高中化学图像图表专题.docx

高中化学图像图表专题.docx

《高中化学图像图表专题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学图像图表专题.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中化学图像图表专题

高中化学图像图表专题

一、图象题

对于化学有关图象问题，可按以下的方法进行分析：

1、看图像，认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩。

所谓看图像，是指：

一看轴（即横坐标和纵坐标的意义），二看点（即起点、折点、交点和终点），三看线（即线的走向和变化趋势），四看辅助线（如等温线、等压线、平衡线等），五看量的变化（如温度、浓度、压强、转化率、产率、百分含量等的变化趋势）等，这是解题的基础。

2、紧扣可逆反应的特征，搞清正反应方向是吸热还是放热，体积增大还是减小、不变，有无固体、纯液体物质参加或生成等。

3、看清速率的变化及变化量的大小关系，注意图像的走向是否符合给定的反

应，在条件与变化之间搭桥；也可以根据坐标的数据，判断反应物或生成物在方程式中的系数，或据此求反应速率。

4、看清起点、拐点、终点，注意图像是否经过“原点”，即是否有“0”项，尤其是特殊点的意义，看清曲线的变化趋势。

5、先拐先平。

例如，在转化率-时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。

6、定一议二。

勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图像中有多个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。

7、注意图像题中物质的转化率与百分含量的关系：

某物质的转化率与其“百分数”相反。

（一）化学平衡图像

【例1】．（2011全国II卷28）

反应aA（g）+bB（g）

cC（g）（ΔH＜0）在等容条件下进行。

改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：

回答问题：

（1）反应的化学方程式中，a:

b:

c为_____________;

（2）A的平均反应速率vI（A）、vⅡ（A）、vⅢ（A）从大到小排列次序为_________；

（3）B的平衡转化率αI（B）、αⅡ（B）、αⅢ（B）中最小的是_____,其值是__________;

（4）由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是________________,采取的措施是____________;

（5）比较第Ⅱ阶段反应温度（T2）和第Ⅲ阶段反应温度（T3）的高低：

T2T3（填“>”“<”“=”），判断的理由是_________________________________________;

（6）达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10min后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示第IV阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势（曲线上必须标出A、B、C）。

解析：

由图像知在第Ⅰ阶段达到平衡时A、B、C的浓度变化量分别是1.0、3.0和2.0，所以反应的化学方程式中，a:

b:

c＝）1:

3:

2；由图像可以计算出A的平均反应速率vI（A）、vⅡ（A）、vⅢ（A）分别为2/20、0.36/15和0.12/15，vI（A）、vⅡ（A）、vⅢ（A）从大到小排列次序为vI（A）、vⅡ（A）、vⅢ（A）；同理可以计算出B的平衡转化率αI（B）、αⅡ（B）、αⅢ（B）分别为0.5、0.38和0.19；由第一次平衡到第二次平衡是C的浓度瞬间降低到0，即移走量产物C，平衡向正方应方向移动；第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段相比，反应物浓度降低，生成物浓度增大，平衡向正方应方向移动，因为反应放热，所以是降低了温度；由于反应是一个体积增大的可逆反应，所以扩大容器的体积平衡向逆反应方向移动。

答案：

（1）1:

3:

2

（2）VI（A）VⅡ（A）VⅢ（A）（3）αⅢ（B）19%（4）向正反应方向从反应体系中移出产物C（5）>此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动

【例2】.已知：

①25℃时弱电解质电离平衡数：

Ka（CH3COOH）＝

，Ka（HSCN）＝0.13；难溶电解质的溶度积常数：

Kap（CaF2）＝

②25℃时，

mol·L-1氢氟酸水溶液中，调节溶液pH（忽略体积变化），得到c（HF）、c（F-）与溶液pH的变化关系，如下图所示：

请根据以下信息回答下旬问题：

图2

（1）25℃时，将20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合，实验测得产生的气体体积（V）随时间（t）变化的示意图为图2所示：

反应初始阶段，两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是，反应结束后所得两溶液中，c（CH3COO-）c（SCN-）（填“＞”、“＜”或“＝”）

