成堃
摘 要:化學平衡圖像題一般包括濃度—時間圖像、速率—時間圖像、含量—時間圖像、恒溫(壓)線圖像(圖像的縱坐標為物質的平衡濃度或反應物的轉化率,橫坐標為溫度或壓強)以及物質的百分含量—物質的量圖像等??偨Y這些化學平衡圖像題的規律不難發現,幾乎都可用曲線的斜率來快速解決問題。
關鍵詞:曲線斜率;化學平衡圖像;轉化率;速率
化學平衡是高中化學選修4的重點內容,是高考化學的必考題型,2019年全國二卷理綜第27題,2018年全國理綜27題,2017年全國理綜27題、2016年全國理綜27題和2015年全國理綜27題等連續五年考察化學平衡的圖像題型,這類題型主要考查學生提取信息和處理信息的能力;分析問題和解決問題的能力,充分體現了化學學科思想、學科方法、創新意識和學科價值。
一、解決曲線問題的常規方法
通常在解決曲線問題是采用:(1)“定一儀二”原則,所謂“定一議二法”,是指在化學平衡圖像中,熟知縱坐標,橫坐標以及曲線所表示的三個量的意義,在確定橫坐標所表示的量后,討論縱坐標與曲線的關系,或在確定了縱坐標所表示的量后,討論橫坐標和曲線的關系?!岸ㄒ弧笔侵赶却_定其中的一個量不變;“議二”是指對其他兩個量的再進行分析,如例1所示,(2)“先拐先平數值大”原則,即對于同一個化學反應在化學平衡圖像中,先出現拐點的反應先達到平衡狀態,先出現拐點的曲線表示的溫度較高,或壓強較大,如例2所示。
例1 可逆反應aA(g)+bB(g) ?dD(g)+eE(g);在一定條件下達平衡狀態時,A的轉化率與溫度、壓強的關系如圖1所示。則在下列空格處填寫“大于”、“小于”或“等于”。
(1)△H___0; ? (2)a+b_____c+d。
【解析】在圖1中,(1)任看一根曲線,可知溫度升高,A的轉化率變大,這說明升溫使平衡正移,故正反應為吸熱反應;答案:大于。(2)垂直于橫坐標畫一直線,可知:溫度(T0)相同時,壓強越大,A的轉化率越小。這說明增大壓強使平衡逆移,答案:小于。
例2 反應2X(g)+Y(g) ?2Z(g);△H<0在不同溫度(T1和T2)及壓強(P1和P2)下,產物Z的物質的量(nZ)與反應時間的關系如圖2所示。下述判斷正確的是
A.T1 B.T1 C.T1>T2,P1>P2 D.T1>T2,P1 【解析】如圖2所示,當溫度T1一定時,比較壓強P1和P2曲線,P1曲線先出現拐點,即先達到化學平衡狀態,說明壓強P1>P2;同理,當壓強在P1條件下,比較T1和T2溫度曲線,T1曲線先出現拐點,說明溫度T1>T2。 二、巧用曲線斜率解決 我們在這兩大原則的基礎上,引入曲線斜率,使化學平衡圖像的判斷更加直觀,很大程度的提高了解題效率。 例3 已知反應: ? ? ? ? ? ? ?,取等量CH3COH3,分別在0℃和20℃下,測得其轉化分數隨時間變化的關系曲線(Y-t)如圖3所示。下列說法正確的是 A.b代表0℃下CH3COH3的Y-t曲線 B.反應進行到20min末,CH3COH3的 C.升高溫度可縮短反應平衡的時間并能提高平衡轉化率 D.從Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的 【解析】從圖象可以得出,b曲線的起始斜率明顯大于a曲線,說明b對應的反應速率較大,溫度較高,所以可以推理出選項A、B錯誤;借助圖像,也可以得出,溫度升高,平衡轉化率降低,選項C錯誤;等量的CH3COH3,轉化率相同時,產物CH3COCH2COH(CH3)2的物質的量相同,選項D正確。 通過例3的分析我們不難看出,巧用曲線斜率,不但能快速的得出答案,而且能夠提高做題效率,高考理綜題量大,做題時間不夠困擾著許多同學,如果能在較短的時間內迅速得到答案,對理科考生大幅度提高成績效果顯著。