用数形结合的思想探究化学平衡图像
一、传统图像的分类突破 1．图像类型 (1)浓度—时间 如A(g)＋
(2)含量—时间—温度(压强)
(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数)
(3)恒压(或恒温)线
(c表示反应物的平衡浓度，α表示反应物的转化率)
图①，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH<0； 图②，若T1>T2，则正反应为放热反应。 (4)几种特殊图像 ①对于化学反应mA(g)＋npC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M
点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH<0。
②对于化学反应mA(g)＋npC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如下图)。L
线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正>v逆
；则L线的右下方(F点)，v正 2．解题步骤 2 3．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，说明该曲线反应速率快，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。 二、新型图像的探究应用 新型图像往往根据实际工业生产，结合图像，分析投料比、转化率、产率的变化。此类题目信息量较大，能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力，在新课标高考中受到命题者的青睐。 1．转化率—投料比—温度图像 [例1] 将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为 2CO2(g)＋6H2(g) 催化剂 CH3OCH3(g)＋3H2O(g) 已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见下图： 此反应为__________(填“放热”或“吸热”)；若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则K将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 答案 放热 不变 解析 当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。平衡常数只与温度有关，不随投料比的变化而变化。 2．根据图像判断投料比 3 [例2] 采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu－Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。 主反应：2CO(g)＋4H2副反应：CO(g)＋H2CO(g)＋2H2 3 23 OCH3(g)＋H2O(g) (g)＋H2(g) OH(g) 测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。 则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为________时最有利于二甲醚的合成。 答案 2.0 解析 由图可知当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时，CO的转化率最大，生成的二甲醚最多。 3．废物回收及污染处理图像 [例3] (1)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为 2CO(g)＋SO2(g) 催化剂 －1 2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol ①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是：________________________________________________________________________。 ②某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380 ℃时，分别研究了[n(CO)∶n(SO2)]为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为__________。 (2)目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如下图 4
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