（2）25℃时，HF电离平衡常数的数值Ka

，列式并说明得出该常数的理由。

（3）

mol·L-1HF溶液与

mol·L-1CaCl2溶液等体积混合，调节混合液pH为4.0（忽略调节混合液体积的变化），通过列式计算说明是否有沉淀产生。

【答案及解析】：

给信息多，可以对信息进行初步分析，也可以根据问题再去取舍信息。

信息分析：

①HSCN比CH3COOH易电离，CaF2难溶。

②F-PH=6,PH=0时以HF存在。

F-与HF总量不变。

问题引导分析（解题分析与答案）：

（1）相同的起始条件，只能是因为两种酸的电离度不同导致溶液中起始反应时H+

浓度不同引起反应速率的不同。

反应结束后，溶质为CH3COONa和NaSCN,因CH3COOH酸性弱于HSCN，故CH3COONa水解程度大，c（CH3COO-）＜c（SCN-）。

（2）HF电离平衡常数Ka=【c（H+）*c（F-）】/c（HF）,其中c（H+）、c（F-）、c（HF）都是电离达到平衡时的浓度，选择中间段图像求解。

根据图像：

PH=4时，c（H+）=10-4，c（F-）=1.6×10-3、c（HF）=4.0×10-4。

Ka=0.4×10-3。

（3）PH=4.0，则c（H+）=10-4,此时：

根据HF电离，产生的c（F-）=1.6×10-3，而溶

液中的c（Ca2+）=2.0×10-4。

c2（F-）×c（Ca2+）=5.12×10-10，5.12×10-10大于Kap（CaF2）＝

，此时有少量沉淀产生。

【教与学提示】：

本题比较全面地考察了电离平衡常数与溶解平衡常数的知识内容。

要求学生会读图，要掌握平衡常数的表达式和含义：

平衡时的溶液中的各种相关离子的浓度。

要理解溶解平衡的含义：

达到饱和溶液时的最大值，大于则沉淀析出，小于则不析出。

明确平衡常数是随温度变化的，不随溶液中的离子浓度的实际值而发生变化。

在平衡常数的教学中，可以设计一个关于化学平衡常数、电离平衡常数、沉淀溶解平衡常数的专题，有比较，有触类旁通地系统地研究和学习平衡常数问题。

练习：

1、T℃时，A气体与B气体反应生成C气体.反应过程中A、B、C浓度变化如图（Ⅰ）所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积百分含量与时间的关系如图（Ⅱ）所示.则下列结论正确的是 （　  ）

