2019年高考化学一轮复习第7章化学反应的方向、限度与速率高考专题讲座(四)化学平衡图像的分类突破学案鲁科版

(四)化学平衡图像的分类突破(对应学生用书第145页)试题背景分析化学平衡的图像是全国卷命题的热点，主要以卷非选择题为主。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。1解题思路2解题步骤试题分类探究速率压强(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 () 【导学号：95160232】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。2(2018·西安模拟)现有下列两个图像：下列反应中符合上述图像的是()AN2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0B2SO3(g)2SO2(g)O2(g)H>0C4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H<0DH2(g)CO(g)C(s)H2O(g)H>0B由左边的图像可知，温度越高生成物的浓度越大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应；由右边图像可知，相交点左边未达平衡，相交点为平衡点，相交点右边压强增大，平衡被破坏，v逆>v正，平衡向逆反应方向移动，说明正反应为气体物质的量增大的反应；综合上述分析可知，可逆反应正反应为吸热反应且正反应为气体物质的量增大的反应。N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0，为放热反应，正反应是气体物质的量减小的反应，A不符合；2SO3(g)2SO2(g)O2(g)H>0，为吸热反应，正反应是气体物质的量增大的反应，B符合；4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H<0，正反应是气体物质的量增大的反应，但为放热反应，C不符合；H2(g)CO(g)C(s)H2O(g)H>0，为吸热反应，但正反应是气体物质的量减小的反应，D不符合。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(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系数的关系。以A(g)B(g)C(g)中反应物的转化率A为例说明 解答这类图像题时应注意以下两点：(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。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。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。若为是否使用催化剂，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图甲中，T2>T1，升高温度，A降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。图乙中，p1>p2，增大压强，A升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。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3(2017·郑州一模)一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中发生反应：N2(g)O2(g)2NO(g)。如图中曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化(不改变反应物的量)。下列叙述正确的是() 【导学号：95160233】A曲线a和曲线b表示该反应可能在相同温度下进行B曲线b对应的起始反应条件改变是加入了催化剂C温度T下，该反应平衡前后混合气体的密度不发生变化D温度T下，该反应的平衡常数KC该反应为气体分子数不变的反应，压强对反应限度无影响，则曲线a、b对应的反应只能为在不同温度下进行的反应，A项错误；两种条件下反应达到平衡时N2的浓度不同，说明反应的限度不同，则改变的条件不是加入了催化剂，B项错误；容器体积不变，反应体系中的物质全部为气体，故平衡前后容器中混合气体的密度不变，C项正确；根据三段式可求温度为T时该反应的平衡常数： N2(g)O2(g)2NO(g)起始/(mol·L1)c0 c00转化/(mol·L1)c0c1 c0c12(c0c1)平衡/(mol·L1)c1c12(c0c1)平衡常数K，D项错误。4.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() 【导学号：95160234】AT1<T2，p1<p2，ab>c，正反应为吸热反应BT1>T2，p1<p2，ab<c，正反应为吸热反应CT1<T2，p1>p2，ab<c，正反应为吸热反应DT1>T2，p1>p2，ab>c，正反应为放热反应B由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：温度相同(T1)，但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2>p1；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ab<c。由(T1，p2)和(T2、p2)两条曲线可以看出：压强相同(p2)，但温度为T1时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以T1>T2；温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。恒温线或恒压线图像以反应A(g)B(g)C(g)H<0为例解答这类图像题时应注意以下两点： (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系数的大小关系。如甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线，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。对点训练在密闭容器中，对于可逆反应A3B2C(g)，平衡时C的体积分数(C%)与温度和压强的关系如图所示，下列判断正确的是()AA一定为气体BB一定为气体C该反应是放热反应D若正反应的H<0，则T1>T2B由题图可知，增大压强，平衡正向移动，说明反应物中气体的系数之和大于2，故可推知B一定为气体，A为气态或非气态，A项错误，B项正确；因不知T1、T2的大小，故无法判断反应的热效应，C项错误；若正反应的H<0，则升高温度，C%减小，故应有T1<T2，D项错误。5(2018·武汉模拟)已知(HF)2(g)2HF(g)H>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() 【导学号：95160235】A温度：T1<T2B平衡常数：K(a)K(b)<K(c)C反应速率：vb>vaD当30 g/mol时，n(HF)n(HF)221C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，故温度为T1时的平衡常数大于温度为T2时的平衡常数，再结合温度不变平衡常数不变知，K(b)>K(a)K(c)，B项错误；温度越高，压强越大，反应速率越大，故vb>va，C项正确；设HF为x mol，(HF)2为y mol，当30 g/mol时，有30，解得xy，即n(HF)n(HF)211，D项错误。6.(2017·全国卷，节选)正丁烷(C4H10)脱氢制1­丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJ·mol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJ·mol1反应的H1为_kJ·mol1。如图是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_(填标号)。A升高温度B降低温度C增大压强 D降低压强【解析】由盖斯定律可知，式式式，即H1H2H3119 kJ/mol(242 kJ/mol)123 kJ/mol。由图可知，同温下，x MPa时丁烯的平衡产率高于0.1 MPa时的，根据压强减小平衡向右移动可知，x小于0.1。欲提高丁烯的平衡产率，应使平衡向右移动，该反应的正反应为吸热反应，因此可以通过升高温度的方法使平衡向右移动；该反应为气体体积增大的反应，因此可以通过降低压强的方法使平衡向右移动，所以A、D选项正确。【答案】123小于AD7煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C(s)2H2(g)CH4(g)。在V L的密闭容器中投入a mol碳(足量)，同时通入2a mol H2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是 ()A上述正反应为吸热反应B在4 MPa、1 200 K时，图中X点v(H2)正<v(H2)逆C在5 MPa、800 K时，该反应的平衡常数为D工业上维持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1 000 K，主要是因为前者碳的转化率高AA项，由图观察，温度越高，碳的平衡转化率越大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，正确；B项，X点是未平衡时，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，错误；C项，此时碳转化率为50%C(s)2H2(g)CH4(g)起始物质的量/(mol) a 2a 0转化物质的量/(mol) 0.5a a 0.5a平衡物质的量/(mol) 0.5a a 0.5aK L·mol1 L·mol1，错误；D项，该选择的原因是两者转化率相差不大，但压强增大对设备要求高，能量需求大，错误。几种特殊图像的分析(1)对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正>v逆；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，H<0。(2)对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系中的