题目列表(包括答案和解析)
3.这几段直线的相对位置可确定化学平衡移动的方向.固定其它条件不变,若因温度升降引起的平衡移动,就可确定可逆反应中是Q>0还是Q<0;若因压强增减引起的平衡移动,就可确定气态物质在可逆反应中,反应物的系数和与生成物的系数和之间的相对大小.
2.图象中总有一段或几段平行于横轴的直线,直线上的点表示可逆反应处于平衡状态.
1.图象中总有一个转折点,这个点所对应的时间为达到平衡所需时间,时间的长短可确定化学反应速率的大小,结合浓度、温度、压强对化学反应速率的影响规律,可确定浓度的大小,温度的高低和压强的大小.
即:勒夏特列原理:
如果改变影响平衡的一个条件,平衡就像削弱这种改变的方向移动.
3.例题精讲
化学平衡图像题的解法探讨
例1.可逆反应mA(固)+nB(气) eC(气)+fD(气)反应过程中,当其他条件不变时,C的体积分数j(C)在不同温度(T)和不同压强(P)的条件下随时间(t)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.达到平衡后,若使用催化剂,C的体积分数将增大
B.当平衡后,若温度升高,化学平衡向逆反应方向移动
C.化学方程式中,n>e+f
D.达到平衡后,增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动
[解析] 从(1)图中应先判断出T1与T2温度的大小关系。在其他条件不变时,温度升高,反应速率变大,达到平衡时间越短。由此可知,T2>T1。从图(1)分析可知温度较高时j(C)变小,说明升高温度时,平衡向逆反应方向移动,所以该正反应是放热反应。B选项是正确的。
从(2)图中,应先判断出P1与P2大小关系。在其他条件不变情况下,压强越大,达到平衡的时间就越短,由此可知P2>P1。从图中可知,压强增大时j(C)变小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,逆反应方向是气体体积减小方向,即n<e+f,C项错误。
由于使用催化剂,并不影响化学平衡的移动,A项错误。
在化学平衡中,增大或减小固体物质的质量不影响化学平衡的移动。因此D项错误。
[答案]B
[点评] 解答这类图象题时,必须要抓住纵坐标(变量)即C的体积分数与外界条件变化的关系,分析得出相应正确的结论。
例2.已知某可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)在密闭容器中进行,右图表示在不同反应时间t时,温度T和压强P与反应物B在混合气体中的体积分数B%的关系曲线,由曲线分析,下列判断正确的是 ( )
A.T1<T2 P1>P2 m+n>P ΔH<0
B.T1>T2 P1<P2 m+n>P ΔH>0
C.T1<T2 P1>P2 m+n<P ΔH<0
D.T1>T2 P1<P2 m+n<P ΔH>0
[解析] 本题考查根据温度、压强变化对化学平衡移动的影响来判断化学方程式的特点。分析图象,可以分两个层次考虑:(如图将三条曲线分别标为①、②、③)。从①、②曲线可知,当压强相同(为P2)时,②先达平衡,说明T1>T2 ;又因为T2低,B%大,即降低温度,平衡逆向移动,说明逆向放热,正向吸热。从②、③曲线可知,当温度相同(为T1)时,②先达平衡,说明P2>P1 ;又因为P2大,B%大,即增大压强,平衡逆向移动,说明逆方向为气体体积减小的方向,m+n<P。 综合以上分析结果:T1>T2, P1<P2,m+n<P,正反应为吸热反应。
[答案] D
[点评] 识别此题的图像,要从两点入手,其一,斜线的斜率大小与反应速率大小关联,由此可判断温度、压强的高低;其二,水平线的高低与B%大小相关联,由此可分析出平衡向那个方向移动。
例3 .在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图,下列表述中正确的是 ( )
A.反应的化学方程式为:2MN B.t2时,正逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率 D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍
[解析]本题以化学反应速率与化学平衡为素材,考核观察图象及其信息加工的能力。从图象可知,t1时,N的物质的量是6mol,M的物质的量是3mol,故N的浓度是M浓度的2倍是正确的;同时也可得出反应的化学方程式为:2NM;t2时,正逆反应速率虽然相等,但尚未达到平衡,因为此时M、N的物质的量还在增大与减少,t3时M、N的物质的量保持不变,说明已达平衡状态,则正反应速率等于逆反应速率。
[答案] D
[点评] 主要考查化学反应速率、化学平衡等知识,已经抽象到没有具体的元素符号,并且以看图设置情境设问,因此对观察能力作了重点考查,思维能力要求也较高。图的横坐标是时间,绘出了t1、t2、t33个时刻。纵坐标既不是速率,也不是浓度,而是物质的量。仔细审视各时间段中物质的量的变化。
例4.反应 2X(气)+ Y(气)2Z(气)+热量,在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,产物Z的物质的量(n2)与反应时间(t)的关系如右图所示。下述判正确的是 ( )
A、T1>T2,p1<p2 B、T1<T2,P1>p2
C、T1>T2,P1>p2 D、T1<T2,p1<p2
[解析] 首先分析反应:这是一个气体的总物质的量减小(体积减小)、放热的可逆反应,低温、高压对反应有利,达平衡时产物Z的物质的量n2大,平衡点高,即图示曲线T2、p1。再对比图示曲线T2、p2,温度相同,压强不同,平衡时n2不同(pl时的n2>P2时的n2),由此分析p1>p2,再从反应速率验证,T2、P1的曲线达平衡前斜率大(曲线陡)先到达平衡,也说明压强是 p1>p2(增大反应压强可以增大反应速率)。然后比较曲线T2、p2与T1、p2,此时压强相同,温度不同,温度低的达平衡时n2大,平衡点高(曲线T2、p2),由此判断温度T1>T2;再由这两条曲线达平衡前的斜率比较,也是T1、p2的斜率大于T2、p2,T1、p2先到达平衡,反应速率大,也证明T1>T2。由此分析得出正确的判断是T1>T2,p1>p2,选项C的结论正确。
[答案] C
[方法点拨]
化学平衡图象问题的识别分析方法
化学平衡图象问题的识别无外乎是看坐标、找变量、想方程、识图象四个方面,即准确认识横、纵坐标的含义,根据图象中的点(起点、终点、转折点)、线(所在位置的上下、左右、升降、弯曲)特征,结合题目中给定的化学方程式和数据,应用概念、规律进行推理判断.但识图是关键,笔者认为应以横坐标的不同含义把图象分为两大类:①时间(t)类,②压强(p)或温度(T)类.这两类的特征分别如下.