A.在（t1+10）min时，保持其它条件不变，增大压强，平衡逆向移动

B.其它条件不变，升高温度，A的转化率一定增大

C.T℃时，若由0.4mol／LA、0.4mol／LB和0.2mol／LC反应，达到平衡后，c（C）仍为0.4mol／L

D.（t1+10）min时，保持压强不变，通入稀有气体，平衡向正反应方向移动

2、对于反应mA（s）+nB（g）

 eC（g）＋fD（g），反应过程中，当其他条件不变时，C在混合气体中的体积分数与T（温度）或p（压强）关系如图所示，下面几种叙述中正确的是（  ）

A.使用催化剂，平衡时C在混合气体中的体积分数增大

B.升温，化学平衡向正反应方向移动

C.化学方程式的化学计量数关系n

D.其他条件不变，增加体系的压强，平衡正向移动

3、电导率是衡量电解质溶液导电能力大小的物理量，根据溶液电导率变化可以确定滴定反应的终点。

下图是KOH溶液分别滴定HCl溶液和CH3COOH溶液的滴定曲线示意图。

下列示意图中，能正确表示用NH3·H2O溶液滴定HCl和CH3COOH混合溶液的滴定曲线的是

（二）化学反应及能量图像

1．（11年上海）据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。

下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是

（三）金属及其化合物相关图像

1、下列实验中产生的现象与对应图形（纵坐标n均表示产生的Al（OH）3的物质的量）不相符的是（）

A．在AlCl3溶液中滴加氨水至过量B．向NaOH溶液中滴加AlCl3至过量

C．向NaAlO2溶液中滴加盐酸至过量D．向H2SO4溶液中加入NaAlO2溶液至过量

2、（10年上海）将0．4gNaOH和1．069

混合并配成溶液，向溶液中滴加0．1mol·

稀盐酸。

下列图像能正确表示加入盐酸的体积和生成

的物质的量的关系的是

3、将0.1mol的镁、铝混合物溶于100mL2mol/LH2SO4溶液中，然后再滴加1mol/LNaOH溶液。

请回答：

⑴若在滴加NaOH溶液的过程中，沉淀质量m随加入NaOH

溶液的体积V变化如右图所示。

当V1＝160mL时，则金属

粉末中n（Mg）＝　　　　　mol，V2＝　　　　　mL。

⑵若在滴加NaOH溶液过程中，欲使Mg2＋、Al3＋刚好沉淀完全，

则滴入NaOH溶液的体积V（NaOH）为 　　　　　　　mL。

⑶若混合物仍为0.1mol，其中Mg粉的物质的量分数为a，用

100mL2mol/L的硫酸溶解此混合物后，再加入450mL1mol/L的NaOH溶液，所得沉淀中无

Al（OH）3。

满足此条件的a的取值范围是：

　　　　　　　　　　。

答案：

⑴0.06；440⑵400⑶1＞a≥0.5

4、在下图中，横坐标为向一定量的某溶液中加入某种物质的量，纵坐标为生成沉淀的量。

从图中，选择适合表中各题要求的序号填入表中

溶液

加（或通入）物质

序号

⑴饱和石灰水

通入过量CO2

⑵AlCl3溶液

加入过量浓氨水

⑶含少量NaOH的NaAlO2溶液

逐滴加入稀盐酸

⑷MgCl2、AlCl3混合溶液

逐滴加入NaOH溶液至过量

⑸NaOH溶液

逐滴加入Al2（SO4）3溶液至过量

⑹稀硫酸溶液

逐滴加入NaAlO2溶液至过量

⑺含少量盐酸的AlCl3溶液

逐滴加入KOH溶液至过量

答案：

⑴A；⑵B；⑶D；⑷E；⑸C；⑹F；⑺G

5、在两份体积相同的NaOH溶液中，分别通入CO2气体，

充分反应后，在所得溶液A、B中分别加入1mol/L的

盐酸，所加盐酸体积（mL）与产生CO2气体的体积（L）

的关系如图所示，

试填写下列空白：

（1）两份NaOH溶液A和B的物质的量浓度之比

为，通入CO2气体的体积之比是（相

同条件）。

（2）与盐酸反应前，A溶液中的溶质是，其物质的量之比是。

（3）与盐酸反应前，B溶液中的溶质是，其物质的量之比是。

答案：

⑴3：

4；2：

1

⑵Na2CO3、NaHCO3；1：

1

⑶NaOH、Na2CO3；2：

1

二、表格题

【例1】在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：

其化学平衡常数K与温度t的关系如下：

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）,其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：

t℃

700

800

830

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

请回答下列问题：

（1）该反应的化学平衡常数K=。

（2）该反应为反应。

（填“吸热”或“放热”）

（3）800℃，固定容器的密闭容器中，放入混合物，其始浓度为c（CO）=0.01mol/L,c（H2O）=0.03mol/L,c（CO2）=0.01mol/L,c（H2）=0.05mol/L,则反应开始时,H2O的消耗速率比生成

速率（填＂大＂＂小＂或＂不能确定＂）

（4）830℃,在1L的固定容器的密闭容器中放入2molCO2和1molH2,平衡后CO2的转化率为,H2的转化率为.

解析与答案：

由平衡常数的定义知该反应的化学平衡常数K的表达K=c（CO）×c（H2O）/c（CO2）×c（H2）;.可逆反应的平衡常数一般只随温度的改变而改变，吸热反应的平衡常数随温度升高而增大，放热反应的平衡常数随温度升高而减小；由表中数据知该反应随温度的升高而增大,可推知升高温度,平衡向正反应方向移动,所以该反应为吸热反应.把起始浓度代入平衡常数的表达式中,其比值小于800℃时的K值,则反应将向正反应方向移动,H2O的消耗速率比生成速率小;830℃时,平衡常数为1,设反应中转化的CO2浓度为x,则反应过程中物质浓度的变化情况为：

CO2（g）+H2（g）

CO（g）+H2O（g）

起始时（mol/l）2100

转化了（mol/l）xxxx

平衡时（mol/l）2－x1－xxx

据平衡常数的关系可得（2－x）×（1－x）=x×x,解得x=2/3,则平衡后CO2的转化率为1/3,H2的转化率为2/3

【例2】．在100℃时，将0.40mol的二氧化氮气体充入2L抽空的密闭容器中，每隔一定时间就对该容器内的物质进行分析，得到如下表数据：

时间（s）

0

20

40

60

80

n（NO2）/mol

0.40

n1

0.26

n3

n4

n（N2O4）/mol

0.00

0.05

n2

0.08

0.08

（1）在上述条件下从反应开始直至20s时，二氧化氮的平均反应速率为____mol·L－1·min－1。

（2）n3n4（填“>”、“<”或“=”），该反应的平衡常数的值为；

答案：

（1）0.15

（2）=2.8

【例3】工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。

压强及温度对SO2转化率的影响如下表（原料气各成分的体积分数为：

SO2：

7%，O2：

11％，N2：

82％）：

①如何利用表中数据推断SO2的氧化反应的热效应？

②在400一500℃时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：

答案：

【表格练习题】

1．甲醇（CH3OH）是一种重要的化工原料，合成甲醇的主要反应为：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）反应过程中的能量变化如图所示。

（1）CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）ΔH0（填＜、＝、＞）

（2）反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?

