量数存在如下关系：a＋b________(填“>”“<”或“＝”)c。答案　(1)①>　>　a　②放　>　(2)放　>(3)①吸　<　②吸　<解析　(1)①温度较高时，反应达平衡所需时间短，故图A中T2>T1。若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短，图B中p1>p2。若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短，图C中a使用催化剂。②图A中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应。图B中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡向正反应方向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。(2)可通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在图D中作垂直线，即能分析出正反应为放热反应。也可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率变化来判断平衡移动的方向，从而确定反应的化学方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图D中任取一条温度曲线研究，压强增大，αA增大，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积减小的反应。(3)①图A的纵坐标为物质A的百分含量，可知温度升高物质A的含量降低，说明该平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应。图B中压强增大，平衡后物质A的百分含量增大，说明平衡逆向移动，故正反应为气体体积增大的反应。②根据等压线，温度升高物质A的百分含量降低，则平衡正向移动，则该反应为吸热反应。压强增大，物质A的百分含量增大，说明平衡向逆反应方向移动(气体体积减小方向)，则正反应为气体体积增大的反应。1．(2019·武汉质检)一定温度下，密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0。测得v正(SO2)随反应时间(t)的变化如图所示。下列有关说法正确的是(　　)A．t2时改变的条件：只加入一定量的SO2B．在t1时平衡常数K1大于t3时平衡常数K3C．t1时平衡混合气的大于t3时平衡混合气的D．t1时平衡混合气中SO3的体积分数等于t3时平衡混合气中SO3的体积分数答案　D解析　t2时，v正(SO2)突然增大，且达到平衡后速率恢复至原来的速率，如果只加入一定量的SO2，达到新的平衡后，速率大于原来的速率，A错误；平衡常数只与温度有关，一定温度下，K值不变，B错误；平衡状态相同，各物质的百分含量相同，平均摩尔质量相同，故C错误、D正确。2．在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X(g)Y(g)，温度T1、T2下，X的物质的量浓度c(X)随时间t变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是(　　)A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量B．T2温度下，在O～t1时间内，v(Y)＝mol·L－1·min－1C．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小答案　C解析　由图可知，温度为T1先到达平衡，所以T1>T2，温度越高，平衡时X的物质的量浓度越大，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，升高温度平衡向吸热反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应。进行到M点X的转化率较低，由于正向是放热反应，所以反应进行到M点放出的热量少，故A错误；T2温度下，在O～t1时间内，X的浓度变化为：c(X)＝(a－b)mol·L－1，则Y的浓度变化为c(Y)＝c(X)＝mol·L－1，所以v(Y)＝mol·L－1·min－1，故B错误；根据图像可知，温度为T1时反应首先达到平衡状态；温度高反应速率快，到达平衡的时间少，则温度是T1>T2；M点温度高于N点温度，且N点反应没有达到平衡状态，此时反应向正反应方向进行，即N点的逆反应速率小于N点的正反应速率，因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率，故C正确；M点时再加入一定量X，达到的新平衡与原平衡比较，压强增大，增大压强平衡正移，则X的转化率增大，所以M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率增大，故D错误。3．工业上利用Ga与NH3高温条件下合成半导体材料氮化稼(GaN)固体同时有氢气生成。反应中，每生成3 mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是(　　)A．Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压B．Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率C．Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率D．Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量答案　A解析　A项，Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，反应速率增大，图像符合题意，正确；C项，Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；D项，反应方程式为2Ga(s)＋2NH3(g)2GaN(s)＋3H2(g)　ΔH＜0，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大，错误。4．(2020·长沙质检)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。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。(1)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曲线如下图：则总反应的ΔH________(填“＞”“＝”或“＜”)0。(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：________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)下列措施中，有利于提高αHCl的有______(填字母)。A．增大n(HCl)   B．增大n(O2)C．使用更好的催化剂   D．移去H2O答案　(1)＜　(2)见下图温度相同的条件下，增大压强，平衡右移，αHCl增大，因此曲线应在原曲线上方　(3)BD解析　(1)结合题中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，即ΔH＜0。(2)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，曲线如答案中图示所示。(3)有利于提高αHCl，则采取措施应使平衡2HCl(g)＋O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)正向移动。A项，增大n(HCl)，则c(HCl)增大，虽平衡正向移动，但αHCl减小，错误；B项，增大n(O2)即增大反应物的浓度，D项，移去H2O即减小生成物的浓度，均能使平衡正向移动，两项都正确；C项，使用更好的催化剂，只能加快反应速率，不能使平衡移动，错误。