2020届高考化学二轮备考专题辅导与测试:关于化学平衡的图像、图表题分析【要点透析、提升训练】

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(3)含量—时间—温度(压强)图:常见形式有如下几种。(C%指生 成物的质量分数;B%指某反应物的质量分数)
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知识像烛光,能照亮一个人,也能照亮无数的人。--培根
(4)恒压(温)线(如图 3 所示):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 型如下所示:
(2)在温度、压强不变的体系中加入某种气体反应物(或生成物)
的平衡移动问题:
对于 aA(g)
bB(g)+cC(g)或 bB(g)+cC(g)
aA(g),当 T、p 不变时,加入 A 气体,平衡移动的最终结果与原平衡
等效,相当于平衡不移动;而加入 B 或 C,则平衡的移动由浓度决定。
【提升训练】 1.下列四图中,曲线变化情况与所给反应(a、b、c、d 均大于 0)相对应的是
中反应 2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的
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容器
物质的平衡浓
物质的起始浓度/mol·L-1
温度/K
度/mol·L-1
c(H2) c(CO) c(CH3OH) c(CH3OH)

400 0.20 0.10
0
0.080

400 0.40 0.20
0

500
0
0
0.10
0.025
A.该反应的正反应放热
B.达到平衡时,容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大
C.达到平衡时,容器Ⅱ中 c(H2)大于容器Ⅲ中 c(H2)的两倍 D.达到平衡时,容器Ⅲ中的反应速率比容器Ⅰ中的大
解析 容器Ⅰ中,列三段式
2H2(g)+CO(g)
解析 A.根据表格信息,在 500 s 时,c(N2O5)反应掉 0.50 mol·L -1-0.35 mol·L-1=0.15 mol·L-1,则 O2 的浓度为 0.075 mol·L-1, A 项正确;B.该反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,
所以正反应速率先增大后减小,B 项正确;C.该反应是吸热反应,升 高温度,K 增大,所以要使平衡常数增大,改变的条件是升高温度,
(3)在一定温度的条件下,进一步提高 HCl 的转化率的方法是_ 增加反应体系压强、及时除去产物__。(写出 2 种)
(4)在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上,科学家最近采 用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案,主要包括电化学过程和化 学过程,如图所示:
负极区发生的反应有__Fe3++e-===Fe2+,4Fe2++O2+4H+===4Fe3 ++2H2O__(写反应方程式)。电路中转移 1 mol 电子,需消耗氧气
ΔH2=-20 kJ·mol-1
CuO(s)+2HCl(g)===CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1 则 4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_-116__kJ·mol 。 -1
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(2)速率—时间图:如 Zn 与足量盐酸的反应,反应速率随时间的 变化出现如图 2 所示的情况,解释原因:AB 段(v 渐增),因反应为放 热反应,随着反应的进行,温度渐高,导致反应速率增大;BC 段(v 渐小),则主要原因是随反应的进行,溶液中 c(H+)逐渐减小,导致 反应速率减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾,认真分析。
2.特殊图像:如图 4 所示曲线是其他条件不变时,某反应物的 最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线,图中标出的 1、2、3、4 四个 点,表示 v 正>v 逆的点是 3,表示 v 正<v 逆的点是 1,而 2、4 点表示 v 正=v 逆。
★解题归纳 化学平衡图像题的解题技巧
(1)紧扣特征,弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热,体积增 大、减小还是不变 ,有无固体、纯液体物质参与反应等。
解析 A 选项,温度高斜率大,SO3 的含量低,错误;B 选项,压 强增大,平衡正向移动,正反应速率增大的比逆反应速率快,错误; C 选项,作一条垂线,可知压强相同时,温度越高 N2O4 的物质的量分 数越小,符合升高温度平衡右移;温度相同时,压强越大,N2O4 的物 质的量分数越大,符合增大压强平衡左移,正确;D 选项,恒压时投 入 CO2,反应速率、转化率均相同;恒容投入 3 mol CO2 时,压强大,
(2)先拐先平,在含量(转化率)-时间曲线中,先出现拐点的则 先达到平衡,说明该曲线反应速率快,表示温度较高、有催化剂、压 强较大等。
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(3)定一议二,当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨
论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线。
(4)三步分析法,一看反应速率是增大还是减小;二看 v 正、v 逆 的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
平衡右移,容器Ⅱ中的转化率比Ⅰ中大,错误;C 项中,容器Ⅱ中,
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增大压强,平衡向右移动,平衡时 c(H2)要小于Ⅰ中 c(H2)的 2 倍;Ⅲ 和Ⅰ比较,平衡时Ⅲ中 c(H2)>Ⅰ中 c(H2)的 2 倍,错误;D 项中,Ⅲ 中温度为 500 K,Ⅰ中温度为 400 K,温度越高,反应速率越快,正 确。
_5.6__L(标准状况)。
[解析] (1)由题给 HCl 平衡转化率随温度变化的关系图可知,
随温度升高,HCl 平衡转化率降低,则此反应为放热反应,温度越高,
平衡常数越小,即 K(300 ℃)大于 K(400 ℃)。结合题图可知,
c(HCl)∶c(O2)=1∶1、400 ℃时 HCl 的平衡转化率为 84%,列出三 段式:
可知反应平衡常数 K(300 ℃)_大于__K(400 ℃)(填“大于”或
“小于”)。设 HCl 初始浓度为 c0,根据进料浓度比 c(HCl)∶c(O2) =1∶1 的数据计算 K(400 ℃)=__(1-(00..8442))42××((10-.402.)22 1)c0__(列出
计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产
★方法技巧
(1)建模法分析化学平衡
当容器Ⅱ中的投料量是容器Ⅰ中的 n 倍时,可通过建模思想来进
行考虑。
一般解题步骤[以 PCl5(g) ①建模:构建容器Ⅰ的模型:
PCl3(g)+Cl2(g)为例]:
pⅠ(始)
pⅠ(平)
恒容

