題目列表(包括答案和解析)
3.這幾段直線的相對位置可確定化學平衡移動的方向.固定其它條件不變,若因溫度升降引起的平衡移動,就可確定可逆反應中是Q>0還是Q<0;若因壓強增減引起的平衡移動,就可確定氣態(tài)物質在可逆反應中,反應物的系數(shù)和與生成物的系數(shù)和之間的相對大。
2.圖象中總有一段或幾段平行于橫軸的直線,直線上的點表示可逆反應處于平衡狀態(tài).
1.圖象中總有一個轉折點,這個點所對應的時間為達到平衡所需時間,時間的長短可確定化學反應速率的大小,結合濃度、溫度、壓強對化學反應速率的影響規(guī)律,可確定濃度的大小,溫度的高低和壓強的大。
即:勒夏特列原理:
如果改變影響平衡的一個條件,平衡就像削弱這種改變的方向移動.
3.例題精講
化學平衡圖像題的解法探討
例1.可逆反應mA(固)+nB(氣) eC(氣)+fD(氣)反應過程中,當其他條件不變時,C的體積分數(shù)j(C)在不同溫度(T)和不同壓強(P)的條件下隨時間(t)的變化關系如圖所示。下列敘述正確的是 ( )
A.達到平衡后,若使用催化劑,C的體積分數(shù)將增大
B.當平衡后,若溫度升高,化學平衡向逆反應方向移動
C.化學方程式中,n>e+f
D.達到平衡后,增加A的質量有利于化學平衡向正反應方向移動
[解析] 從(1)圖中應先判斷出T1與T2溫度的大小關系。在其他條件不變時,溫度升高,反應速率變大,達到平衡時間越短。由此可知,T2>T1。從圖(1)分析可知溫度較高時j(C)變小,說明升高溫度時,平衡向逆反應方向移動,所以該正反應是放熱反應。B選項是正確的。
從(2)圖中,應先判斷出P1與P2大小關系。在其他條件不變情況下,壓強越大,達到平衡的時間就越短,由此可知P2>P1。從圖中可知,壓強增大時j(C)變小,說明增大壓強平衡向逆反應方向移動,逆反應方向是氣體體積減小方向,即n<e+f,C項錯誤。
由于使用催化劑,并不影響化學平衡的移動,A項錯誤。
在化學平衡中,增大或減小固體物質的質量不影響化學平衡的移動。因此D項錯誤。
[答案]B
[點評] 解答這類圖象題時,必須要抓住縱坐標(變量)即C的體積分數(shù)與外界條件變化的關系,分析得出相應正確的結論。
例2.已知某可逆反應mA(g)+nB(g)pC(g)在密閉容器中進行,右圖表示在不同反應時間t時,溫度T和壓強P與反應物B在混合氣體中的體積分數(shù)B%的關系曲線,由曲線分析,下列判斷正確的是 ( )
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] 本題考查根據(jù)溫度、壓強變化對化學平衡移動的影響來判斷化學方程式的特點。分析圖象,可以分兩個層次考慮:(如圖將三條曲線分別標為①、②、③)。從①、②曲線可知,當壓強相同(為P2)時,②先達平衡,說明T1>T2 ;又因為T2低,B%大,即降低溫度,平衡逆向移動,說明逆向放熱,正向吸熱。從②、③曲線可知,當溫度相同(為T1)時,②先達平衡,說明P2>P1 ;又因為P2大,B%大,即增大壓強,平衡逆向移動,說明逆方向為氣體體積減小的方向,m+n<P。 綜合以上分析結果:T1>T2, P1<P2,m+n<P,正反應為吸熱反應。
[答案] D
[點評] 識別此題的圖像,要從兩點入手,其一,斜線的斜率大小與反應速率大小關聯(lián),由此可判斷溫度、壓強的高低;其二,水平線的高低與B%大小相關聯(lián),由此可分析出平衡向那個方向移動。
例3 .在一定溫度下,容器內某一反應中M、N的物質的量隨反應時間變化的曲線如圖,下列表述中正確的是 ( )
A.反應的化學方程式為:2MN B.t2時,正逆反應速率相等,達到平衡
C.t3時,正反應速率大于逆反應速率 D.t1時,N的濃度是M濃度的2倍
[解析]本題以化學反應速率與化學平衡為素材,考核觀察圖象及其信息加工的能力。從圖象可知,t1時,N的物質的量是6mol,M的物質的量是3mol,故N的濃度是M濃度的2倍是正確的;同時也可得出反應的化學方程式為:2NM;t2時,正逆反應速率雖然相等,但尚未達到平衡,因為此時M、N的物質的量還在增大與減少,t3時M、N的物質的量保持不變,說明已達平衡狀態(tài),則正反應速率等于逆反應速率!
