2020版高考化学一轮复习 全国卷热考微专题(14)“数形结合”突破化学平衡图象题学案

全国卷热考微专题(14) “数形结合”突破化学平衡图象题

1．明确常见图象类型：

以可逆反应a A(g)＋b B(g)c C(g) ΔH＝Q kJ·mol－1为例。

(1)含量－时间－温度(或压强)图(C%指某产物的质量分数、B%指某反应物的质量分数)。

(曲线m用催化剂，n不用催化剂，或化学计量数a＋b＝c时曲线m的压强大于n的压强)

(T1＜T2，ΔH＞0) (T1

(p1>p2a＋b>c) (p1>p2a＋b

(2)恒压(温)线(如图所示)：该类图象的纵坐标为生成物的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：

（若a＋b>c，则p1> p2> p3ΔH<0）（若T1>T2，

则ΔH＞0，a＋b>c）

(3)几种特殊图象。

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。

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(如下图)。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。

2．熟练两种解题技巧

以可逆反应a A(g)＋b B(g)c C(g)为例说明。

(1)“定一议二”原则。

在化学平衡图象中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量，确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。

如图：

这类图象的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。

(2)“先拐先平，数值大”原则。

在化学平衡图象中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图A)或压强较大(如图B)。

图A 图B

图A表示T2>T1，正反应是放热反应。

图B表示p1c。

(2016·全国卷Ⅱ)丙烯腈(CH2===CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：

(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)

的热化学方程式如下：

①C 3H 6(g)＋NH 3(g)＋32

O 2(g)===C 3H 3N(g)＋3H 2O(g) ΔH ＝－515 kJ·mol －1 ②C 3H 6(g)＋O 2(g)===C 3H 4O(g)＋H 2O(g)

ΔH ＝－353 kJ·mol －1

两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_________________

_______________________________________________________

_____________________________________________________；

有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是__________________

_______________________________________________________

_____________________________________________________；

提高丙烯腈反应选择性的关键因素是______________________。

(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃，低于460 ℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是__________________

_______________________________________________________

______________________________________________________；

高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。

A ．催化剂活性降低

B ．平衡常数变大

C ．副反应增多

D ．反应活化能增大

解析：(1)因为生成的产物丙烯腈和丙烯醛的两个反应均为放热量大的反应，所以它们均可自发进行且热力学趋势大；该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率；由生成丙烯腈的反应条件可知，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂。(2)因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，反应刚开始进行，主要向正反应方向进行，尚未达到平衡状态，460 ℃以前是建立平衡的过程，故低于460 ℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460 ℃时，丙烯腈产率降低，A 项，催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，正确；B 项，平衡常数的大小不影响产率，错误；C 项，根据题意，副产物有丙烯醛，副反应增多导致产率下降，

正确；D项，反应活化能的大小不影响平衡，错误。

答案：(1)两个反应均为放热量大的反应降低温度、降低压强催化剂(2)不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC

[方法指导] 掌握化学平衡图象题解答步骤

第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放热反应，还是吸热反应)等。

第二步：识图象。即识别图象类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。

第三步：想原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。

第四步：巧整合。图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。

1．密闭容器中进行的可逆反应：a A(g)＋b B(g)c C(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( )

A．T1＜T2，p1＜p2，a＋b>c，正反应为吸热反应

B．T1>T2，p1＜p2，a＋b＜c，正反应为吸热反应

C．T1＜T2，p1>p2，a＋b＜c，正反应为吸热反应

D．T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反应为放热反应

解析：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＜c。由(T1，p2)和(T2、p2)两条曲线可以看出：①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；②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。

答案：B

2．有一化学平衡m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是( )