______________________，

原因是_______________________________________：

（3）在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：

E1_________，

E2_______________（填“增大”“减小、”“不变”）。

（4）在一定条件下，上述反应在一密闭容器中达到平衡。

在保证H2浓度

不变的情况下，增大容器的体积，平衡____________（填字母）。

A．向正反应方向移动B．向逆反应方向移动C．不移动

作出此判断的理由是____________________________________________________________。

（5）原料气的加工过程中常常混有一定量CO2，为了研究不同温度下CO2对该反应的影响，以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是不相同的。

实验数据见下表：

CO2%-CO%-H2%

（体积分数）

0–30–70

2–28–70

4–26–70

8–22–70

20–10–70

反应温度/℃

225

235

250

225

235

250

225

235

250

225

235

250

225

235

250

碳转化率（%）

CH3OH

4.9

8.8

11.0

36.5

50.7

68.3

19.0

33.1

56.5

17.7

33.4

54.4

8.0

12.0

22.6

CH4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2.8

2.8

2.8

①由上表数据可得出多个结论。

结论一：

在一定条件下，反应温度越高，碳转化率__________。

结论二：

__________________________________________________________。

②为了验证结论二，有科学家又用以下五组不同组成的原料气再次进行实验。

组别

体积分数（%）

CO

CO2

H2

N2

第1组

19.7

0.0

59.1

21.2

第2组

20.7

0.3

62.1

16.9

第3组

16.9

1.3

50.7

31.1

第4组

19.8

5.5

59.4

15.3

第5组

20.3

10.9

60.9

7.9

进行该验证实验时，控制不变的因素有__________、_________、_________________等。

答案：

（1）＜

（2）不影响；催化剂不改变平衡的移动。

（3）减小、减小（每空1分）

（4）C该反应达到平衡时，平衡常数K＝增大容器体

积时，c（CH3OH）和c（CO）等比例减小，由于H2浓度不变，此时的值仍然等于K，所以平衡不移动。

（5）①越高

原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高碳转化率又降低且有甲烷生成。

②温度压强CO和H2的体积分数之比

2．有机反应具有复杂性以及产物的多样性，因此在有机合成时，有时候需要考虑对某种官能团进行保护，有时候需要考虑取代基的位置。

Ⅰ．芳香烃取代反应中，环上的取代基对取代位置产生的影响即定位效应：

（1）甲苯的氯化及硝化的产物比例情况如下：

邻位取代产物

间位取代产物

对位取代产物

在乙酸中，25℃下甲苯氯化反应

59.79%

0.48%

39.74%

在硝酸硫酸中甲苯硝化反应

63%

3%

34%

分析表中的数据，可得出的结论是。

（2）下表是不同的烷基苯的硝化反应中其邻、对位产物的情况：

产物

C6H5-CH3

C6H5-CH2CH3

C6H5-CH（CH3）2

C6H5-C（CH3）3

邻位产物

58.45%

45.0%

30.0%

15.8%

对位产物

37.15%

48.5%

62.3%

72.7%

试分析在AlCl3催化条件下C6H5-CH3与Cl-C（CH3）3反应的主要产物的结构式为，

理由是。

Ⅱ．醇氧化成醛的反应是药物、香料合成中的重要反应之一。

并且醛与饱和NaHSO3溶液可以发生以下反应：

；利用该反应可以分离醛和酮的混合物。

（3）在药物、香料合成中常利用醛和醇反应生成缩醛来保护醛基，此类反应在酸催化下进行。

例如：

①在以上醛基保护反应中要保证反应的顺利进行，可采取的措施有

（写出2条）。

②已知具有五元环和六元环结构的缩醛比较稳定。

写出用乙二醇（HOCH2CH2OH）保护苯甲醛中醛基的反应方程式。

（4）请写出能使醛与NaHSO3反应生成的沉淀重新溶解的试剂的化学式：

（写出2种属于不同类别的物质）。

答案：

（1）在甲苯环上的H被取代时，在甲基邻位与对位的H原子容易被取代，而间位的H原子难以被取代。

（2）

；由不同烷基苯的硝化情况可以知道，烷基体积越大，邻位产物比例越低，所以甲苯进行烷基化时，烷基的体积越大，对位产物的比例越高。

（3）①除去反应中生成的水；反应物（CH3CH2OH）过量。

②

（4）HCl、NaOH、Na2CO3、Na2CO3等