1、專題講座四?？妓俾省⑵胶鈭D像識(shí)圖策略一、常規(guī)圖像分類突破1速率時(shí)間圖像(1)當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后，若某一時(shí)刻外界條件發(fā)生改變，都可能使速率時(shí)間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況，根據(jù)出現(xiàn)“斷點(diǎn)”前后的速率大小，即可對(duì)外界條件的變化情況作出判斷。如圖：t1時(shí)刻改變的條件可能是使用了催化劑或增大壓強(qiáng)(僅適用于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng))。(2)“漸變”類vt圖像圖像分析結(jié)論t1時(shí)v正突然增大，v逆逐漸增大；v正v逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)其他條件不變，增大反應(yīng)物的濃度t1時(shí)v正突然減小，v逆逐漸減小；v逆v正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)物的濃度t1時(shí)v逆突然增大，v正逐漸

2、增大；v逆v正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)其他條件不變，增大生成物的濃度t1時(shí)v逆突然減小，v正逐漸減小；v正v逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)其他條件不變，減小生成物的濃度(3)利用圖像“斷點(diǎn)”判斷影響速率的外因圖像t1時(shí)刻所改變的條件溫度升高降低升高降低正反應(yīng)為放熱的反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱的反應(yīng)壓強(qiáng)增大減小增大減小正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)應(yīng)用體驗(yàn)在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N23H22NH3H0，達(dá)到平衡后，只改變某一個(gè)條件時(shí)，反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)處于平衡狀態(tài)的時(shí)間段是_(填字母，下同)。At0t1Bt1t2Ct2t3Dt3t4 Et

3、4t5 Ft5t6(2)判斷t1、t3、t4時(shí)刻分別改變的一個(gè)條件。A增大壓強(qiáng) B減小壓強(qiáng) C升高溫度D降低溫度 E加催化劑 F充入氮?dú)鈚1時(shí)刻_；t3時(shí)刻_；t4時(shí)刻_。(3)依據(jù)(2)中的結(jié)論，下列時(shí)間段中，氨的百分含量最高的是_。At0t1 Bt2t3Ct3t4 Dt5t6(4)如果在t6時(shí)刻，從反應(yīng)體系中分離出部分氨，t7時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出反應(yīng)速率的變化曲線。答案(1)ACDF(2)CEB(3)A(4)解析(1)根據(jù)圖示可知，t0t1、t2t3、t3t4、t5t6時(shí)間段內(nèi)，v正、v逆相等，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。(2)t1時(shí)，v正、v逆同時(shí)增大，且v逆增大得更快，平衡向逆反應(yīng)

4、方向移動(dòng)，所以t1時(shí)改變的條件是升溫。t3時(shí)，v正、v逆同時(shí)增大且增大量相同，平衡不移動(dòng)，所以t3時(shí)改變的條件是加催化劑。t4時(shí)，v正、v逆同時(shí)減小，但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以t4時(shí)改變的條件是減小壓強(qiáng)。(3)根據(jù)圖示知，t1t2、t4t5時(shí)間段內(nèi)平衡均向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NH3的含量均比t0t1時(shí)間段的低，所以t0t1時(shí)間段內(nèi)NH3的百分含量最高。(4)t6時(shí)刻分離出部分NH3，v逆立刻減小，而v正逐漸減小，在t7時(shí)刻二者相等，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，據(jù)此可畫出反應(yīng)速率的變化曲線。2濃度(轉(zhuǎn)化率、百分含量)時(shí)間圖像(1)識(shí)圖技巧分析反應(yīng)由開始(起始物質(zhì)相同時(shí))達(dá)到平衡所用時(shí)間的長短可推知反應(yīng)條件的

5、變化。若為溫度變化引起，溫度較高時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡所需時(shí)間短。若為壓強(qiáng)變化引起，壓強(qiáng)較大時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡所需時(shí)間短。若為是否使用催化劑，使用適宜催化劑時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡所需時(shí)間短。(2)應(yīng)用舉例濃度時(shí)間如A(g)B(g)AB(g)含量時(shí)間溫度(壓強(qiáng))(C%指產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，B%指某反應(yīng)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù))3恒壓(或恒溫)線(表示反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，c表示反應(yīng)物的平衡濃度)圖，若p1p2p3，則正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，H0；圖，若T1T2，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。4幾種特殊圖像對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，M點(diǎn)前，表示從反應(yīng)物開始，v正v逆；M點(diǎn)為剛達(dá)到平衡點(diǎn)(如下圖)；M點(diǎn)后為平衡受溫度的

