佘海紅
高考對化學平衡的考查,如化學反應速率、化學平衡移動等內(nèi)容,往往與圖像相結(jié)合,直觀、生動地將各個量之間的關(guān)系表現(xiàn)出來,讓學生探索其中的化學規(guī)律。這類試題涉及的知識面廣,具有很強的靈活性、抽象性、復雜性與隱蔽性,考查了學生對知識的綜合駕馭能力和分析判斷能力,值得廣大教師進行積極探索的命題熱點。
一、有關(guān)v-t圖像解讀
v-t圖像中,橫坐標表示時間,縱坐標表示反應速率。常常考查在某時間點或時間段內(nèi),根據(jù)速率的變化來推導其他因素的變化。
1.案例展示
例1在一定條件下的密閉容器中,發(fā)生如下反應:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
改變某一條件后,發(fā)生了如圖1變化,并重新達到平衡,則該條件下敘述正確的是( ? )。
A.若該條件為減小壓強,則有m+n>p+q
B.若該條件為增大壓強,則有m+n<p+q
C.若升高溫度,則該反應為吸熱反應
D.該條件可能使用了正催化劑
圖1分析根據(jù)圖像可知,改變條件后:v(逆)>v(正),則平衡向逆反應方向移動,排除選項D;新平衡時的反應速率比舊平衡時的反應速率大,故減小壓強是不對的,排除選項A;增大壓強該平衡逆向移動,反應向著氣體體積減小的方向移動,則有m+n<p+q,故B正確;升高溫度該平衡逆向移動,反應向著吸熱方向進行,故正向為放熱反應,排除選項C。
2.方法解讀
(1)根據(jù)改變條件后的v(正)、v(逆)的大小判斷反應方向:v(正)>v(逆),平衡正向移動;
v(正)<v(逆),平衡逆向移動;v(正)=v(逆),平衡不移動。
(2)根據(jù)新平衡時的v′與舊平衡時的v比較,如果v′>v,則說明所改變的條件是增加,反之亦然。
(3)根據(jù)改變條件瞬間速率的連接點是“斷開”還是“漸變”,來判斷影響平衡的因素,“斷開”
一般改變的是溫度或壓強,“漸變”一般改變的是濃度。
二、有關(guān)y-t折線圖像解讀
y-t折線圖像中,橫坐標表示時間,縱坐標往往不確定,可以是百分含量、轉(zhuǎn)化率或者體積分數(shù)等物理量,常常用來同時考察溫度和壓強對反應的影響。
1.案例展示
例2密閉容器中,發(fā)生如下反應:
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)
如圖2所示在不同的溫度和壓圖2
強下的關(guān)系圖,橫坐標表示時間,縱坐標表示混合氣體中B的質(zhì)量分數(shù),則下列判斷正確的是( ? )。
A.T1>T2,p1<p2,a+b>c,該反應為放熱反應
B.T1>T2,p1<p2,a+b<c,該反應為吸熱反應
C.T1<T2,p1>p2,a+b<c,該反應為放熱反應
D.T1>T2,p1>p2,a+b>c,該反應為吸熱反應
分析圖像中給出了三條線段,根據(jù)控制變量法,如果比較溫度,則需要壓強相等,故比較T1p2和T2p2這兩條折線,其中溫度較高的反應速率快,達到平衡所需要的時間就短,則“先拐”,故有T1>T2,在判斷反應吸放熱的時候,可以假設(shè)有這樣一個過程,從T1→T2,溫度降低,對照縱坐標可知B的質(zhì)量分數(shù)升高,則有降溫平衡逆向移動,逆向為放熱,正向為吸熱反應;同理,比較T1p1和T1p2這兩條折線,可以得到p1<p2,a+b<c,故正確選項為B。
2.方法解讀
(1)根據(jù)控制變量法,找到兩條等溫線或等壓線,確定兩條研究對象;再根據(jù)“先拐先平值最大”原則,判斷出溫度或壓強的大小。
(2)模擬過程進行“定一議二”,模擬一個從T1→T2或者p1→p2的過程,通過縱坐標的變化來判斷化學平衡移動的方向,根據(jù)其中的邏輯關(guān)系得出反應的吸放熱或者前后氣體總體積的大小。
三、有關(guān)y-T/p曲線圖像解讀
在y-T/p的曲線圖像中,橫坐標表示溫度或壓強,縱坐標不確定,可以是百分含量、轉(zhuǎn)化率或者體積分數(shù)等物理量,也常常用來同時考查溫度和壓強對反應的影響。
1.案例展示
例3在密閉容器中發(fā)生反應:
A(s)+B(g)2C(g) ΔH>0,
隨著外界條件的改變發(fā)生如圖3圖3變化,那么y軸可以表示為( ? ?)。
A.反應在該條件下平衡時C的體積分數(shù)
B.反應在該條件下平衡時B體積分數(shù)
C.B的轉(zhuǎn)化率
D.反應在該條件下平衡時混合氣體的質(zhì)量
分析根據(jù)題意,y軸的確定既要符合溫度的變化,又要符合壓強的變化。在討論溫度時,需要找一條等壓線,三條線段中任意一個就可以,結(jié)合化學方程式和圖像可知,升溫,平衡正向移動,y軸所表示的量逐漸減小,故B符合;在討論壓強時,則需要找一條等溫線,即在x軸上一點做x軸的垂線,與三條曲線相交于三點,根據(jù)這三點中任意兩點來確定y軸的變化,結(jié)合化學方程式和圖像可知,減小壓強平衡正向移動,y軸減小,故B符合。據(jù)此,可以看出B既符合溫度的變化又符合壓強的變化,即為正確答案。
2.方法解讀
(1)分析方程式,判斷出溫度或壓強的改變對化學平衡的影響,記錄化學平衡移動的方向。
(2)根據(jù)“定一議二”的方法分析圖像,判斷出溫度或壓強的改變對相關(guān)物理量造成的影響,記錄y軸變化的趨向。
(3)將(1)(2)兩項結(jié)合,移動的方向與y軸的變化相一致,則可以用y軸表示;反之亦然。
總之,以上所闡述的三種圖像較為典型,體現(xiàn)了一定的方法和技巧,其他圖像的變化與創(chuàng)新,總是以這三類圖像為基礎(chǔ)。只要在解題時,充分利用化學平衡原理,按照讀圖的步驟和方法技巧進行分析,就一定可以得出正確答案。
(收稿日期:2015-09-10)