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例析化学平衡图像问题解题策略

2009-1-7 20:34:18  来源:高中化学网  作者:www.gzhxw.cn  【 】  浏览:

摘要:化学平衡图像问题是高考的一种传统题型,掌握其解题策略、养成分析图表问题的良好习惯,具有现实的价值意义。

 

关键词:坐标   意义  曲线变化  平衡化学方程式   条件

 

化学平衡图像问题是高考化学试题中最常见的一种题型。该类题型的特点是:图像是题目的主要组成部分,把所要考查的知识寓于坐标曲线上,简明、直观、形象,易于考查学生的观察能力、类比能力和推理能力。解答化学平衡图像题必须抓住化学程式及图像的特点。析图的关键在于对” “” “” “的综合思考,其重点是弄清“四点”(起点、交点、转折点、终点)及各条线段的化学含义,分析曲线的走向,发现图像隐含的条件,找出解题的突破口。下面例析这类题型的一般解题思路,希望起着抛砖引玉的作用。

 

一、先要明确图像的横、纵坐标所表示的物理意义,养成良好分析图像问题的习惯

在习题的教学过程中,我发现有些学生在分析图像问题时常在无意中忽略了图像中横坐标与纵坐标所表示的意义,导致做错题或思维受阻。

 

1 某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(图中表示压强,表示温度,表示物质的量):

       
 
   
 
 

 

 


  

 反应Ⅰ:2A(g)B(g) 2C(g)          反应 Ⅱ:2A(g) C(g)

 

 

 
 
 

 


 

反应Ⅲ:3A(g)B(g) 2C(g)           反应Ⅳ:A(g)B(g) 2C(g)

 

根据以上规律判断,下列结论正确的是

A.反应Ⅰ:Δ021       

B.反应Ⅱ:Δ012

C.反应Ⅲ:Δ021;或Δ012

D.反应Ⅳ:Δ021

错解:漏选C

解析:在该题中正确的答案应选BC,但有部分学生漏选了C答案。他们认为在反应III的图像中,T2曲线的斜率比1的大,说明在2的温度下反应速率比在1温度下大,所以2一定大于1(根据温度越高,反应速率越大)。这些学生犯错误的原因是受了平常一些习题的影响,错误迁移知识,认为斜率就一定代表速率。其实,该图像的横坐标表示加入B的物质的量,纵坐标表示C物质在平衡时的体积分数。这两条曲线上任意一点表示在加入一定量的B时,反应达到平衡的平衡点。图中的曲线表示的是在某一温度下随着B加入的物质的量不同(其他条件不变),反应达到平衡时C在平衡体系中的体积分数的变化情况,其斜率并不代表反应速率的大小。

 

纠错反馈:先明确图像的横、纵坐标所表示的意义,再进一步深入分析,形成良好的思维习惯。否则,容易的题目也会变成难题。(容易做错或做不出来)

 

二、对化学平衡图像的分析要紧密联系化学方程式的特点及题干中给出的恒定条件

我在教学过程中经常发现有的同学在分析化学平衡图像问题时,常常孤立去分析图像,忽略了了化学方程式中所隐含的条件,导致自己的思维受阻。

 

2.在容器固定的密闭容器中存在如下反应:A(g)3B(g)2C(g)DH0

某研究小组研究了其他条件不变时,改变某一条件对上述反应的影响,并根据实验数据作出下列关系图:

      

 

 

 

 

 

下列判断一定错误的是                                               (   )

    A. 图Ⅰ研究的是不同催化剂对反应的影响,且乙使用的催化剂效率较高

    B. 图Ⅱ研究的是压强对反应的影响,且甲的压强较高

    C. 图Ⅱ研究的是温度对反应的影响,且甲的温度较高

    D. 图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响,且甲使用的催化剂效率较高

 

解析:从题干可知:1、该反应的正反应为放热反应;2、压强增大,平衡向正反应方向移动;3、该反应是在恒容下讨论。因为催化剂对平衡移动是没有影响的,所以A项是错误的,D项正确。从图II的两条曲线的斜率对比可知,如果只是压强对反应的影响,应该是甲的压强大,但从题干可知压强增大,平衡向正反应方向移动,B的转化率应是增大,所以B项是错误的。如果是温度对反应的影响,甲的斜率大,反应速率大,温度高。该反应是放热反应,平衡向逆反应方向移动,B的转化率降低,C项正确。

 

纠错反馈:如果给出化学平衡方程式,在分析平衡图像时,要联系化学方程式。虽然看起来这是一个简单问题,但形成良好的思维习惯不容易。

 

    三、抓“四点”( 起点、交点、转折点、终点),注意求同思维及求异思维的运用

 

 2、在某容积一定的密闭容器,可逆反应A(气)+B(气) XC(气)符合下列图像Ⅰ所示关系,由此推断对图Ⅱ的正确说是

 

 

        

  

 

 

         AP3P4Y轴表示A的转化率        BP3P4Y轴表示的B百分含量

          CP3P4Y轴表示混合气体的密度    DP3P4Y轴混合气体的平均摩尔质量

 

解析:从图形I来看,(1)横坐标表示时间,纵坐标表示C物质的百分含量,abc 三条曲线的起点相同,转折点不同;(2)比较ab两条曲线,不难发现他们是温度相同,压强不同的两条曲线;(3b曲线的斜率大于a曲线的斜率,说明b曲线条件中的反应速率大于a曲线条件下的反应速率,得出隐含条件:P2P1 ;(4)从转折点不难发现随着压强的增大平衡向正反应方向移动,可得化学方程式中的另一隐含条件:化学计量数X等于1;(5)再通过比较bc两曲线,不难发现另外的隐含条件:T1T2 ,该反应为放热反应。综上所述得出结论:P2P1 T1T2,该反应为放热反应,化学计量数X等于1。运用图形I所得的结论来解决图形II的问题:为了便于分析,在图像II中做一等温线(虚线表示)。

 

 如果Y轴表示A的转化率,从图形I可知该反应为放热反应,随着温度的升高,平衡向逆向移动,两条曲线都体现A的转化率降低,合理;从图形I可知X等于1,随着压强的增大,平衡向正反应方向移动,在恒温条件下,如果P3P4 A的转化率增大,合理,所以A项是正确是。如果Y轴表示B的百分含量,两条曲线分开来分析,每条曲线是合理的,但对比来分析B就不合理,因为随着压强的增大,B的百分含量是增大的。因为该反应的反应容器容积不变,所有的反应物与生成物都是气体,所以反应的过程中密度保持不变,C项不正确。同温下压强越大,平衡向正反应方向移动,气体物质的量越小,气体的总质量不变,其平衡时平均摩尔质量越大,所以D项正确。

 

纠错反馈:弄清图像中起点” “交点” “转折点(拐点)”“终点及各条线段的化学含义,注意曲线的纵向(同一曲)、横向(不同曲线)的变化比较

 

如果熟练掌握化学反应速率和化学平衡理论知识,注意分析图像的一些方法,在解决平衡图像问题中会收到事半功倍的作用。其实,以上的一些解题策略对其他图像问题也具有普遍的意义。

 

 

 


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