2020年 高考化学专题讲座4 化学平衡图像的分类突破
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高考化学复习-化学平衡图像问题详解在教辅资料或模拟题中经常会出现下列经典图像对于化学反应mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)图1 图2设置的问题及解释如下:M点前,表示从反应物开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点(如下图);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。
思考M点一定就是平衡点吗?M点后一定是平衡移动吗?先来看几道高考题:1、(2019江苏)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。
下列说法正确的是A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10−4 mol·L−1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000【思考】最高点是平衡点吗?分析实线和虚线变化的原因是什么?从题目信息可以看出,最高点不是平衡点,相同时间,转化率减低,可能是催化剂降低活性(注意区别失活与减低活性)【答案】BD【解析】A.随温度升高NO的转化率先升高后降低,说明温度较低时反应较慢,一段时间内并未达到平衡,分析温度较高时,已达到平衡时的NO 转化率可知,温度越高NO转化率越低,说明温度升高平衡向逆方向移动,根据勒夏特列原理分析该反应为放热反应,∆H<0,故A错误;B.根据上述分析,X 点时,反应还未到达平衡状态,反应正向进行,所以延长反应时间能提高NO的转化率,故B正确;C.Y点,反应已经达到平衡状态,此时增加O2的浓度,使得正反应速率大于逆反应速率,平衡向正反应方向移动,可以提高NO的转化率,故C错误;D.设NO起始浓度为amol/L,NO的转化率为50%,则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5amol/L、(5×10-4-0.25a)mol/L、0.5amol/L,根据平衡常数表达式K=>=2000,故D正确;故选BD。
阶段综合培优课(四)化学反应速率、平衡图像(一)常规图像1.物质的量(或浓度)-时间图像[n(或c)-t图像]此类图像说明各平衡体系组分(或某一组分)在反应过程中的变化情况。
解题原则:注意各物质曲线的拐点(到达平衡的时刻),各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系等情况。
2.速率-时间图像(v-t图像)解题原则:分清正反应、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。
3.百分含量(或转化率)-时间-温度(或压强)图像解题原则:“先拐先平数值大”。
先出现拐点的反应即先达到平衡,速率快,温度较高、压强较大(如图Ⅰ、Ⅱ)或使用了催化剂(如图Ⅲ)。
再看平台高度,纵坐标大小与平衡状态相对应,将温度高低、压强大小与平衡状态相联系,即可得到反应热或气体分子数信息。
4.百分含量(或转化率)-压强-温度图像解题原则:“定一议二”。
讨论三个量之间的关系,先确定其中一个量(看曲线趋势或作辅助线),再讨论另两个的关系,从而得到反应热或气体分子数信息。
5.几种特殊图像(1)对于化学反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(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m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(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。
【典例】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】选C。
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。
专项突破三 化学反应速率和化学平衡图像分析1.下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响时所画的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是( )A.①是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,正反应的ΔH<0B.②是在平衡体系的溶液中溶解少量KCl 晶体后化学反应速率随时间变化的图像C.③是在有、无催化剂存在下建立平衡过程的图像,a 表示使用催化剂时的曲线D.④是一定条件下,向含有一定量A 的容器中逐渐加入B 时的图像,压强p 1>p 2答案 C 根据图像①知,升高温度,平衡向正反应方向移动,正反应的ΔH>0,A 项错误;②反应实质是Fe 3++3SCN - Fe(SCN)3,K +和Cl -不参加化学反应,KCl 浓度增大不影响化学平衡,B项错误;③使用催化剂,反应速率增大,先达到平衡,C 项正确;④反应为反应前后气体的物质的量不变的化学反应,改变压强不影响平衡状态,即不影响A 的转化率,且不断加入B,A 的转化率增大,不会有减小的过程,D 项错误。
