1、专题讲座七 用数形结合的思想探究平衡图像1 知识梳理 一、传统图像的分类突破1.图像类型(1)浓度时间如A(g)B(g)AB(g)(2)含量时间温度(压强)(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数)答案(3)恒压(或恒温)线(c表示反应物的平衡浓度，表示反应物的转化率)图，若p1p2p3，则正反应为气体体积的反应，H0；图，若T1T2，则正反应为反应。减小v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应Hv逆；则L线的右下方(F点)，v正v逆。2.解题步骤3.解题技巧(1)先拐先平 在含量(转化率)时间曲线
2、中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等。(2)定一议二 当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线。(3)三步分析法 一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。新型图像往往根据实际工业生产，结合图像，分析投料比、转化率、产率的变化。此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，在新课标高考中受到命题者的青睐。1.转化率投料比温度图像二、新型图像的探究应用此反应为_(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比n(H2)/n(CO2)，则K将_(填“增大”
3、、“减小”或“不变”)。例1 将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为 2CO2(g)6H2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图：催化剂解析答案 2.根据图像判断投料比 例2 采用一种新型的催化剂(主要成分是CuMn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。主反应：2CO(g)4H2(g)CH3OCH3(g)H2O(g)副反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)CO(g)2H2(g)CH3OH(g)测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为_时最有
4、利于二甲醚的合成。解析答案 3.废物回收及污染处理图像 例3(1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为 2CO(g)SO2(g)催化剂2CO2(g)S(l)H270 kJmol1其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是：_。Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源答案 答案 某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380 时，分别研究了n(CO)n(SO2)为11、31时SO2转化率的变化情况(图2)。
5、则图2中表示n(CO)n(SO2)31的变化曲线为_。a(2)目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如下图1，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2所示。答案 写出该脱硝原理总反应的化学方程式：_。为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_。6NO3O22C2H4=催化剂3N24CO24H2O350、负载率3%答案 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。NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行 870 K(3)汽车使用乙醇汽油并不能减少N
6、Ox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。2 解题探究 123456789101112题组一 浓度时间图像 1.已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2(g)N2O4(g)(正反应为放热反应)。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入体积为1 L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图所示，回答下列问题：解析答案 123456789101112(1)图中共有两条曲线X和Y，其中曲线_表示NO2浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是_。解析 曲线X在
7、010 min达到平衡时浓度变化了0.4 molL1，而曲线Y在010 min达到平衡时变化了0.2 molL1，所以可得X曲线为NO2的浓度变化曲线；达到平衡时浓度不再随时间而发生变化，所以b、d点均表示反应已达到平衡状态。X bd解析答案 123456789101112(2)前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)_molL1min1；反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是_。解析 NO2在010 min达到平衡时浓度变化了0.4 molL1，所以用NO2表示的反应速率为0.04 molL1min1；而在25 min时，NO2的浓度由0.6 molL1突变为1.0 m
8、olL1，而N2O4的浓度在25 min时没有发生改变，所以可得此时改变的条件是向容器中加入了0.4 mol NO2。加入了0.4 mol NO2(或加入了NO2)0.04解析答案 123456789101112(3)若要达到与最后相同的化学平衡状态，在25 min时还可以采取的措施是_。A.加入催化剂B.缩小容器体积 C.升高温度D.加入一定量的N2O4解析 加入NO2后平衡正向移动，所以若要达到与最后相同的化学平衡状态，还可通过增大压强(缩小容器体积)，使平衡也同样正向移动；或者采取降低温度的方法，使平衡正向移动；也可以向容器中充入一定量N2O4，因为这样相当于增大容器中气体的压强，使得N