[答案] D
[點評] 主要考查化學反應速率、化學平衡等知識,已經抽象到沒有具體的元素符號,并且以看圖設置情境設問,因此對觀察能力作了重點考查,思維能力要求也較高。圖的橫坐標是時間,繪出了t1、t2、t33個時刻。縱坐標既不是速率,也不是濃度,而是物質的量。仔細審視各時間段中物質的量的變化。
例4.反應 2X(氣)+ Y(氣)2Z(氣)+熱量,在不同溫度(T1和T2)及壓強(p1和p2)下,產物Z的物質的量(n2)與反應時間(t)的關系如右圖所示。下述判正確的是 ( )
A、T1>T2,p1<p2 B、T1<T2,P1>p2
C、T1>T2,P1>p2 D、T1<T2,p1<p2
[解析] 首先分析反應:這是一個氣體的總物質的量減小(體積減小)、放熱的可逆反應,低溫、高壓對反應有利,達平衡時產物Z的物質的量n2大,平衡點高,即圖示曲線T2、p1。再對比圖示曲線T2、p2,溫度相同,壓強不同,平衡時n2不同(pl時的n2>P2時的n2),由此分析p1>p2,再從反應速率驗證,T2、P1的曲線達平衡前斜率大(曲線陡)先到達平衡,也說明壓強是 p1>p2(增大反應壓強可以增大反應速率)。然后比較曲線T2、p2與T1、p2,此時壓強相同,溫度不同,溫度低的達平衡時n2大,平衡點高(曲線T2、p2),由此判斷溫度T1>T2;再由這兩條曲線達平衡前的斜率比較,也是T1、p2的斜率大于T2、p2,T1、p2先到達平衡,反應速率大,也證明T1>T2。由此分析得出正確的判斷是T1>T2,p1>p2,選項C的結論正確。
[答案] C
[方法點撥]
化學平衡圖象問題的識別分析方法
化學平衡圖象問題的識別無外乎是看坐標、找變量、想方程、識圖象四個方面,即準確認識橫、縱坐標的含義,根據(jù)圖象中的點(起點、終點、轉折點)、線(所在位置的上下、左右、升降、彎曲)特征,結合題目中給定的化學方程式和數(shù)據(jù),應用概念、規(guī)律進行推理判斷.但識圖是關鍵,筆者認為應以橫坐標的不同含義把圖象分為兩大類:①時間(t)類,②壓強(p)或溫度(T)類.這兩類的特征分別如下.
催化劑能同等程度的增加正反應速率和逆反應速率,即,催化劑不能改變達到化學平衡狀態(tài)的反應混合物的組成.即:催化劑不能使化學平衡移動!但催化劑可以改變達到化學平衡所需要的時間.
在吸熱或放熱的可逆反應中,反應混合物達平衡后,改變溫度,也會使化學平衡移動.
在可逆反應中,正反應如果放熱,則,逆反應必定吸熱!反之亦然.
做實驗2-4
由實驗可知:
升高溫度,(混合氣體顏色加深,)平衡向吸熱反應的方向移動.
降低溫度,(混合氣體顏色變淺,)平衡向放熱反應的方向移動
處于平衡狀態(tài)的反應混合物里,無論是反應物,還是生成物,只要有氣態(tài)物質存在,壓強的改變,就有可能使化學平衡移動。
如:
反應中,1體積氮氣和3體積的氫氣反應,生成了2體積的氨氣。反應后,氣體總體積減少了!
參見表2-3數(shù)據(jù)。
可知,對這種氣體總體積減少的反應,增大壓強,平衡向正反應方向移動。即:增大壓強,平衡向體積縮小的方向移動;減小壓強,平衡向體積增大的方向移動。
氣體總體積不變化,改變壓強,化學平衡不移動!
如:
反應前后,氣體物質總體積不變。
改變壓強,平衡不移動!
做實驗:2-3實驗證明:
加入FeCl3或KSCN溶液后,試管中的紅色加深了。
說明生成物的濃度增大了。
說明化學平衡向正反應的方向移動了。
無數(shù)實驗證明:
增大任何一種反應物的濃度,都可以使化學平衡向正反應方向移動。
增大任何一種生成物的濃度,都可以使化學平衡向逆反應方向移動。
減小任何一種反應物的濃度,都可以使化學平衡向逆反應方向移動。
減小任何一種生成物的濃度,都可以使化學平衡向正反應方向移動。
15.物質的生成熱可定義為:由穩(wěn)定單質生成1mol物質所放出的熱量,如CO2氣體的生成熱就是1molC完全燃燒生成CO2氣體時放出的熱量,已知下列幾種化合物的生成熱分別是
化合物 |
葡萄糖 |
H2O(l) |
CO2 |
生成熱kJ/mol |
1259.8 |
285.8 |
393.5 |
則1kg葡萄糖在人體內完全氧化生成CO2氣體和液態(tài)水,最多可提供______kJ能量。
答案:15640kJ
評析:根據(jù)生成熱的定義得下面三個方程: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,聯(lián)立求解即得。
[小結]全面了解化學反應,除要知道反應物和生成物之外,還需要研究化學反應發(fā)生的條件,應用化學反應,一方面是為了獲得新物質,有時更重要的是要利用化學反應中的熱變化,而放熱反應和吸熱反應是化學反應中最常見的能量變化,因此我們要了解一些常見的吸熱反應和放熱反應。
依據(jù)熱化學方程式進行有關計算,其關鍵是把反應熱看作為“生成熱”,按一般化學方程式的計算要求進行即可,但多數(shù)題目偏重于對方法技巧的考查。
14.已知C(s、金剛石)+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剛石。
(1)石墨和金剛石相比,____的穩(wěn)定性更大,石墨轉化為金剛石的熱化學方程式為____________。
(2)石墨中C-C鍵鍵能______金剛石中C-C鍵鍵能。石墨的熔點______金剛石(均填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)理論上能否用石墨合成金剛石?____,若能,需要的條件是___________。
答案:(1)石墨 C(s、石墨)== C(s、金剛石);ΔH=1.9kJ/mol (2)大于 大于
(3)能 隔絕空氣高溫高壓
評析:由于石墨轉化為金剛石為吸熱反應,故等量的石墨和金剛石相比,金剛石所具有的能量高,鍵能小,熔點低。
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