催化剂能同等程度的增加正反应速率和逆反应速率,即,催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成.即:催化剂不能使化学平衡移动!但催化剂可以改变达到化学平衡所需要的时间.
在吸热或放热的可逆反应中,反应混合物达平衡后,改变温度,也会使化学平衡移动.
在可逆反应中,正反应如果放热,则,逆反应必定吸热!反之亦然.
做实验2-4
由实验可知:
升高温度,(混合气体颜色加深,)平衡向吸热反应的方向移动.
降低温度,(混合气体颜色变浅,)平衡向放热反应的方向移动
处于平衡状态的反应混合物里,无论是反应物,还是生成物,只要有气态物质存在,压强的改变,就有可能使化学平衡移动。
如:
反应中,1体积氮气和3体积的氢气反应,生成了2体积的氨气。反应后,气体总体积减少了!
参见表2-3数据。
可知,对这种气体总体积减少的反应,增大压强,平衡向正反应方向移动。即:增大压强,平衡向体积缩小的方向移动;减小压强,平衡向体积增大的方向移动。
气体总体积不变化,改变压强,化学平衡不移动!
如:
反应前后,气体物质总体积不变。
改变压强,平衡不移动!
做实验:2-3实验证明:
加入FeCl3或KSCN溶液后,试管中的红色加深了。
说明生成物的浓度增大了。
说明化学平衡向正反应的方向移动了。
无数实验证明:
增大任何一种反应物的浓度,都可以使化学平衡向正反应方向移动。
增大任何一种生成物的浓度,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。
减小任何一种反应物的浓度,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。
减小任何一种生成物的浓度,都可以使化学平衡向正反应方向移动。
15.物质的生成热可定义为:由稳定单质生成1mol物质所放出的热量,如CO2气体的生成热就是1molC完全燃烧生成CO2气体时放出的热量,已知下列几种化合物的生成热分别是
化合物 |
葡萄糖 |
H2O(l) |
CO2 |
生成热kJ/mol |
1259.8 |
285.8 |
393.5 |
则1kg葡萄糖在人体内完全氧化生成CO2气体和液态水,最多可提供______kJ能量。
答案:15640kJ
评析:根据生成热的定义得下面三个方程:6C(s)+3O2(g)+6H2(g)=C6H12O6(s);ΔH=-1259.8kJ/mol……①,C(s)+O2(g)=CO2(g);ΔH=-393.5kJ/mol……②;O2(g)+2H2(g)=2H2O(l)……③,联立求解即得。
[小结]全面了解化学反应,除要知道反应物和生成物之外,还需要研究化学反应发生的条件,应用化学反应,一方面是为了获得新物质,有时更重要的是要利用化学反应中的热变化,而放热反应和吸热反应是化学反应中最常见的能量变化,因此我们要了解一些常见的吸热反应和放热反应。
依据热化学方程式进行有关计算,其关键是把反应热看作为“生成热”,按一般化学方程式的计算要求进行即可,但多数题目偏重于对方法技巧的考查。
14.已知C(s、金刚石)+O2==CO2(g);ΔH=-395.4kJ/mol,C(s、石墨)+O2==CO2(g);ΔH=-393.5kJ/mol。且知石墨的密度大于金刚石。
(1)石墨和金刚石相比,____的稳定性更大,石墨转化为金刚石的热化学方程式为____________。
(2)石墨中C-C键键能______金刚石中C-C键键能。石墨的熔点______金刚石(均填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)理论上能否用石墨合成金刚石?____,若能,需要的条件是___________。
答案:(1)石墨 C(s、石墨)== C(s、金刚石);ΔH=1.9kJ/mol (2)大于 大于
(3)能 隔绝空气高温高压
评析:由于石墨转化为金刚石为吸热反应,故等量的石墨和金刚石相比,金刚石所具有的能量高,键能小,熔点低。
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