常见化学平衡图像及分析
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化学平衡图像的基本类型和分析方法一、化学平衡图像的基本类型1、速率—时间图(v-t图像)此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间而变化的规律,体现了平衡的“动、等、定、变”等基本特征以及平衡移动(“变”)方向等。
←2NH3(g)中先补充N2和H2,如像平衡体系N2(g)+3H2(g)−→一段时间后又升高温度,其v-t图像如图2-30所示。
2、浓度—时间图(c-t图像)此类图像能说明各平衡体系组分(或某一成分)含量在反应过程中的变化情况。
←AB从开始至达到平衡以后的c-t变化关系如图2-31所示。
此类如A+B−→图像要注意各物质曲线的折点(达平衡)时刻相同,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。
如果达到平衡后再改变条件,平衡发生移动,则依据平衡移动带来的浓度变化可以画出相应的c-t图像,依据c-t图像中浓度变化可以判断所变的条件。
如图2-32中,10min——15min内,c(SO2)、c(O2)减小的速率和c(SO3)增大的速率明显加快,可能的原因是加了催化剂或缩小了容器体积(增大了压强)或升高了温度;15min-20min内处于平衡状态;第20min时c(O2)“直线”增大后再慢慢减小,c(SO2)和c(SO3)分别在原起点上慢慢减小和增大,由此判断,第20min时的条件变化应是加入了氧气。
3、含量-时间-温度(压强)图此类图像表示的是不同的温度或压强下反应物或生成物的物质的量(体积)分数的变化过程,包含达到平衡所需的时间和不同温度(压强)下的平衡状态的物质的量分数比较等信息,由图像可以判断T1、T2或P1、P2的大小,再判断反应的∆H或气体物质的化学计量数关系(是吸热反应还是放热反应,或者是气体体积增大的含有缩小的反应)。
对←cC(g),常见此于反应aA(g)+bB(g) −→类图像如图2-33所示。
4、恒压(温)线该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强(P),常见类型有如图2-34所示两种:5、其他类型如图2-37所示是其他条件不变时,某反应物的最大(平衡)转化率(α)与温度)T)的关系曲线,图中标出的a、b、c、d四个点种,表示v(正)>v(逆)的点是c,表示v(正)<v(逆)的点是a,而b、d点表示v(正)= v(逆)。
化学平衡图像专题(超详细版)化学平衡是化学反应中一个非常重要的概念,它描述了在封闭系统中,反应物和物之间的动态平衡状态。
在化学平衡状态下,反应物和物的浓度保持不变,尽管反应仍在进行。
为了更好地理解和应用化学平衡原理,我们可以通过图像来直观地展示和解释这一概念。
一、化学平衡图像概述1. 反应物和物浓度随时间变化的曲线图2. 反应速率随时间变化的曲线图3. 平衡常数与温度、压力等条件的关系图二、反应物和物浓度随时间变化的曲线图在化学平衡图像中,反应物和物浓度随时间变化的曲线图是最常见的一种。
这种图像可以清晰地展示出反应物和物在反应过程中的浓度变化趋势,以及它们何时达到平衡状态。
1. 反应物浓度随时间变化的曲线图:在反应初期,反应物浓度较高,随着反应的进行,反应物浓度逐渐降低。
当反应达到平衡状态时,反应物浓度不再变化,形成一条水平直线。
2. 物浓度随时间变化的曲线图:在反应初期,物浓度较低,随着反应的进行,物浓度逐渐升高。
当反应达到平衡状态时,物浓度不再变化,形成一条水平直线。
3. 反应物和物浓度随时间变化的曲线图:将反应物和物浓度随时间变化的曲线图叠加在一起,可以更直观地展示它们之间的浓度关系。
在平衡状态下,两条曲线会相交,形成一个平衡点。
三、反应速率随时间变化的曲线图反应速率随时间变化的曲线图可以展示出反应速率在反应过程中的变化趋势,以及它如何受到反应物浓度、温度、压力等条件的影响。
1. 反应速率随时间变化的曲线图:在反应初期,反应速率较快,随着反应的进行,反应速率逐渐降低。
