佘海紅
高考對(duì)化學(xué)平衡的考查,如化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)等內(nèi)容,往往與圖像相結(jié)合,直觀、生動(dòng)地將各個(gè)量之間的關(guān)系表現(xiàn)出來,讓學(xué)生探索其中的化學(xué)規(guī)律。這類試題涉及的知識(shí)面廣,具有很強(qiáng)的靈活性、抽象性、復(fù)雜性與隱蔽性,考查了學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合駕馭能力和分析判斷能力,值得廣大教師進(jìn)行積極探索的命題熱點(diǎn)。
一、有關(guān)v-t圖像解讀
v-t圖像中,橫坐標(biāo)表示時(shí)間,縱坐標(biāo)表示反應(yīng)速率。常??疾樵谀硶r(shí)間點(diǎn)或時(shí)間段內(nèi),根據(jù)速率的變化來推導(dǎo)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(yīng):
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(dá)到平衡,則該條件下敘述正確的是( ? )。
A.若該條件為減小壓強(qiáng),則有m+n>p+q
B.若該條件為增大壓強(qiáng),則有m+n<p+q
C.若升高溫度,則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
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(yīng)方向移動(dòng),排除選項(xiàng)D;新平衡時(shí)的反應(yīng)速率比舊平衡時(shí)的反應(yīng)速率大,故減小壓強(qiáng)是不對(duì)的,排除選項(xiàng)A;增大壓強(qiáng)該平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)向著氣體體積減小的方向移動(dòng),則有m+n<p+q,故B正確;升高溫度該平衡逆向移動(dòng),反應(yīng)向著吸熱方向進(jìn)行,故正向?yàn)榉艧岱磻?yīng),排除選項(xiàng)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(yīng)方向:v(正)>v(逆),平衡正向移動(dòng);
v(正)<v(逆),平衡逆向移動(dòng);v(正)=v(逆),平衡不移動(dòng)。
(2)根據(jù)新平衡時(shí)的v′與舊平衡時(shí)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(diǎn)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(qiáng),“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(biāo)表示時(shí)間,縱坐標(biāo)往往不確定,可以是百分含量、轉(zhuǎn)化率或者體積分?jǐn)?shù)等物理量,常常用來同時(shí)考察溫度和壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響。
1.案例展示
例2密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):
aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)
如圖2所示在不同的溫度和壓圖2
強(qiáng)下的關(guān)系圖,橫坐標(biāo)表示時(shí)間,縱坐標(biāo)表示混合氣體中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù),則下列判斷正確的是( ? )。
A.T1>T2,p1<p2,a+b>c,該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B.T1>T2,p1<p2,a+b<c,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
C.T1<T2,p1>p2,a+b<c,該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
D.T1>T2,p1>p2,a+b>c,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
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(qiáng)相等,故比較T1p2和T2p2這兩條折線,其中溫度較高的反應(yīng)速率快,達(dá)到平衡所需要的時(shí)間就短,則“先拐”,故有T1>T2,在判斷反應(yīng)吸放熱的時(shí)候,可以假設(shè)有這樣一個(gè)過程,從T1→T2,溫度降低,對(duì)照縱坐標(biāo)可知B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高,則有降溫平衡逆向移動(dòng),逆向?yàn)榉艧?,正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng);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(xiàng)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(duì)象;再根據(jù)“先拐先平值最大”原則,判斷出溫度或壓強(qiáng)的大小。
(2)模擬過程進(jìn)行“定一議二”,模擬一個(gè)從T1→T2或者p1→p2的過程,通過縱坐標(biāo)的變化來判斷化學(xué)平衡移動(dòng)的方向,根據(jù)其中的邏輯關(guān)系得出反應(yīng)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(biāo)表示溫度或壓強(qiáng),縱坐標(biāo)不確定,可以是百分含量、轉(zhuǎn)化率或者體積分?jǐn)?shù)等物理量,也常常用來同時(shí)考查溫度和壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響。
1.案例展示
例3在密閉容器中發(fā)生反應(yīng):
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(yīng)在該條件下平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)
B.反應(yīng)在該條件下平衡時(shí)B體積分?jǐn)?shù)
C.B的轉(zhuǎn)化率
D.反應(yīng)在該條件下平衡時(shí)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(qiáng)的變化。在討論溫度時(shí),需要找一條等壓線,三條線段中任意一個(gè)就可以,結(jié)合化學(xué)方程式和圖像可知,升溫,平衡正向移動(dòng),y軸所表示的量逐漸減小,故B符合;在討論壓強(qiáng)時(shí),則需要找一條等溫線,即在x軸上一點(diǎn)做x軸的垂線,與三條曲線相交于三點(diǎn),根據(jù)這三點(diǎn)中任意兩點(diǎn)來確定y軸的變化,結(jié)合化學(xué)方程式和圖像可知,減小壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),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(qiáng)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(qiáng)的改變對(duì)化學(xué)平衡的影響,記錄化學(xué)平衡移動(dòng)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(qiáng)的改變對(duì)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(xiàng)結(jié)合,移動(dòng)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(shí),充分利用化學(xué)平衡原理,按照讀圖的步驟和方法技巧進(jìn)行分析,就一定可以得出正確答案。
(收稿日期:2015-09-10)