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巧用曲线斜率解决化学平衡图像问题

2019-12-23成堃

新一代 2019年23期
关键词:转化率速率

成堃

摘 要:化学平衡图像题一般包括浓度—时间图像、速率—时间图像、含量—时间图像、恒温(压)线图像(图像的纵坐标为物质的平衡浓度或反应物的转化率,横坐标为温度或压强)以及物质的百分含量—物质的量图像等。总结这些化学平衡图像题的规律不难发现,几乎都可用曲线的斜率来快速解决问题。

关键词:曲线斜率;化学平衡图像;转化率;速率

化学平衡是高中化学选修4的重點内容,是高考化学的必考题型,2019年全国二卷理综第27题,2018年全国理综27题,2017年全国理综27题、2016年全国理综27题和2015年全国理综27题等连续五年考察化学平衡的图像题型,这类题型主要考查学生提取信息和处理信息的能力;分析问题和解决问题的能力,充分体现了化学学科思想、学科方法、创新意识和学科价值。

一、解决曲线问题的常规方法

通常在解决曲线问题是采用:(1)“定一仪二”原则,所谓“定一议二法”,是指在化学平衡图像中,熟知纵坐标,横坐标以及曲线所表示的三个量的意义,在确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系,或在确定了纵坐标所表示的量后,讨论横坐标和曲线的关系。“定一”是指先确定其中的一个量不变;“议二”是指对其他两个量的再进行分析,如例1所示,(2)“先拐先平数值大”原则,即对于同一个化学反应在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡状态,先出现拐点的曲线表示的温度较高,或压强较大,如例2所示。

例1 可逆反应aA(g)+bB(g)  dD(g)+eE(g);在一定条件下达平衡状态时,A的转化率与温度、压强的关系如图1所示。则在下列空格处填写“大于”、“小于”或“等于”。

(1)△H___0;   (2)a+b_____c+d。

【解析】在图1中,(1)任看一根曲线,可知温度升高,A的转化率变大,这说明升温使平衡正移,故正反应为吸热反应;答案:大于。(2)垂直于横坐标画一直线,可知:温度(T0)相同时,压强越大,A的转化率越小。这说明增大压强使平衡逆移,答案:小于。

例2 反应2X(g)+Y(g)  2Z(g);△H<0在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下,产物Z的物质的量(nZ)与反应时间的关系如图2所示。下述判断正确的是

A.T1

B.T1P2

C.T1>T2,P1>P2

D.T1>T2,P1

【解析】如图2所示,当温度T1一定时,比较压强P1和P2曲线,P1曲线先出现拐点,即先达到化学平衡状态,说明压强P1>P2;同理,当压强在P1条件下,比较T1和T2温度曲线,T1曲线先出现拐点,说明温度T1>T2。

二、巧用曲线斜率解决

我们在这两大原则的基础上,引入曲线斜率,使化学平衡图像的判断更加直观,很大程度的提高了解题效率。

例3 已知反应:              ,取等量CH3COH3,分别在0℃和20℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t)如图3所示。下列说法正确的是

A.b代表0℃下CH3COH3的Y-t曲线

B.反应进行到20min末,CH3COH3的

C.升高温度可缩短反应平衡的时间并能提高平衡转化率

D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的

【解析】从图象可以得出,b曲线的起始斜率明显大于a曲线,说明b对应的反应速率较大,温度较高,所以可以推理出选项A、B错误;借助图像,也可以得出,温度升高,平衡转化率降低,选项C错误;等量的CH3COH3,转化率相同时,产物CH3COCH2COH(CH3)2的物质的量相同,选项D正确。

通过例3的分析我们不难看出,巧用曲线斜率,不但能快速的得出答案,而且能够提高做题效率,高考理综题量大,做题时间不够困扰着许多同学,如果能在较短的时间内迅速得到答案,对理科考生大幅度提高成绩效果显著。

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