2.800 ℃时,在密闭容器内发生反应2NO(g)+O 2(g) 2NO 2(g) ΔH<0,下列图像与该反应体系相符的是( )答案 C 由图示可知,压强为p 1时,反应先达到平衡,故p 1>p 2,对于题给反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡时NO 2体积分数增大,A 项错误;正反应放热,升温使平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率减小,B项错误;容器容积不变,向平衡体系中充入O2,正反应速率瞬时增大,后逐渐减小,逆反应速率瞬时不变,后逐渐增大,平衡向正反应方向移动,正、逆反应速率相等时,达到新的平衡状态,C项正确;加入催化剂,反应速率增大,达到平衡所需时间缩短,D项错误。
3.在容积一定的密闭容器中,置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应:C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g),平衡时c(NO)与温度T的关系如下图所示,则下列说法正确的是( )A.该反应的ΔH>0B.若该反应在T1℃、T2℃时的平衡常数分别为K1、K2,则K1<K2C.若状态B、C、D的压强分别为pB 、pC、pD,则pC=pD>pBD.在T2℃时,若反应体系处于状态D,则此时v正>v逆答案 D 温度升高,NO的浓度增大,说明平衡左移,则该反应的ΔH<0,故A错误;ΔH<0,升高温度平衡常数减小,则K1>K2,故B错误;反应前后气体物质的量不变,压强与温度有关,温度越高压强越大,则pC >pD=pB,故C错误;在T2℃时,若反应体系处于状态D,达到平衡NO的浓度要减小,反应正向进行,则此时v正>v逆,故D正确。
2020届高三化学总复习热点专题突破04化学反应速率、化学平衡图像”类型与突破一、利用图像断点”探究外因对反应速率的影响【要点归纳】一1•当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率一时间图像的曲线出现不连续的情况,根据出现断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。
如图:t i时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
2•常见含断点”的速率变化图像分析.【例1】对于反应2S6(g) + 02(g) 2S6(g) A H v 0已达平衡,如果其他条件不变时,分别改变下列条件,对化学反应速率和化学平衡产生影响,下列条件与图像不相符的是(0〜t仁v正二v逆;t i时改变条件,t2时重新建立平衡)( )【答案】C【解析】分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。
增加02的浓度,v正增大,V逆瞬间不变,A正确;增大压强,v 正>v逆都增大,v正增大的倍数大于v 逆, B 正确;升高温度,v正、v逆都瞬间增大,C错误;加入催化剂,v正、v逆同时同倍数增大,D正确。
【变式1】对于反应:X(g) + Y(g) 2Z(g) A H v 0的反应,某一时刻改变外界条件,其速率随时间的变化图像如图所示。
则下列说法符合该图像的是()A.t i时刻,增大了X的浓度B.t i时刻,升高了体系温度C.t i时刻,降低了体系温度D.t i时刻,使用了催化剂【答案】D【解析】由图像可知,外界条件同等程度地增大了该反应的正、逆反应速率增大X的浓度、升高(或降低)体系温度均不会同等程度地改变正、逆反应速率,D-加人催化刑A、B、C错误;使用催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率,D正确。
【变式2】在一密闭容器中发生反应2+ 3出2NH3 A H V 0,达到平衡后, 只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。
IIIIiIi•IIIIIIIiI回答下列问题:A.t o 〜t lB.t l 〜t2C.t2 〜t3(1)处于平衡状态的时间段是(填字母,下同)。
2020年高二化学专题复习——常考速率、平衡图像识图策略(知识梳理与训练)(选修4人教版)知识梳理一、常规图像分类突破典型图像和典型例题1.速率时间图像(1)当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况,根据出现“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。
如图:t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
