微专题47 新情景下的综合图象及适宜条件的优化-备战2022年高考化学考点微专题

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微专题47 新情景下的综合图象及适宜条件的优化

新课标全国卷对化学平衡知识的考查，往往根据工业生产实际，并结合陌生图像，分析投料比、转化率、产率的变化。该类题目信息量较大，综合性较强，能够充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力以及原理分析，规范描述的表达能力。
一、解答该类题目要注意以下步骤：
第一步：识别图像类型。即明确横坐标和纵坐标的含义，理清线和点（平台、拆线、拐点等）的关系。
第二步：把握反应特点。即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化（正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应）、反应热（正反应是放热反应，还是吸热反应）等。
第三步：联想平衡原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因素及使用前提条件等。
第四步：数形结合解答。图表与原理整合，逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。
二、化学反应速率、化学平衡图像解题思路

三、常见化学反应速率图像和化学平衡图像
1．化学反应速率图像及应用
(1)全程速率—时间图像
①如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图情况

原因解释：AB段(v渐大)，因为该反应为__放热__反应，随着反应的进行，__温度__逐渐升高，导致反应速率__逐渐增大__；BC段(v渐小)，则主要原因是随着反应的进行，溶液中__c(H＋)__逐渐减小，导致反应速率__逐渐减小__。要抓住各阶段的主要矛盾，全面分析。
②分清正逆反应，分清各因素(浓度、温度、压强、催化剂)对反应速率和平衡移动的影响。
对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0，填写改变的条件：
t1时，增大反应物的浓度；
t2时，__降低温度__；
t3时，__增大压强__；
t4时，__使用催化剂__。

【规律方法】
①改变某一反应物或生成物的浓度条件，图像一点保持连续。
②改变__温度、压强__，两点突变。
③__使用催化剂__使正逆反应速率同等程度的增大而平衡不移动。
(2)物质的量(或浓度)—时间图像
分清反应物和生成物，浓度减小的为反应物，浓度增大的为生成物，分清消耗浓度和增加浓度，反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度之比，等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。举例分析如下：

甲：如图表示一定温度下，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，试回答：
①该反应的化学方程式为__2AB＋3C__。
②反应物的转化率是__40%__。
③10 s内v(C)＝__0.12_mol·L－1·s－1__。
乙：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。

①由图像得出如下信息
A．反应物是__X、Y__，生成物是__Z__；
B．__t3__时反应达到平衡，X、Y没有全部反应。
②根据图像可进行如下计算
A．某物质的平均反应速率、转化率，如：
v(X)＝__ mol·(L·s)－1__，
Y的转化率＝__×100%__。
B．确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为__(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2__。

【易错提醒】
2．解答速率图像题的基本思路
(1)看面：搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理相联系。
(2)看线：弄清线的走向、变化趋势及线的陡与平所表示的含义。
(3)看点：弄清曲线上点的含义，特别是一些特殊点，如起点、终点、交点、折点、最高点、最低点。例如在浓度—时间图上，一定要看清反应至终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。
(4)看变化趋势：在速率—时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，v吸大增，v放小增；增大反应物浓度，v正突增，v逆渐增。
3．常见化学平衡的图像类型
(1)浓度—时间图像

浓度—时间图像可以直观地反映每一时刻的浓度变化。
因此可用于列三段式或求解反应方程式中的化学计量数之比(化学计量数之比＝浓度变化量之比)。
(2)速率—时间图像

此类图像定性揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动方向等。
(3)转化率(或含量)—时间关系图

该类图像主要看斜率的大小，斜率的大小反映速率的大小，可理解为“先拐先平数值大”，即图像先拐弯的先达到平衡，对应的温度或压强大。
(4)恒压(温)线

(5)几种特殊的图像
①对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH＜0，M点前，表示反应未达到平衡，则v正＞v逆；M点为平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况。

②如图所示的曲线是在其他条件不变时，某反应物的最大转化率与温度的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的点是3，表示v正＜v逆的点是1，而2、4点表示v正＝v逆。

注意：该类图像在求解时，一定要先固定一个变量再探究物理量随另一变量的变化规律。
(6)速率、平衡综合图像
温度为T时，对于密闭容器中的反应：
A(g)＋B(g)C(s)＋xD(g)　ΔH＞0
A、B、D物质的量浓度随时间的变化如图所示：

据此图可以分析出x的大小，某一段时间内的反应速率v(A)、v(B)或v(D)，可以求出该温度下反应的平衡常数，可以分析出15 min时的条件变化等。
4．化学平衡图像解读
(1)v－t图像解读

①看改变条件的一瞬间(t1)，若v′正在v′逆上方，则平衡向正反应方向移动；反之，则平衡向逆反应方向移动。
②若a、b重合为一点，则t1时刻改变的是某一物质的浓度。
③若a、b不重合，则t1时刻可能是改变了温度或压强。
④若v′正和v′逆改变程度相同，即v′正＝v′逆，平衡不移动，则t1时刻可能是使用了催化剂或是对反应前后气体分子数不变的反应改变压强。
(2)物质的量(或浓度或转化率)与时间关系的图像解读

①每条曲线在转折点以前表示该条件下此反应未达平衡状态，转折点后表示已达平衡状态。
②先出现转折点的则先达到平衡。如图甲，压强为p1条件下先达平衡，可推知p1＞p2；图乙中，温度为T2条件下先达平衡，可推知T2＞T1。根据Y表示的意义，可推断反应前后气体的化学计量数之和的大小，或判断正反应是吸热反应还是放热反应。
(3)等温(压)平衡曲线解读

①纵坐标Y可表示物质的量、浓度、转化率以及物质的量分数等含义。
②解题分析时，常需要作辅助线(对横坐标轴作垂线)，若横坐标表示温度(或压强)，则此辅助线为等温线(或等压线)。
③如图丙所示，在曲线上的每个点(如B点)都达到平衡状态，若纵坐标表示反应物转化率，则有：
A点是非平衡状态，若要达到平衡，需降低转化率，即平衡要向逆反应方向移动，此点v正＜v逆；
C点是非平衡状态，若要达到平衡，需增大转化率，即平衡要向正反应方向移动，此点v正＞v逆；
处于平衡状态或非平衡状态的各点的反应速率，其大小主要由温度决定，故有vC＞vB＞vA。
(4)同一段时间内，不同温度下反应进程中某个量的图像解读
如图是不同温度下经过一段时间，某反应物的转化率与温度的关系。

①此图像表明该反应的正反应为放热反应。若正反应为吸热反应，则同一时间段内温度越高，平衡正向移动程度越大，反应物的转化率越大，曲线应一直为增函数，与图像不符。
②T1～T2段，反应未达到平衡，随温度升高，反应速率加快，反应物转化率增大。
③T2点表示反应达到平衡状态。
④T2～T3段是随温度升高平衡向吸热反应方向移动的结果，T2～T3段曲线上的点均为平衡点。
5．化学平衡图像题的解题技巧
(1)先拐先平。
在含量(转化率)—时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线表示的反应速率大，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。
【专题训练】
1．在密闭容器中：按CO2与H2的物质的量之比为1：3进行投料，发生反应2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)△H0，a+b>c B．ΔH>0，a+b