内容发布更新时间 : 2024/5/13 13:27:53星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
第7章 化学反应速率和化学平衡
(四) 化学平衡图像的分类突破
[核心整合归纳]
化学平衡的图像是全国卷命题的热点，主要以Ⅱ卷非选择题为主。图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点明确反应条件，认真分析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。
[解题思路]
化学平衡图像的一般思路
??二看线线的走向和变化趋势看图像 ?三看点起点、拐点、终点
四看辅助线如等温线、等压线、平衡线??五看量的变化如浓度变化、温度变化
?联想平衡移动原理，分析条件对反应速率、?
想规律 ?
??化学平衡移动的影响??利用原理，结合图像，分析图像中代表反应
作判断 ?
??速率变化或化学平衡的线，作出判断
一看面纵、横坐标的意义
[典例导航]
(2019·全国卷Ⅰ，节选)水煤气变换[CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH<0]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
1
(1)Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。
②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。 根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO ________H2(填“大于”或“小于”)。
(2)721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为________(填标号)。
A．<0.25 C．0.25～0.50 E．>0.50
(3)Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。
计算曲线a的反应在30～90 min内的平均速率v(a)＝________ kPa·min。467 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。489 ℃时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是________、________。
[思路点拨] (1)根据条件①、②可算出
??H2还原CoO反应的KH2≈39?
?CO还原CoO反应的KCO≈51?
－1
B．0.25 D．0.50
由KH2 4.08－3.80－1(3)v(a)＝ kPa·min。 90－30 根据(2)中H2的物质的量分数为0.25～0.50间可知CO的为0～0.25之间。上部分a、b代表H2的分压，下部分d、c代表CO分压。再根据升温平衡向吸热(逆向)移动，CO分压增大，H2分压减小；降温相反情况。可确定pH2、pCO与曲线关系。 [答案] (1)大于 (2)C (3)0.004 7 b c a d “平衡图像”认知模型构建 [试题分类探究] 2 KCO ＝1.3，根据三段式可估算平衡时H2的物质KH2 速率—压强(或温度)图像 曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强或温度增大，正反应速率增大得快，平衡正向移动。 [对点训练] 1．下列各图是温度(或压强)对反应2A(s)＋2B(g) 2C(g)＋D(g)(正反应为吸热反应)的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是 ( ) C [根据化学反应特点，升温平衡向正向移动，但v正、v逆均增大，加压平衡向逆向移动，v逆>v正。] 转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 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mA(g)＋nB(g) pC(g)中反应物A的转化率αA为例说明] [方法规律] (1)“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如甲中T2>T1。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙中p1>p2。 ③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。如图丙中a使用催化剂。 (2)正确掌握图像中反应规律的判断方法 ①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。 ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。 [对点训练] 2．密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)＋bB(g) cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1 和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列判断正确的是( ) 3 A．T1 B [由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：①温度相同(T1)，但压强为p2时先出现“拐点”，达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2>p1；②压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a＋b 恒温线或恒压线图像 以反应A(g)＋B(g) C(g) ΔH<0为例 [方法规律] (1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应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。如乙中任取两条压强曲线研究，压强增大，αA增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，甲中任取一曲线，也能得出结论。 (2)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，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。 [对点训练] 3．(2019·武汉模拟)已知(HF)2(g) 2HF(g) ΔH>0，且平衡体系的总质量(m总)与总物质的量(n总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( ) A．温度：T1 B．平衡常数：K(a)＝K(b) m总－1 ＝30 g·mol时，n(HF)∶n[(HF)2]＝2∶1 n总 C [由题给信息知该反应为气体分子数增大的吸热反应，从图像可以看出，当压强不变时，由T1到T2，增大，说明n总减小，平衡左移，即平衡向放热反应方向移动，所以由T1到T2为降低温度的过程，即T1>T2，A项错误；由于T1温度较高，升高温度平衡右移，故温 4 m总 n总