(2)“渐变”类v-t图像t1时v′逆突然减小,v′正逐渐减小;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变,减小生成物的浓度(3)利用图像“断点”判断影响速率的外因图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低正反应为放热的反应正反应为吸热的反应压强增大减小增大减小正反应为气体物质的量增大的反应正反应为气体物质的量减小的反应应用体验在一密闭容器中发生反应N2+3H22NH3ΔH<0,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题:(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母,下同)。
A.t0~t1B.t1~t2C.t2~t3D.t3~t4E.t4~t5F.t5~t6(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
A.增大压强B.减小压强C.升高温度D.降低温度E.加催化剂F.充入氮气t1时刻________;t3时刻________;t4时刻________。
(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是__________。
A.t0~t1B.t2~t3C.t3~t4D.t5~t6(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,t7时刻反应达到平衡状态,请在图中画出反应速率的变化曲线。
答案(1)ACDF(2)C E B(3)A(4)解析(1)根据图示可知,t0~t1、t2~t3、t3~t4、t5~t6时间段内,v正、v逆相等,反应处于平衡状态。
高中化学平衡图像全面分类总结实用汇总在高中化学的学习中,平衡反应是一个非常重要的概念。
在平衡反应中,反应物和生成物的浓度会达到一个稳定的状态,而这种状态就称为平衡状态。
为了便于理解和说明平衡反应,我们通常会使用平衡图像来表示平衡反应过程。
在本文中,我们将对高中化学平衡图像进行全面分类总结,为大家提供一份实用的汇总。
1. 反应物-生成物图像最常见的化学平衡图像就是反应物-生成物图像。
在这种图像中,我们通常用“<–”和“–>”来表示反应和生成方向。
例如,对于以下反应:A +B <—>C + D我们可以用如下图像来表示:A +B <-->C + D在这个图像中,箭头向左表示反应方向,箭头向右表示生成方向。
箭头中间的双竖线“<–>”表示反应物和生成物之间可以相互转化。
2. 浓度-时间图像除了反应物-生成物图像之外,我们还可以使用浓度-时间图像来表示化学平衡。
在这种图像中,我们通常把时间放在横轴上,而反应物和生成物的浓度则放在纵轴上。
例如,对于以下反应:A +B <—>C + D我们可以用如下图像来表示:时间 A| || || || ||----------|| || || || | C|__________|比例在这个图像中,我们可以看到,开始时反应物A的浓度非常高,而生成物C的浓度非常低。
随着时间的推移,反应物A的浓度逐渐降低,而生成物C的浓度逐渐升高。
当反应物和生成物的浓度达到一个稳定状态时,我们就称为平衡状态。
3. 能量-反应进度图像在化学反应中,能量变化也是一个非常重要的概念。
因此,我们可以使用能量-反应进度图像来表示化学反应的能量变化。
在这种图像中,我们通常把反应进度放在横轴上,而能量则放在纵轴上。
例如,对于以下反应:A +B <—>C + D我们可以用如下图像来表示:能量↑| /| /| /| /| /| /---------反应进度→在这个图像中,我们可以看到,反应物A和B的能量高于生成物C和D的能量。
考点化学平衡图像1.(2019江苏)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。
下列说法正确的是A.反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的ΔH>0B.图中X点所示条件下,延长反应时间能提高NO转化率C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO转化率D.380℃下,c起始(O2)=5.0×10−4 mol·L−1,NO平衡转化率为50%,则平衡常数K>20002.(2018江苏)根据下列图示所得出的结论不正确的是A. 图甲是CO(g)+H 2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数与反应温度的关系曲线,说明该反应的ΔH<0B. 图乙是室温下H2O2催化分解放出氧气的反应中c(H2O2 )随反应时间变化的曲线,说明随着反应的进行H2O2分解速率逐渐减小C. 图丙是室温下用0.1000 mol·L−1NaOH溶液滴定20.00 mL 0.1000 mol·L−1某一元酸HX的滴定曲线,说明HX是一元强酸D. 图丁是室温下用Na2SO4除去溶液中Ba2+达到沉淀溶解平衡时,溶液中c(Ba2+)与c(SO42−)的关系曲线,说明溶液中c(SO42− )越大c(Ba2+ )越小【答案】C1. 浓度—其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,都使化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,都使化学平衡向逆反应方向移动。
