2025年高中化學(xué)競(jìng)賽圖像分析題專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練（五）一、化學(xué)平衡圖像分析（一）v-t圖像分析在一定溫度下，反應(yīng)N?O?(g)?2NO?(g)的焓變?yōu)棣?，F(xiàn)將1molN?O?充入一恒壓密閉容器中，分析下列示意圖是否能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。對(duì)于v-t圖像，需要關(guān)注正逆反應(yīng)速率的變化趨勢(shì)及是否相等。在反應(yīng)初始階段，正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為0。隨著反應(yīng)進(jìn)行，正反應(yīng)速率逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大，當(dāng)二者相等時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。在恒壓條件下，該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，容器體積會(huì)逐漸增大，各物質(zhì)濃度不斷變化，直至平衡時(shí)濃度不再改變。需要注意的是，圖像中若出現(xiàn)正逆反應(yīng)速率曲線(xiàn)相交且之后保持水平，則可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡。（二）濃度-時(shí)間圖像分析一定溫度下，體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)4NH?(g)＋5O?(g)?4NO(g)＋6H?O(g)，經(jīng)2min后達(dá)到平衡，NH?的濃度減少了0.6mol·L?1。從濃度-時(shí)間圖像中，我們可以直接讀取各物質(zhì)在不同時(shí)間的濃度數(shù)據(jù)。對(duì)于該反應(yīng)，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為濃度。隨著反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)物NH?和O?的濃度逐漸降低，生成物NO和H?O的濃度逐漸升高。達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度不再隨時(shí)間變化。通過(guò)計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)濃度的變化量可以得到反應(yīng)速率，如用NH?表示的反應(yīng)速率為0.6mol·L?1÷2min=0.3mol·L?1·min?1。同時(shí)，根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系，可得出其他物質(zhì)的反應(yīng)速率。此外，由于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)發(fā)生改變，容器內(nèi)壓強(qiáng)也會(huì)隨反應(yīng)進(jìn)行而變化，當(dāng)壓強(qiáng)不再改變時(shí)也可作為反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志之一，但體積不變時(shí)混合氣體的密度始終不變，不能作為平衡判斷依據(jù)。（三）平衡移動(dòng)圖像分析將1molN?和3molH?充入某固定容積的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)N?(g)＋3H?(g)?2NH?(g)ΔH<0并達(dá)到平衡，分析改變不同條件對(duì)平衡移動(dòng)的影響。1.催化劑的影響使用適當(dāng)催化劑，能同等程度地改變正逆反應(yīng)速率，但不會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。在圖像上表現(xiàn)為正逆反應(yīng)速率曲線(xiàn)同時(shí)同等幅度地上升或下降，但交點(diǎn)位置不變，即平衡狀態(tài)不變。2.溫度的影響升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。該反應(yīng)ΔH<0，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，所以升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。在v-t圖像中，升高溫度后，正逆反應(yīng)速率均增大，但逆反應(yīng)速率增大的幅度更大，導(dǎo)致平衡逆向移動(dòng)。在轉(zhuǎn)化率-溫度圖像中，隨著溫度升高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率會(huì)逐漸降低。3.濃度的影響再向容器中充入1molN?和3molH?，相當(dāng)于增大了反應(yīng)物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。