当反应达到平衡状态时,反应速率不再变化,形成一条水平直线。
2. 反应速率与反应物浓度的关系图:反应速率通常与反应物浓度成正比,即反应物浓度越高,反应速率越快。
当反应物浓度达到一定值时,反应速率达到最大值,不再随反应物浓度变化。
3. 反应速率与温度的关系图:反应速率通常与温度成正比,即温度越高,反应速率越快。
这是因为温度升高,反应物分子运动加快,碰撞频率增加,从而提高反应速率。
化学平衡常见图像分析化学平衡图像问题的综合性强;思维难度大;是许多学生感到困难的题型之一..化学平衡图像题的特征是以图像的形式将一些相关量之间的关系通过形象直观的曲线表示出来;把习题中的化学原理抽象为数学问题;旨在考查学生对曲线的数学意义和化学意义之间对应关系的分析、理解和运用能力..一、化学平衡常见图像及其分析图像I:图像分析:1若a、b无断点;则平衡移动肯定是改变某一物质的浓度导致..2若a、b有断点;则平衡移动可能是由于以下原因所导致:①同时不同程度地改变反应物或生成物的浓度;②改变反应体系的压强;③改变反应体系的温度..3若平衡无移动;则可能是由于以下原因所导致:①反应前后气体分子个数不变;②使用了催化剂..4若在的上方;即平衡向正反应方向移动;若在的上方;即平衡向逆反应方向移动..图像II:图像分析:1由曲线的拐点作垂直于时间轴t线的垂线;其交点即为该条件下达到平衡的时间..2由达到平衡的时间长短;推断与、与的相对大小对于此图像:、..3由两平衡时;不同p、T下的量的变化可判断纵坐标y代表的物理量..图像III:图像分析:1固定温度T或压强p;即作横坐标轴的垂线;观察分析图中所示各物理量随压强p或温度T的变化结果..2关键是准确判断所作垂线与原温度或压强曲线的交点的纵坐标..3y可以是某物质的质量分数、转化率、浓度、浓度比值、体积分数、物质的量分数等..图像IV:图像分析:1温度为点为化学平衡点..2温度段是随温度T升高;反应速率加快;产物的浓度增大或反应物的转化率增大..3温度段是随温度升高平衡向吸热反应方向移动的结果..二、解答化学平衡图像问题的技巧在解答化学平衡图像问题时;要注意技巧性方法的应用..1、“先拐先平;数值大”:在含量—时间曲线中;先出现拐点的;则先达到化学平衡状态;说明该曲线的温度较高或压强较大;2、“定一议二”:在含量—温度或压强曲线中;图像中有三个变量;先确定一个量不变;再讨论另外两个量的关系因为化学平衡移动原理只适用于外界“单因素”的改变;导致的平衡移动的分析;即确定横坐标所示的量后;讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后通常作一条横坐标的垂线;讨论横坐标与曲线的关系..三、典型考题例析例:下图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图..图中横坐标表示温度;纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数..下列叙述正确的是A. 上述可逆反应的正反应为放热反应B. X、Y、Z均为气态C. X和Y中只有一种是气态;Z为气态D. 上述反应的逆反应的解析:根据题目中的图像;在压强不变的情况下;例如1000kPa;随着温度的升高;Z的体积分数增大;即随着温度的升高;平衡向正反应方向移动..所以;正反应为吸热反应;;逆反应为放热反应;;故A、D项错误..同样;在温度不变的情况下;从1000→100→10kPa;随着压强的减小;Z的体积分数增大;即随着压强的减小;平衡向正反应方向移动;正反应为气体体积增大的反应;所以C项正确..答案:C三、典型考题例析例:下图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图..图中横坐标表示温度;纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数..下列叙述正确的是A. 上述可逆反应的正反应为放热反应B. X、Y、Z均为气态C. X和Y中只有一种是气态;Z为气态D. 上述反应的逆反应的。