6、影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故正反應(yīng)H0。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)(如下圖)。L線的左上方(E點(diǎn))，A的百分含量大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系的A的百分含量，所以，E點(diǎn)v正v逆；則L線的右下方(F點(diǎn))，v正v逆。應(yīng)用體驗(yàn)1某化學(xué)科研小組研究在其他條件不變時(shí)，改變某一條件對(duì)化學(xué)平衡的影響，得到如下變化規(guī)律(圖中p表示壓強(qiáng)，T表示溫度，n表示物質(zhì)的量)。根據(jù)以上規(guī)律判斷，下列結(jié)論正確的是()A反應(yīng)：H0，p2p1B反應(yīng)：H0，T10，T2T1或H0，T2T1D反應(yīng)：HT1答案C2在容積均為1 L的三個(gè)密閉容器中，分別放

7、入鐵粉并充入1 mol CO，控制在不同溫度下發(fā)生反應(yīng)Fe(s)5CO(g)Fe(CO)5(g)，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到5 min時(shí)，測(cè)得CO的體積分?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A反應(yīng)進(jìn)行到5 min時(shí)，b容器中v正v逆B正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，平衡常數(shù)：K(T1)K(T2)Cb中v正大于a中v逆D反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率：bca答案C3在一恒容的密閉容器中充入0.1 molL1 CO2、0.1 molL1CH4，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g)，測(cè)得CH4平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)關(guān)系如圖，下列有關(guān)說法不正確的是()A上述反應(yīng)的Hp3p2p1C1 100

8、 時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)約為1.64D壓強(qiáng)為p4時(shí)，在y點(diǎn)：v正v逆答案A解析p1、p2、p3、p4是四條等壓線，由圖像可知，壓強(qiáng)一定時(shí)，溫度越高，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越高，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，H0，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，壓強(qiáng)越高，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率越小，故壓強(qiáng)p4p3p2p1，B項(xiàng)正確；壓強(qiáng)為p4、溫度為1 100 時(shí)，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為80.00%，故平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為c(CH4)0.02 molL1，c(CO2)0.02 molL1，c(CO)0.16 molL1，c(H2)0.16 molL1，即平衡常數(shù)K1.64，C項(xiàng)正確；壓強(qiáng)為p4時(shí)，y點(diǎn)未達(dá)到平衡，此時(shí)v正v逆，

9、D項(xiàng)正確。二、復(fù)雜化學(xué)平衡圖像分類突破【題型特點(diǎn)】化學(xué)平衡圖像題，除以常規(guī)圖像形式(如ct圖、含量時(shí)間溫度圖、含量時(shí)間壓強(qiáng)圖、恒壓線圖、恒溫線圖等)考查平衡知識(shí)外，又出現(xiàn)了很多新型圖像。這些圖像常與生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題相結(jié)合，從反應(yīng)時(shí)間、投料比值、催化劑的選擇、轉(zhuǎn)化率等角度考查。圖像形式看似更加難辨，所涉問題看似更加復(fù)雜，但只要仔細(xì)分析，抓住圖像中的關(guān)鍵點(diǎn)(常為最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn))、看清橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)代表的條件、弄清曲線的變化趨勢(shì)，即可將復(fù)雜圖像轉(zhuǎn)化為常規(guī)圖像。進(jìn)而運(yùn)用化學(xué)平衡知識(shí)進(jìn)行解答即可。1轉(zhuǎn)化率投料比溫度圖像例1將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為甲醚的反應(yīng)原理為2CO2(g)6H2(g)C

10、H3OCH3(g)3H2O(g)已知在壓強(qiáng)為a MPa下，該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率見下圖：此反應(yīng)_(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比n(H2)/n(CO2)，則K將_(填“增大”“減小”或“不變”)。解析當(dāng)投料比一定時(shí)，溫度越高，CO2的轉(zhuǎn)化率越低，所以升溫，平衡左移，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，不隨投料比的變化而變化。答案放熱不變2根據(jù)圖像判斷投料比例2采用一種新型的催化劑(主要成分是CuMn合金)，利用CO和H2制備二甲醚(DME)。主反應(yīng)：2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)副反應(yīng)：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2