在濃度-時(shí)間圖像中，充入反應(yīng)物后，反應(yīng)物濃度瞬間增大，正反應(yīng)速率突然增大，逆反應(yīng)速率逐漸增大，隨后達(dá)到新的平衡。4.壓強(qiáng)的影響向容器中充入氦氣，由于容器容積固定，各物質(zhì)的濃度不變，正逆反應(yīng)速率不變，平衡不移動(dòng)。若在恒壓條件下充入氦氣，容器體積增大，各物質(zhì)濃度減小，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)，即逆反應(yīng)方向。（四）化學(xué)平衡常數(shù)與圖像的結(jié)合已知反應(yīng)式：mX(g)＋nY(？)?pQ(g)＋2mZ(g)，達(dá)到平衡時(shí)c(X)=0.3mol·L?1。其他條件不變，將容器體積縮小到原來(lái)的1/2，重新平衡后c(X)=0.5mol·L?1。首先，容器體積縮小到原來(lái)的1/2，若平衡不移動(dòng)，X的濃度應(yīng)變?yōu)?.6mol·L?1，但實(shí)際重新平衡后c(X)=0.5mol·L?1，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。根據(jù)勒夏特列原理，增大壓強(qiáng)平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)。由此可分析各物質(zhì)的狀態(tài)及化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系。若Y是固體，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)的變化為(p+2m)-m=p+m，由于平衡正向移動(dòng)，所以p+m<m，即p<0，這顯然不可能，所以Y不可能是固體。若Y是氣體，則反應(yīng)前后氣體分子數(shù)的變化為(p+2m)-(m+n)=p+m-n，平衡正向移動(dòng)，所以p+m-n<0，即n>p+m。Z的體積分?jǐn)?shù)等于Z的物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量之比，平衡正向移動(dòng)時(shí)Z的物質(zhì)的量增大，但總物質(zhì)的量變化不確定，所以Z的體積分?jǐn)?shù)變化無(wú)法直接判斷。二、水溶液中的離子平衡圖像分析（一）酸堿中和滴定圖像常溫下，將NaOH溶液滴加到20mL等濃度的某一元酸HA溶液中，測(cè)得混合溶液的pH與粒子濃度比值的負(fù)對(duì)數(shù)的變化關(guān)系圖像。在酸堿中和滴定過(guò)程中，溶液的pH會(huì)隨著NaOH溶液的加入而發(fā)生變化。該圖像的橫坐標(biāo)可能為NaOH溶液的體積或粒子濃度比值的負(fù)對(duì)數(shù)，縱坐標(biāo)為pH。以粒子濃度比值的負(fù)對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo)時(shí)，如-lg[c(A?)/c(HA)]，當(dāng)-lg[c(A?)/c(HA)]=0時(shí)，c(A?)/c(HA)=1，此時(shí)溶液的pH等于HA的pKa。通過(guò)圖像中特殊點(diǎn)的坐標(biāo)可以計(jì)算出HA的電離平衡常數(shù)Ka，其數(shù)量級(jí)可根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定。在分析溶液中離子濃度關(guān)系時(shí)，需結(jié)合電荷守恒和物料守恒。例如，在某點(diǎn)所示溶液中，根據(jù)電荷守恒有c(Na?)+c(H?)=c(A?)+c(OH?)，若溶液呈酸性，則c(H?)>c(OH?)，進(jìn)而可得c(Na?)<c(A?)。另外，酸或堿的電離會(huì)抑制水的電離，而鹽類(lèi)的水解會(huì)促進(jìn)水的電離，所以在不同點(diǎn)溶液中水的電離程度大小關(guān)系也不同，一般在中性點(diǎn)附近水的電離程度較大。（二）難溶電解質(zhì)溶解平衡圖像已知T℃時(shí)，難溶電解質(zhì)X(OH)x和Y(OH)y的飽和溶液中-lgc(X??)或-lgc(Y??)與溶液pH的關(guān)系圖像。對(duì)于難溶電解質(zhì)的溶解平衡，如X(OH)x(s)?X??(aq)+xOH?(aq)，其溶度積Ksp=c(X??)·c(OH?)?。在圖像中，橫坐標(biāo)為pH，縱坐標(biāo)為-lgc(X??)或-lgc(Y??)。根據(jù)pH可以計(jì)算出c(OH?)，進(jìn)而結(jié)合縱坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算Ksp。例如，對(duì)于X(OH)x，在某一pH下，-lgc(X??)=a，則c(X??)=10??mol·L?1，c(OH?)=10?(14-pH)mol·L?1，所以Ksp=10??·(10?(14-pH))?。通過(guò)比較不同難溶電解質(zhì)的Ksp大小，可以判斷它們?cè)谙嗤瑮l件下的溶解能力強(qiáng)弱。三、電化學(xué)圖像分析（一）原電池圖像分析電化學(xué)圖像題中，原電池是常見(jiàn)的考查類(lèi)型，通過(guò)陌生的原電池裝置圖，考查學(xué)生對(duì)原電池原理的理解和應(yīng)用。首先要確定原電池的正負(fù)極，一般根據(jù)電極材料、電子流向、離子移動(dòng)方向等判斷。