速率—时间图2. 压强—对于体系有气体,且反应前后气体体积有变化的可逆反应,增大压强,使化学平衡向气体体积缩小的方向移动;减小压强,使化学平衡向气体体积增大的方向移动;对于反应前后气体体积无变化的反应,改变压强化学平衡不移动。
速率—时间图[以aA(g) + bB(g) cC(g)为例]⑴当a+b>c时⑵当a+b<c时⑶当a+b=c时,正、逆反应速率同时增大,但仍然相等,平衡不移动。
2020年化学平衡图像专题解析牢固掌握有关的概念与原理,尤其要注意:外界条件的改变对一个可逆反应来讲,正逆反应速率如何变化,化学平衡如何移动,在速度—时间图、转化率—时间图、反应物的含量—浓度图等上如何体现。
要能够画出有关的变化图像。
一、对于化学反应速率的有关图像问题,可按以下的方法进行分析:(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与有关的原理挂钩。
(2)看清起点,分清反应物、生成物,浓度减小的是反应物,浓度增大的是生成物;一般生成物多数以原点为起点。
(3)抓住变化趋势,分清正、逆反应,吸、放热反应。
升高温度时,v(吸)>v(放),在速率一时间图上,要注意看清曲线是连续的还是跳跃的,分清渐变和突变,大变和小变。
例如,升高温度时,v(吸)大增,v(放)小增;增大反应物浓度时,v(正)突变,v(逆)渐变。
(4)注意终点。
例如在浓度一时间图上,一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量,并结合有关原理进行推理判断。
(1)速率—时间的曲线反应2NO2(g)→2NO(g)+O2(g)在一定时间内反应物、产物浓度的变化曲线。
反应物随反应进行浓度在不断减小,生成物浓度却在不断增加。
瞬时速率——浓度随时间的变化率。
瞬时速率只能用作图的方法得到,图1 图2 图3xy xyO看图3:说出反应起始时是从正反应;还是从逆反应开始?化学平衡向什么方向移动? 答:正、逆同时反应开始。
平衡向正反应方向移动。
(2)化学反应过程中能量的变化 例如, A + B -C → [A ‥· B ‥· C]* → A -B + C反应物 活化络合物 产物 (始态) (过渡态) (终态)过渡状态又叫活化络合物(activated complex )催化剂对反应速率的影响:通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间 幂函数性质:如: y 随x 的增大而减小y 随x 的增大而增大二、对于化学平衡的有关图像问题,可按以下的方法进行分析:(1)认清坐标系,搞清纵、横坐标所代表的意义,并与勒夏特列原理挂钩。
化学平衡图像题专题分类总结一、化学平衡图像题的解法1、步骤:(1)看图像。
一看面,即看清楚横坐标与纵坐标的意义;二看线,即线的走向和变化趋势;三看点,即起点、、终点、交点、拐点;四看辅助线,如等温线、等压线、平衡线等;五看量的变化,如温度、浓度、压强、转化率、产率、百分含量等的变化趋势(2)想规律。
联想外界条件对反应速率和化学平衡的影响规律。
(3)做判断。
根据图像中体现的关系与所学规律对比,做出符合题目要求的判断。
2、原则:(1)“定一议二”原则在化学平衡图像中,包括横坐标、纵坐标和曲线所表示的三个量,先确定横坐标(或纵坐标)所表示的量,再讨论纵坐标(或横坐标)与曲线的关系。
(2)“先拐先平,数值大”原则在化学平衡图像中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示温度较高或压强较大。
二、常见的几种图像题的分析1、速率—时间图此类图像揭示了V正、V逆随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动的方向。
【例1】对于达平衡的可逆反应X+Y W+Z,在其他条件不变的情况下,增大压强,反应速度变化图像如图所示,则图像中关于X,Y,Z,W四种物质的聚集状态为A、Z,W为气体,X,Y中之一为气体()B、Z,W中之一为气体,X,Y为非气体C、X,Y,Z皆为气体,W为非气体D、X,Y为气体,Z,W中之一为气体2、浓度-时间图像此类图像题能说明各平衡体系组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况,解题时要注意各物质曲线的拐点(达平衡时刻),各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况。
【例2】今有正反应放热的可逆反应,若反应开始经t1秒后达平衡,又经t2秒后,由于反应条件改变,使平衡破坏,到t3秒时又建立新的平衡,如图所示:(1)该反应的反应物是_________________(2)该反应的化学方程式为_________________(3)分析从t 2到t 3时曲线改变的原因是 ( ) A 、增大了X 或Y 的浓度 B 、使用了催化剂 C 、增大了体系压强 D 、升高了该反应的温度 【例3】可逆反应2A(g)B(g) △H<0从开始至平衡后改变某一外界条件使平衡发生了移动至重新平衡,该过程中各物质的量浓度(用c 表示)随时间变化情况如图,试分析各图,指出导致平衡移动的因素和平衡移动的方向。