11、(g)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)測(cè)得反應(yīng)體系中各物質(zhì)的產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率與催化劑的關(guān)系如圖所示。則催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為_時(shí)最有利于二甲醚的合成。解析由圖可知當(dāng)催化劑中n(Mn)/n(Cu)約為2.0時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率最大，生成的二甲醚最多。答案2.03廢物回收及污染處理圖像例3(1)一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對(duì)燃煤煙氣進(jìn)行回收。反應(yīng)為2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(l)H270 kJmol1其他條件相同、催化劑不同，SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如圖1，F(xiàn)e2O3和NiO作催化劑均能使SO2的轉(zhuǎn)化率達(dá)到最高，不考慮催化劑價(jià)格因素，選擇Fe2

12、O3的主要優(yōu)點(diǎn)是_。某科研小組用Fe2O3作催化劑。在380 時(shí)，分別研究了n(CO)n(SO2)為11、31時(shí)SO2轉(zhuǎn)化率的變化情況(圖2)。則圖2中表示n(CO)n(SO2)31的變化曲線為_。(2)目前，科學(xué)家正在研究一種以乙烯作為還原劑的脫硝(NO)原理，其脫硝機(jī)理示意圖如圖3，脫硝率與溫度、負(fù)載率(分子篩中催化劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù))的關(guān)系如圖4所示。寫出該脫硝原理總反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。為達(dá)到最佳脫硝效果，應(yīng)采取的條件是_。(3)汽車使用乙醇汽油并不能減少NOx的排放，這使NOx的有效消除成為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題。某研究小組在實(shí)驗(yàn)室以AgZSM5為催化劑，測(cè)得NO轉(zhuǎn)化為N2的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化情

13、況如圖5所示。若不使用CO，溫度超過775 K，發(fā)現(xiàn)NO的分解率降低，其可能的原因是_；在n(NO)/n(CO)1的條件下，應(yīng)控制的最佳溫度在_左右。答案(1)Fe2O3作催化劑時(shí)，在相對(duì)較低溫度可獲得較高的SO2轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約能源a(2)6NO3O22C2H43N24CO24H2O350 、負(fù)載率3.0%(3)NO分解反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度不利于分解反應(yīng)進(jìn)行870 K1臭氧在煙氣脫硝中的反應(yīng)為2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g)。若此反應(yīng)在恒容密閉容器中進(jìn)行，相關(guān)圖像如下，其中對(duì)應(yīng)分析結(jié)論正確的是()AB平衡后升溫，NO2含量降低02 s內(nèi)，v(O3)0.2 molL1s1C

14、Dv正：b點(diǎn)a點(diǎn)b點(diǎn)：v逆v正恒溫，t1時(shí)再充入O3答案C解析由圖可知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡后升高溫度，NO2含量升高，A項(xiàng)錯(cuò)誤；02 s內(nèi)，v(O3)0.1 molL1s1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；NO2含量相同時(shí)，升高溫度，速率增大，v正：b點(diǎn)a點(diǎn)，b點(diǎn)反應(yīng)逆向進(jìn)行，故v逆v正，C項(xiàng)正確；t1時(shí)再充入O3，平衡正向移動(dòng)，v正v逆，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2在恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2CO2(g)6H2(g)C2H5OH(g)3H2O(g)H。在某壓強(qiáng)下起始時(shí)按不同氫碳比投料(如圖中曲線)，測(cè)得CO2的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是()A該反應(yīng)的H0B氫碳比：C其他條件不變的情況下，增大容器的體積

15、可提高CO2的轉(zhuǎn)化率D若起始CO2的濃度為2 molL1、H2為4 molL1，在圖中曲線氫碳比條件下進(jìn)行，則400 K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值約為1.7答案D解析根據(jù)圖像可知，在氫碳比相等的條件下，隨著溫度的升高，CO2的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，H，則氫碳比：，B錯(cuò)誤；正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，因此其他條件不變的情況下，縮小容器的體積，壓強(qiáng)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可提高CO2的轉(zhuǎn)化率，C錯(cuò)誤；根據(jù)圖像可知，400 K時(shí)曲線中CO2的轉(zhuǎn)化率是50%，這說明消耗CO2 1 molL1，則消耗氫氣3 molL1，生成乙醇和水蒸氣分別是0.5 mol