9、O2的转化率提高，即达到与最后的平衡相同的平衡状态。BD解析答案 123456789101112题组二 含量(转化率)时间温度(压强)图像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)的关系如图所示。下列判断正确的是()A.T1T2，p1c，正反应为吸热反应 B.T1T2，p1p2，abc，正反应为吸热反应 C.T1p2，abT2，p1p2，abc，正反应为放热反应 解析答案 123456789101112题组三 恒温线(或恒压线)图像3.有一化学平衡mA(g)nB(g)pC(g)qD(
10、g)，如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是()A.正反应是放热反应；mnpq B.正反应是吸热反应；mnpq C.正反应是放热反应；mnpq 13456789101112题组四 速率、平衡综合图像4.下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是()2123456789101112A.是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应Hp2解析答案 134567891011125.某密闭容器中充入等物质的量的A和B，一定温度下发生反应A(g)xB(g)2C(g)，达到平衡后，在不同的时间段，分别改变影响反应的一个条件，
11、测得容器中物质的物质的量浓度、反应速率分别随时间的变化如下图所示：2解析答案 13456789101112下列说法中正确的是()A.3040 min间该反应使用了催化剂 B.反应方程式中的x1，正反应为吸热反应 C.30 min时降低温度，40 min时升高温度 D.8 min前A的反应速率为0.08 molL1min1213456789101112题组五 表格图像组合6.在20 L的密闭容器中按物质的量之比12充入CO和H2，发生：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H。测得CO的转化率随温度的变化及不同压强下CO的变化、p2和195 时n(H2)随时间的变化结果如图表所示。下列说法正确的
12、是()2解析答案 13456789101112A.03 min，平均速率v(CH3OH)0.8 molL1min1 B.p1p2，H0 C.在p2及195 时，该反应的平衡常数为25 D.在B点时，v正v逆27.一定条件下存在反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)：向甲、乙、丙三个恒容容器中加入一定量C和H2O，各容器中温度、反应物的起始量如下表，反应过程中CO的物质的量浓度随时间变化如图所示。下列说法正确的是()13456789101112容器 甲 乙 丙 容积 0.5 L 0.5 L V 温度 T1 T2 T1 起始量 2 mol C1 mol H2O 1 mol CO1 mol H
13、2 4 mol C 2 mol H2O 2解析答案 13456789101112A.甲容器中，反应在前15 min的平均速率v(H2)0.1 molL1min1 B.丙容器的体积V0.5 L C.当温度为T1 时，反应的平衡常数K2.25 molL1 D.乙容器中，若平衡时n(H2O)0.4 mol，则T1vP B.平衡常数：KNv逆2答案 134567891011129.在容积相同的密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度下，发生反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，并分别在t秒时测定其中NH3的体积分数，如下图：(1)A、B、C、D、E五点中，尚未达到化学平衡状态的点是_。AB
14、2答案 13456789101112(2)此可逆反应的正反应是_反应(填“放热”或“吸热”)。(3)AC段的曲线是增函数，CE段曲线是减函数，试从反应速率和平衡角度说明理由：_。放热AC段：反应开始v正v逆，反应向右进行生成NH3；CE段：已达平衡，升温使平衡左移，NH3的体积分数变小213456789101112题组七 新型图像10.煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C(s)2H2(g)CH4(g)。在V L的容器中投入a mol碳(足量)，同时通入2a mol H2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A
15、.上述正反应为吸热反应 B.在4 MPa、1 200 K时，图中X点v(H2)正v(H2)逆C.在5 MPa、800 K时，该反应的平衡常数为mol1LD.工业上维持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1 000 K，主要是因为前者碳的转化率高V2a2解析答案 2解析答案 1345678910111211.一定条件下，溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响如下图所示。下列判断正确的是()A.在050 min之间，pH2和pH7时R的降解百分率相等 B.溶液酸性越强，R的降解速率越小 C.R的起始浓度越小，降解速率越大 D.在2025 min之间，pH10时R的平均降解速率
16、为0.04 molL1min121345678910111212.将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为 2CO2(g)6H2(g)催化剂CH3OCH3(g)3H2O(g)已知一定条件下，该反应中CO2的平衡转化率随温度、投料比n(H2)/n(CO2)的变化曲线如下图：2答案 13456789101112(1)在其他条件不变时，请在图中画出平衡时 CH3OCH3 的 体 积 分 数 随 投 料 比n(H2)/n(CO2)变化的曲线图。答案 2答案 13456789101112(2)某温度下，将2.0 mol CO2(g)和6.0 mol H2(g)充入容积为2 L的密闭容器中，反应到达平衡时，改变压强和温度，平衡体系中CH3OCH3(g)的物质的量分数变化情况如下图所示，关于温度和压强的关系判断正确的是_。A.p3p2，T3T2B.p1p3，T1T3 C.p2p4，T4T2D.p1p4，T2T3BD2
