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1、图像问题的系统思维【学习目标】1、掌握解答化学平衡图像题的一般方法;2、总结归纳几种常见的有关化学平衡的图像类型。 【要点梳理】图像题是化学反应速率和化学平衡部分的重要题型。这类题可以全面考查各种条件对化学反应速率和化学平衡的影响,具有很强的灵活性和综合性。该类题型的特点是:图像是题目的主要组成部分,把所要考查的知识寓于坐标曲线上,简明、直观、形象,易于考查学生的观察能力、类比能力和推理能力。当某些外界条件改变时,化学反应速率或有关物质的浓度(或物质的量、百分含量、转化率等)就可能发生变化,反映在图像上,相关的曲线就可能出现渐变(曲线是连续的)或突变(出现断点)。解答化学平衡图像题必须抓住化学
2、程式及图像的特点。析图的关键在于对“数”、 “形” 、“义” 、“性”的综合思考,其重点是弄清“四点”(起点、交点、转折点、终点)及各条线段的化学含义,分析曲线的走向,发现图像隐含的条件,找出解题的突破口。 要点一、解答化学平衡图像题的一般方法:化学平衡图像题,一是以时间为自变量的图像;二是以压强或温度为自变量的图像。从知识载体角度看,其一判断化学平衡特征;其二应用勒夏特列原理分析平衡移动过程;其三逆向思维根据图像判断可逆反应的有关特征;其四综合运用速率与平衡知识进行有关计算。确定横、纵坐标的含义。分析反应的特征:正反应方向是吸热还是放热、气体体积是增大还是减小或不变、有无固体或纯液体物质参与
3、反应等。分清因果,确定始态和终态;必要时可建立中间态以便联系始、终态(等效模型)。关注起点、拐点和终点,分清平台和极值点,比较曲线的斜率,把握曲线的变化趋势,抓住“先拐先平数值大”。控制变量:当图像中有三个变量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量之间的关系。最后检验结论是否正确。要点二、常见化学平衡图像归纳:【高清课堂:提升训练三图像问题的系统思维】例:对于反应mA (g)+nB (g)pC (g)+qD (g),若m+np+q且H0。1v-t图像 2v-p(T)图像3c-t图像 4c-p(T)图像【典型例题】类型一:速率-时间的图像例1右图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图
4、,下列叙述与示意图不相符合的是( )A反应达平衡时,正反应速率和逆反应速率相等B该反应达到平衡态后,增大反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态C该反应达到平衡态后,减小反应物浓度,平衡发生移动,达到平衡态D同一反应物在平衡态和平衡态时浓度不相等【答案】C【解析】可逆反应达到平衡时,v正v逆0,A符合示意图;同一反应物在不同的平衡态下浓度不相等,只有在同一平衡态下浓度才会保持不变,D符合示意图;观察示意图可知,平衡态到平衡态,正反应速率和逆反应速率都增大了,所以绝对不会是减小反应物浓度造成的,C肯定不符合示意图。【总结升华】化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应,正反应和逆反应的速率相等,反应混合
5、物中各组分的浓度保持不变的状态。增大浓度,反应速率增大,减小浓度,反应速率减小。举一反三:【变式1】对于达平衡的可逆反应XY WZ,增大压强,则正、逆反应速度(v)的变化如图,分析可知X、Y、Z、W的聚集状态可能是:( )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【答案】CD【解析】由图像知,增大压强,则正、逆反应速度均增大,正反应速率增大较多,则平衡势必向右移动,正反应应是体积减小的反应。类型二:浓度(含量)-时间的图像例2、在密闭容器中进行如下反应:H2(g) I2(g)2HI(g),在温
6、度T1和T2时,产物的量与反应时间的关系如下图所示,符合图示的正确判断是( )AT1T2,H0 BT1T2,H0CT1T2,H0 DT1T2,H0【答案】D【解析】根据”先拐先平”原则,先拐的到达平衡的时间短,对应的反应速率快,温度高。根据T2曲线先达到平衡说明T2高于T1,而T2时HI的含量低于T1时的含量,说明该反应为放热反应。显然D正确。【总结升华】借助图象考查化学平衡问题,是近年来备受高考青睐的一种命题形式。解题的主要策略有:先根据”先拐先平”原则,判断出曲线对应的温度或压强的大小。”先拐先平”即先拐的说明达到平衡所需的时间短,对应的化学反应速率快,对应的温度或压强大。固定其中的一个因
7、素(温度或压强),然后讨论另一个因素与化学平衡中的参量(百分含量、体积分数、平均相对分子质量)的变化关系,从而判断出该反应为放热反应或吸热反应、反应前后气体体积的大小关系。举一反三:【变式1】可逆反应 mA(s) nB(g) eC(g)fD(g) ,反应过程中,当其它条件不变时,C的百分含量(C)与温度(T)和 压强(P)的关系如下图:下列叙述正确的是( )A、达平衡后,加入催化剂则C增大B、达平衡后,若升温,平衡左移C、化学方程式中 ne+f D、达平衡后,增加A的量有利于平衡向右移动 【答案】B【变式2】已知反应2SO2(g)O2(g) 2SO3(g);H0,向某体积恒定的密闭容器中按体积
8、比21充入SO2和O2,在一定条件下发生反应。下图是某物理量(Y)随时间(t)变化的示意图(图中T表示温度),Y可以是( )ASO2的转化率 B混合气体的密度C密闭容器内的压强 DO2的体积分数【答案】A【高清课堂:提升训练三图像问题的系统思维】【变式3】对于密闭容器中的反应:N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g),H 0【答案】C【解析】根据示意图,在压强不变的情况下,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,H0;逆反应为放热反应,H0;所以A,D错误。同样,在温度不变的情况下,随着压强的减小,Z的体积分数增大,即随着压强的减小,
9、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正确。【变式2】在一定条件下,固定容积的密闭容器中发生如下反应:2NO2(g)O2(g) + 2NO(g) H0, 达到平衡。当改变其中一个条件X,Y随X的变化符合图中曲线的是( ) A. 当X表示温度时,Y表示NO2的物质的量B. 当X表示压强时,Y表示NO2的转化率C. 当X表示反应时间时,Y表示混合气体的密度D. 当X表示NO2的物质的量时,Y表示O2的物质的量答案:AB【答案】AB【解析】若X表示温度,则随温度升高,平衡向正反应方向移动,NO2物质的量减少,A正确;若X表示压强,则随压强增大,平衡向逆反应方向移动,NO2转化率减小,B正确;若X表示反应时间,混合气体的密度应保持一条直线不变,C错误;若X表示NO2的物质的量,则随固定容器中NO2物质的量增加,O2的物质的量也应在一定的限度内增加,D错误,故选AB。南洋兄弟烟草公司是以粤商简照南、简玉阶兄弟为主体,南洋华侨集资创办的在旧中国最大的一家民族资本烟草企业。简照南、简玉阶兄弟原在香港经营怡兴泰商号、贩运土洋新货于日本、香港、泰国之间,数年后积余资本3万多元。5