高中化学平衡难点突破化学平衡与平衡图像附解析.docx
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高中化学平衡难点突破化学平衡与平衡图像附解析
【知识精讲】
平衡图像一般有两种,折线图一般是转折点往后才达到平衡状态,注意转折点的横坐标和纵坐标,横坐标表示达到平衡所需的时间,时间越短,反应速率越快,温度或压强越高。
纵坐标表示达到平衡时的转化率或百分含量,抓住量的变化,找出平衡移动的方向,利用勒夏特列原理解题。
曲线图。
在曲线上的点表示平衡点,关注曲线图的走势,有多个变量时,注意控制变量。
示例反应:
mA(g)+nB(g)hC(g)+qD(g) ΔH
1.转化率-时间-温度(压强)图:
p一定时,ΔH<0 T一定时,m+n>h+q
T一定时,m+n 2.含量-时间-温度(压强)图: 这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度(压强)下对时间的关系,解题时要注意,一定条件下物质含量不再改变是化学反应达到平衡的特征。 p一定时,ΔH>0 p一定时,ΔH>0 T一定时,m+n>h+q T一定时,m+n>h+q 3.转化率-温度-压强图: m+n>h+q,ΔH>0 m+n 4.含量-温度-压强图: m+n>h+q,ΔH>0 m+n m+n>h+q,ΔH<0 m+n>h+q,ΔH>0 【经典例析】 例1. (1)可逆反应: aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH=Q。 根据下图回答: ①p1 p2; ②a+b c+d;③T1 T2; ④ΔH 0。 (2)可逆反应: 2A(g)+B(g)2C(g) ΔH=Q,平衡时C的百分含量、B的转化率与温度、压强的关系满足下图,根据图像回答: ①p1 p2; ②ΔH 0。 ③图中标出的1、2、3、4四个点表示v(正)>v(逆)的点是 。 (3)某密闭容器中发生如下反应: X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH<0。 下图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。 ①t2、t3、t5时刻改变的条件依次是 、 、 。 ②Z的百分含量最低的时间是 。 (4)将物质的量均为3.00mol的物质A、B混合于5L容器中,发生如下反应: 3A+B2C。 在反应过程中C的物质的量分数随温度变化如右图所示: ①T0对应的反应速率v(正) (填“>”、“<”或“=”)v(逆)。 ②此反应的正反应为 (填“吸”或“放”)热反应。 (5)在一容积为2L的恒容密闭容器内加入0.4molA和0.6molB,一定条件下发生反应2A(g)+B(g)2C(g),反应中C的物质的量浓度变化情况如下图。 在第5min时,将容器的体积缩小一半后,若在第8min达到新的平衡时A的总转化率为75%,请在上图中画出第5min到新平衡时C的物质的量浓度的变化曲线。 解析: (1)①p2先达到平衡,p2压强大,反应速率快。 ②由p1到p2,增大压强,A的转化率降低,平衡逆向移动,a+b ③T1先达到平衡,T1温度高。 ④T2到T1,升高温度,A的含量减小,平衡正向移动,正反应吸热。 (2)①根据反应可知,增大压强,平衡正向移动,C的百分含量增大,所以p1 ②根据图像,温度升高,C的百分含量减小,平衡逆向移动,所以正反应是放热反应,ΔH<0。 ③曲线是平衡曲线,2、4是平衡点,1与平衡状态相比,B的转化率偏高,要达到平衡状态,反应逆向进行,v(逆)>v(正),3与之相反。 (3)①t2时刻,v(正)与v(逆)同等倍数的增大,平衡不移动,因而改变的条件应该是使用了催化剂;t3时刻,v(正)与v(逆)同时减小,且v(逆)>v(正),平衡逆向移动,结合反应可知改变的条件是减小压强;t5时刻,v(正)与v(逆)同时增大,且v(逆)>v(正),平衡逆向移动,结合反应可知改变的条件是升高温度。 ②根据平衡移动的方向可知,Z的百分含量最低的时间段应该是t6。 (4)①T0点应该刚达到平衡,此时v(正)=v(逆)。 ②从T0往后,升高温度,C%减小,平衡逆向移动,正反应是放热反应。 (5)第5min时,将容器的体积缩小一半后,c(C)立即变为原来的2倍,即变为0.2mol•L-1,然后因为压强增大,平衡正向移动,c(C)继续增大。 由图可知,5min达平衡时,A转化了0.2mol,A总共转化0.4mol×75%=0.3mol,故5~8minA转化了0.1mol, 2A(g) + B(g) 2C(g) 起始/mol•L-1: 0.2 0.5 0.2 转化/mol•L-1: 0.1 0.05 0.1 平衡/mol•L-1: 0.1 0.45 0.3 第8min达到新的平衡时,c(C)=0.3mol•L-1。 答案: (1)①< ②< ③> ④> (2)①< ②< ③3 (3)①使用催化剂 减小压强 升高温度 ②t6 (4)①= ②放(5) 例2.向一体积不变的密闭容器中充入2molA、0.6molC和一定量的B三种气体,一定条件下发生反应: 2A(g)+B(g)3C(g),各物质的浓度随时间变化的关系如左图所示,其中t0~t1阶段c(B)未画出。 右图为反应体系中反应速率随时间变化的情况,且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。 (1)若t1=15min,则t0~t1阶段以C的浓度变化表示的反应速率v(C)= 。 (2)t3时改变的条件为 ,B的起始物质的量为 。 (3)t4~t5阶段,若A的物质的量减少了0.01mol,而此阶段中反应体系吸收能量为akJ,写出此条件下该反应的热化学方程式: 。 (4)请在下图中定性画出工业合成NH3中H2的逆反应速率(v)随时间(t)变化关系的图像。 (其相应的变化特点: t1达到平衡,t2降温,t3又达到平衡,t4增大压强,t5再次达到平衡) 解析: (1)15min内,以C浓度变化表示的反应速率为v(C)= =0.02mol•L-1•min-1。 (2)t2~t3和t3~t4这两段平衡不移动,则只能是压强和催化剂影响,t2~t3的平衡比原平衡的速率要快,而t3~t4的速率又变慢,因为改变不同条件,则t2~t3应是加催化剂,t3~t4段为减压或取出部分平衡混合气体;A的变化量为0.2mol•L-1,C的变化量为0.3mol•L-1,则B的变化量为0.1mol•L-1,起始2molA所对应的浓度为1mol•L-1,则体积为2L,故B的起始物质的量n(B)=(0.1mol•L-1+0.4mol•L-1)×2L=1.0mol。 (3)0.01molA完全反应吸收akJ热量,则2molA完全反应吸收200akJ热量,所以热化学方程式为2A(g)+B(g)3C(g) ΔH=+200akJ•mol-1。 (4)t1达到平衡,则H2的逆反应速率不变;t2降温,则H2的逆反应速率降低,平衡正向移动,逆反应速率又慢慢增大;t3又达到平衡,H2的逆反应速率不变;t4增大压强,H2的逆反应速率增大,平衡正向移动,逆反应速率又慢慢增大;t5再次达到平衡,H2的逆反应速率不变。 据此画出图像。 答案: (1)0.02mol•L-1•min-1 (2)减小压强(或取出部分平衡混合气体) 1.0mol (3)2A(g)+B(g)3C(g) ΔH=+200akJ•mol-1(4)
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