人教高中化学专题六 化学速率平衡图表分析与数据处理.doc

专题六　化学速率平衡图表分析与数据处理
【考情分析】
从近几年看，化学反应速率和化学平衡的考查，试题的创新性、探究性逐年提升，如：考查问题多样化的平衡图像问题，通过设计新颖的速率、平衡计算以及通过图像、表格获取信息、数据等试题在情境上、取材上都有所创新，而且化学反应速率与化学平衡还与元素化合物知识相互联系，综合考查，并且两者的结合也日趋紧密。如2015·全国卷Ⅰ·28，2016·全国卷Ⅱ·27，2017·全国卷Ⅰ·28，2018·全国卷Ⅰ·28，2018·全国卷Ⅱ·27等。
1.常见速率、平衡图像
(1)物质的量(或浓度)－时间图像
例如，某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
(2)含量—时间—温度(压强)
常见形式有如下几种。(C%指生成物的质量分数；B%指某反应物的质量分数)
(3)恒压(温)的图像分析
该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：
如图2所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的点是3，表示v正＜v逆的点是1，而2、4点表示v正＝v逆。
2.解答化学平衡图像题两个原则和三个步骤
(1)两个原则
①先拐先平。例如，在转化率—时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。
②定一论二。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。
(2)三个步骤
①看懂图像：看图像要五看。一看面，即看清横坐标和纵坐标；二看线，即看线的走向、变化趋势；三看点，即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等；四看要不要作辅助线、如等温线、等压线；五看定量图像中有关量的多少。
②联想规律：联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。
③推理判断：结合题中给定的化学反应和图像中的相关信息，根据有关知识规律分析作出判断。
考点指导1　化学平衡中的表格数据处理
【典例1】　(海南高考)硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下发生水解反应：
O2NC6H4COOC2H5＋OH－O2NC6H4COO－＋C2H5OH
两种反应物的初始浓度均为0.050 mol·L－1，15 ℃时测得O2NC6H4COOC2H5的转化率α随时间变化的数据如表所示，回答下列问题：
t/s
0
120
180
240
330
530
600
700
800
α/%
0
33.0
41.8
48.8
58.0
69.0
70.4
71.0
71.0
(1)列式计算该反应在120～180 s与180～240 s区间的平均反应速率____________________、________________________；
比较两者大小可得出的结论是___________________________________________。
(2)列式计算15 ℃时该反应的平衡常数___________________________________。
(3)为提高O2NC6H4COOC2H5的平衡转化率，除可适当控制反应温度外，还可采取的措施有_______________________________________________________
(要求写出两条)。
【解题指南】　解答本题时应注意以下两点：
(1)表格数据的处理。
(2)化学反应速率及化学平衡移动的影响因素。
(3)化学平衡常数的应用。
解析　(1)120 s转化率为33.0%，180 s转化率为41.8%，240 s转化率为48.8%，则120～180 s反应速率v＝[0.050 mol·L－1×(41.8%－33.0%)]/(180 s－120 s)≈7.3×10－5mol·L－1·s－1，则180～240 s反应速率v＝[0.050 mol·L－1×(48.8%－41.8%)]/(240 s－180 s)≈5.8×10－5mol·L－1·s－1，相同时间段内平均速率减小，主要原因是随着反应进行，反应物浓度逐渐减小，反应速率逐渐减小；
(2)根据表格数据，转化率为71.0%就不再发生变化，即达到化学平衡状态，则化学平衡常数K＝＝
(0.050 mol·L－1×71.0%)2/[0.050 mol·L－1×(1－71.0%)]2＝(71/29)2≈6.0；
(3)提高反应物的转化率，是使化学平衡向正反应方向移动，除了控制温度外，根据化学反应特点(溶液间进行的反应)，压强不能改变平衡，