1 mol PCl5 ――→ PCl5 M%
②解模:将容器Ⅱ进行拆分,构建新的模型(用实线箭号表示状
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——关于化学平衡的图像、图表题分析
【知识回顾】
1.常见图像
(1)浓度—时间图:此类图像能说明平衡体系中各组分在反应过
程中的浓度变化情况。如 A+B
AB 反应情况如图 1 所示,解
该类图像题要注意各物质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同,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。
4HCl(g) + O2(g) === 2Cl2(g) + 2H2O(g)
起始 c0
c0
0
0
转化 0.84c0
0.21c0
0.42c0
0.42c0
平衡 (1-0.84)c0 (1-0.21)c0 0.42c0
0.42c0
则 K(400 ℃)=cc24((CHlC2)l·)·c2c((HO2O2))=(1-(00..8442))42××((10-.402.)22 1)c0;进料
答案 AD 4.一定条件下,CH4 与 H2O(g)发生反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)。设起始nn((HC2HO4))=Z,在恒压下,平衡时φ (CH4)的体积 分数与 Z 和 T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是
A.该反应的焓变ΔH>0 B.图中 Z 的大小为 a>3>b C.图中 X 点对应的平衡混合物中nn((HC2HO4))=3 D.温度不变时,图中 X 点对应的平衡在加压后φ (CH4)减小 解析 A.根据图示知温度越高,CH4 的体积分数越小,说明平衡 向右移动,所以该反应的焓变ΔH>0,正确;B.相同条件下 Z 越大, 平衡时 CH4 的体积分数越小,所以图中 Z 的大小为 b>3>a,错误; C.起始时nn((HC2HO4))=3,反应过程中 H2O 和 CH4等量减小,所以平衡时nn((HC2HO4)) >3,错误;D.温度不变时,加压平衡逆向移动,甲烷的体积分数增 大,错误。
态变化的方向,用虚线箭号表示虚拟的过程):
最后将虚拟出的两个平衡状态进行加压,把体积较大的平衡状态 转化为体积较小的平衡状态。即容器Ⅱ的反应相当于在虚拟容器的基 础上增大压强,平衡逆向移动,容器Ⅱ相对于容器Ⅰ,PCl5 的体积分 数增大。
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浓度比 c(HCl)∶c(O2)过低会使 O2 和 Cl2 分离的能耗较高,过高则会 造成 HCl 转化率较低。(2)将已知热化学方程式依次编号为①、②、
③,根据盖斯定律,由(①+②+③)×2 得 4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g) +2H2O(g) ΔH=-116 kJ·mol-1。(3)题述反应是气体体积减小的
C 项正确;D.由于 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g)是气体体积变小的反 应,体积压缩为原来一半时,平衡要逆向移动,N2O5 的浓度比原来双 倍还要多,压缩前 c(N2O5)= 2.50 mol·L-1,则压缩后 c(N2O5)>5.00 mol·L-1,D 项错误。
答案 D
3.(双选)一定温度下,在 3 个体积均为 1.0 L 的恒容密闭容器
起始浓度(mol·L-1):
0.20 0.10
CH3OH(g) 0
转化浓度(mol·L-1):
0.16 0.08
0.08
平衡浓度(mol·L-1):
0.04 0.02
0.08
容器Ⅲ中,列三段式
2H2(g)+CO(g)
起始浓度(mol·L-1):
0 0 0.10
CH3OH(g)
转化浓度(mol·L-1):
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反应速率快,但平衡左移,转化率降低,错误。
答案 C
2.N2O5 是一种新型硝化剂,在一定温度下可发生以下反应:
2N2O5(g)
4NO2(g)+O2(g) ΔH>0。一定温度时,向密闭容器
中通入 N2O5,部分实验数据见下表:
时间/s
0
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答案 A 8.(2019·全国Ⅲ,28)近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯 气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化 为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题: (1)Dearon 发明的直接氧化法为:4HCl(g)+O2(g)===2Cl2(g)+ 2H2O(g)。如图为刚性容器中,进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)分别等于 1∶ 1、4∶1、7∶1 时 HCl 平衡转化率随温度变化的关系:
500 1 000 1 500
c(N2O5)/mol·L-5
下列说法中错误的是
A.500 s 时 O2 的浓度为 0.075 mol·L-1
B.平衡后,升高温度,正反应速率先增大后减小
C.平衡后,要使平衡常数增大,改变的条件是升高温度
D.1 000 s 时将容器的体积缩小一半,重新达到平衡时 0.25 mol·L -1<c(N2O5)<0.50 mol·L-1
物分离的能耗。进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)过低、过高的不利影响分 别是_O2 和 Cl2 分离能耗较高__、_HCl 转化率较低__。
(2)Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行:
1 CuCl2(s)===CuCl(s)+2Cl2(g)
ΔH1=83 kJ·mol-1
1
1
CuCl(s)+2O2(g)===CuO(s)+2Cl2(g)
0.15 0.075 0.075
平衡浓度(mol·L-1):
0.15 0.075 0.025
A 项中,KⅠ=0.0402.×080.02=2 500,KⅢ=0.1502.×0205.075≈14.82,由
Ⅰ、Ⅲ比较,温度升高平衡向左移动,所以正反应为放热反应,正确;
B 项中,容器Ⅱ相当于在容器Ⅰ的基础上压缩容器体积,压强增大,
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