在圖像中，電子從負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流向正極，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。正極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子。例如，新型燃料電池中，燃料在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)。通過(guò)分析裝置圖中的電極材料、電解質(zhì)溶液及離子交換膜等信息，可以寫(xiě)出電極反應(yīng)式。（二）電解池圖像分析電解池原理及其應(yīng)用也是電化學(xué)圖像分析的重要內(nèi)容。在電解池中，與電源正極相連的為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；與電源負(fù)極相連的為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)。圖像中可能會(huì)展示電解過(guò)程中離子的移動(dòng)方向、電極上的產(chǎn)物等。例如，電解氯化鈉溶液時(shí)，陽(yáng)極產(chǎn)生氯氣，陰極產(chǎn)生氫氣和氫氧化鈉。通過(guò)分析電流強(qiáng)度、電解時(shí)間與產(chǎn)物量之間的關(guān)系圖像，可以計(jì)算電解效率等。另外，離子交換膜的存在會(huì)影響離子的遷移，如陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子通過(guò)，在圖像中需要關(guān)注離子交換膜的類(lèi)型及離子的透過(guò)情況，這對(duì)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)和電解產(chǎn)物的判斷有重要影響。（三）可充電電池圖像分析新型可充電電池的圖像分析需要結(jié)合放電和充電兩個(gè)過(guò)程。放電時(shí)為原電池，充電時(shí)為電解池。放電時(shí)的正極為充電時(shí)的陽(yáng)極，放電時(shí)的負(fù)極為充電時(shí)的陰極。在圖像中，可能會(huì)給出不同狀態(tài)下電池的電壓、電流等參數(shù)隨時(shí)間或其他條件的變化關(guān)系。例如，放電過(guò)程中電池電壓逐漸降低，充電過(guò)程中電壓逐漸升高。通過(guò)分析這些圖像，可以了解電池的性能特點(diǎn)，如容量、循環(huán)壽命等。同時(shí)，根據(jù)放電時(shí)的電極反應(yīng)式可以寫(xiě)出充電時(shí)的電極反應(yīng)式，放電時(shí)的正極反應(yīng)顛倒過(guò)來(lái)即為充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)，放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)顛倒過(guò)來(lái)即為充電時(shí)的陰極反應(yīng)。四、綜合圖像分析題解題策略（一）圖像分析基本步驟看面：看清縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)所代表的物理量，明確圖像所描述的是哪些量之間的關(guān)系?？淳€(xiàn)：觀察線(xiàn)的走向和變化趨勢(shì)，判斷物理量之間是成正比、反比還是其他關(guān)系?？袋c(diǎn)：關(guān)注曲線(xiàn)上的特殊點(diǎn)，如起點(diǎn)、終點(diǎn)、交點(diǎn)和拐點(diǎn)等，這些點(diǎn)往往蘊(yùn)含著重要的信息，如反應(yīng)開(kāi)始、達(dá)到平衡、條件改變等。輔助線(xiàn)：根據(jù)需要運(yùn)用輔助線(xiàn)，如等溫線(xiàn)、等壓線(xiàn)等，幫助分析圖像，理解不同條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響。（二）結(jié)合化學(xué)原理分析在圖像分析過(guò)程中，要緊密結(jié)合化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、水溶液中的離子平衡、電化學(xué)等基本原理。對(duì)于化學(xué)平衡圖像，要運(yùn)用勒夏特列原理判斷平衡移動(dòng)方向；對(duì)于速率圖像，要根據(jù)濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑等因素對(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律進(jìn)行分析；對(duì)于水溶液中的離子平衡圖像，要利用電離平衡常數(shù)、水解平衡常數(shù)、溶度積等常數(shù)以及電荷守恒、物料守恒等關(guān)系進(jìn)行推理；對(duì)于電化學(xué)圖像，要明確原電池和電解池的工作原理，正確判斷電極名稱(chēng)和電極反應(yīng)。（三）規(guī)范答題要點(diǎn)在解答圖像分析題時(shí)，要注意規(guī)范答題。對(duì)于選擇題，要仔細(xì)分析各個(gè)選項(xiàng)，結(jié)合圖像信息和化學(xué)原理進(jìn)行判斷；對(duì)于填空題和簡(jiǎn)答題，要根據(jù)題目要求準(zhǔn)確填寫(xiě)答案，