16、L1、1.5 molL1，剩余CO2和氫氣分別是1 molL1、1 molL1，該溫度下平衡常數(shù)K1.7，D正確。3治理SO2、CO、NOx污染是化學(xué)工作者研究的重要課題。.瀝青混凝土可作為反應(yīng)2CO(g)O2(g)2CO2(g)的催化劑。圖甲表示在相同的恒容密閉容器、相同起始濃度、相同反應(yīng)時(shí)間段下，使用同質(zhì)量的不同瀝青混凝土(型、型)催化時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系。(1)a、b、c、d四點(diǎn)中，達(dá)到平衡狀態(tài)的是_。(2)已知c點(diǎn)時(shí)容器中O2濃度為0.02 molL1，則50 時(shí)，在型瀝青混凝土中CO轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K_(用含x的代數(shù)式表示)。(3)下列關(guān)于圖甲的說法正確的是_(填字母)。A

17、CO轉(zhuǎn)化反應(yīng)的平衡常數(shù)K(b)K(c)B在均未達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，同溫下型瀝青混凝土中CO轉(zhuǎn)化速率比型要大Cb點(diǎn)時(shí)CO與O2分子之間發(fā)生有效碰撞的幾率在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中最大De點(diǎn)轉(zhuǎn)化率出現(xiàn)突變的原因可能是溫度升高后催化劑失去活性.某含鈷催化劑可以催化消除柴油車尾氣中的碳煙(C)和NOx。不同溫度下，將模擬尾氣(成分如表所示)以相同的流速通過該催化劑，測(cè)得所有產(chǎn)物(CO2、N2、N2O)與NO的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果如圖乙所示。模擬尾氣氣體(10 mol)碳煙NOO2He物質(zhì)的量/mol0.0250.59.475n(4)375 時(shí)，測(cè)得排出的氣體中含0.45 mol O2和0.052 5 mol CO2，則Y的

18、化學(xué)式為_。(5)實(shí)驗(yàn)過程中采用NO模擬NOx，而不采用NO2的原因是_。答案(1)bcd(2)(3)BD(4)N2O(5)由于存在反應(yīng)2NO2N2O4，會(huì)導(dǎo)致一定的分析誤差解析(1)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)化率為最大轉(zhuǎn)化率，因此使用同質(zhì)量的不同混凝土催化時(shí)，b、c對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率最大，反應(yīng)達(dá)到平衡，升高溫度，平衡左移，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率減小，所以d點(diǎn)也為對(duì)應(yīng)溫度下的平衡狀態(tài)。(2)假設(shè)一氧化碳的起始濃度為a molL1，其轉(zhuǎn)化率為x，則2CO(g)O2(g)2CO2(g)起始濃度/molL1 a 0變化濃度/molL1 ax ax平衡濃度/molL1 aax 0.02 ax平衡常數(shù)K。(3)該反

19、應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)減小，A錯(cuò)誤；由圖可知，在均未達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，同溫下型瀝青混凝土中CO轉(zhuǎn)化速率比型要大，B正確；反應(yīng)物的濃度越大，分子之間發(fā)生有效碰撞的幾率越大，b點(diǎn)為達(dá)到平衡狀態(tài)的點(diǎn)，一氧化碳的轉(zhuǎn)化率最大，剩余物質(zhì)的濃度最小，有效碰撞幾率不是最大的，C錯(cuò)誤；溫度太高，催化劑可能會(huì)失去活性，催化能力下降，D正確。(4)模擬尾氣中一氧化氮的物質(zhì)的量為0.025 mol,375 時(shí)參與反應(yīng)生成X和Y的一氧化氮的物質(zhì)的量為0.025 mol(8%16%)0.006 mol，模擬尾氣中O2的物質(zhì)的量為0.5 mol，測(cè)得排出的氣體中含0.45 mol O2，說明實(shí)際參與反應(yīng)的氧氣的物質(zhì)的量為0.05 mol，同時(shí)測(cè)得含有0.052 5 mol CO2，根據(jù)氧原子守恒可以知道一氧化二氮的物質(zhì)的量為0.05 mol20.006 mol0.052 5 mol20.001 mol，根據(jù)氮原子守恒可以知道氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為 mol0.002 mol，所以16%對(duì)應(yīng)的是氮?dú)舛?%對(duì)應(yīng)的是一氧化二氮。42015全國卷，28(4)Bodensteins研究了下列反應(yīng)