1、(四)化学平衡图像的分类突破化学平衡的图像是全国卷命题的热点载体情境，主要以卷非选择题为主。图像中蕴含着丰富的信息，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活多变，难度较大，解题的关键是根据反应特点明确反应条件，认真分析图像，充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。化学平衡图像的一般思路典例导航(2019全国卷，节选)水煤气变换CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H0是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata曾做过下列实验：使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)
2、，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.025 0。在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.019 2。根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO H2(填“大于”或“小于”)。(2)721 时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为 (填标号)。A0.50(3)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的pH2O和pCO相等、pCO2和pH2相等。计算曲线a的反应在3090 min内
3、的平均速率(a) kPamin1。467 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是 、 。489 时pH2和pCO随时间变化关系的曲线分别是 、 。思路点拨(1)根据条件、可算出由KH2v正。转化率(或百分含量)时间温度(或压强)图像已知不同温度或压强下，反应物的转化率(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。以mA(g)nB(g) pC(g)中反应物A的转化率A为例说明方法规律(1)“先拐先平，数值大”原则分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间
4、短。如甲中T2T1。若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙中p1p2。若为使用催化剂引起，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。(2)正确掌握图像中反应规律的判断方法图甲中，T2T1，升高温度，A降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。图乙中，p1p2，增大压强，A升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应。若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。对点训练2.密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)bB(g) cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t
5、)的关系如图所示。下列判断正确的是()AT1T2，p1c，正反应为吸热反应BT1T2，p1p2，abc，正反应为吸热反应CT1p2，abT2，p1p2，abc，正反应为放热反应B由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：温度相同(T1)，但压强为p2时先出现“拐点”，达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2p1；压强较大(即压强为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则abT2；温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。恒温线或恒压线图像以反应A(g)B(g) C(g)H0，且平衡体系的总质量(m总)与总物质的量(n
6、总)之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A温度：T1T2B平衡常数：K(a)K(b)vaD当30 gmol1时，n(HF)n(HF)221C由题给信息知该反应为气体分子数增大的吸热反应，从图像可以看出，当压强不变时，由T1到T2，增大，说明n总减小，平衡左移，即平衡向放热反应方向移动，所以由T1到T2为降低温度的过程，即T1T2，A项错误；由于T1温度较高，升高温度平衡右移，故温度为T1时的平衡常数大于温度为T2时的平衡常数，再结合温度不变平衡常数不变知，K(b)K(a)K(c)，B项错误；温度越高，压强越大，反应速率越大，故vbva，C项正确；设HF为x mol，(
7、HF)2为y mol，当30 gmol1时，有30，解得xy，即n(HF)n(HF)211，D项错误。4纳米二氧化钛催化剂可用于工业上合成甲醇：CO(g)2H2(g) CH3OH(g)Ha kJmol1。(1)按2投料比将H2与CO充入V L恒容密闭容器中，在一定条件下发生反应，测定CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。则a (填“”或“”)0；压强p1、p2、p3由小到大的关系是 。(2)在温度为T1 ，向某恒容密闭容器中充入H2和CO发生上述反应，起始时c(H2)c(CO)2.0 molL1。达到平衡时，CO的转化率为图中的M点对应的转化率，则在该温度下，对应的N点的平衡常数为 (保
8、留3位有效数字)。K4.17，M、N的温度相同，故N的平衡常数为4.17。答案(1)p3p2v逆，未达平衡；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡逆向移动，H” “v逆，b点v正v逆，温度升高反应速率增大，a点和b点的v逆，a30%。答案(1)0.086 molL1min1(2)b点时，CH3OH的体积分数最大的原因是反应达到平衡状态(3)(4)(5)b化学平衡曲线外的非平衡点分析对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强或温度时平衡体系中的A%，E点必须向正反应方向移动才能达到
9、平衡状态，所以，E点v正v逆；则右下方(F点)v正”“”“”“”或“”)。解析(2)由题图可知，氢碳比不变时，温度升高CO2的平衡转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，故逆反应是吸热反应，则正反应为放热反应，H2.0。(4)相同温度下，Q点二氧化碳的转化率小于平衡时的转化率，说明Q点未达到平衡，反应向正反应方向进行，逆反应速率增大，到P点平衡状态时不变，故在氢碳比为2.0时，Q点v(逆)小于P点的v(逆)。答案(1)(2)(4)化工生产中的特定图像分析化工生产中的特定图像充分体现化学知识的“学以致用”的目标，是高考命题专家特别关注的命题点。图像中涉及的信息非常多，如温度、压强、转化率、百分含量
10、、投料比、产率等，分析时一定注意分析图像涉及的物理量含义。对点训练7汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究小组在实验室以AgZSM5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因是 ；在n(NO)/n(CO)1的条件下，应控制的最佳温度在 左右。答案NO分解反应是放热反应，升高温度不利于分解反应进行870 K8将CO和H2加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)HT2T1。答案T3T2T1压强越大，CO的平衡体积分数应越小，但T1、T2、T3对应的CO的平衡体积分数逐渐增大，该反应为放热反应，温度升高，平衡向左移动，则T3T2T1