黃春德 辛靜玲

(1.廣東省惠州市華羅庚中學(xué) 516000;2.廣東省惠州市實(shí)驗(yàn)中學(xué) 516000)

黃春德 (1988.7-)，廣東省惠州人，本科，中學(xué)二級(jí)教師，從事中學(xué)化學(xué)教學(xué)研究.

一、構(gòu)建常規(guī)思維模型

1.速率—時(shí)間圖(v-t)

例1觀察圖組1與圖組2，分別找出兩組圖像的相同點(diǎn)，說說你能得到的規(guī)律？

解析圖1，t1時(shí)刻的圖型變化為一個(gè)單斷點(diǎn)另一個(gè)為漸變點(diǎn)；改變的條件是單一改變反應(yīng)物或生成物的濃度.圖1甲增大反應(yīng)物的濃度，圖1乙減小反應(yīng)物濃度，圖1丙增大生成物濃度.

圖2甲改變的條件可能是：升高溫度或者增加壓強(qiáng).當(dāng)ΔH>0,則升高溫度滿足該圖情況；或者當(dāng)a+b>c+d，增大壓強(qiáng)滿足該圖情況.

圖2乙改變的條件可能是：降低溫度或者減小壓強(qiáng).當(dāng)ΔH<0，則降低溫度滿足該圖情況；或者當(dāng)a+b>c+d，降低壓強(qiáng)滿足該圖情況.

圖3丙改變的條件可能是：增大壓強(qiáng)或者催化劑.催化劑滿足此圖所有情況；或者當(dāng)a+b=c+d，增大壓強(qiáng)滿足該圖情況.

圖3

解析圖中v′(正)增大，v′(逆)減小，可能是一定程度增大反應(yīng)物A的同時(shí)又減小生成物C和D的濃度；也可能是恒壓體系中充入反應(yīng)物A氣體.

注意：此圖對(duì)于反應(yīng)物氣體有兩種的，必須同等倍數(shù)通入氣體反應(yīng)物的量，否則平衡時(shí)候的新速率會(huì)不等于原平衡的速率.

2.含量/轉(zhuǎn)化率—時(shí)間圖

常見圖像形式有如圖4所示幾種，其中C%指生成物的百分含量.

圖4

此類題型的解題關(guān)鍵是：先拐先平速率快.就是折線圖中先出現(xiàn)拐點(diǎn)的先平衡，說明其反應(yīng)速率快，并由此判斷溫度較高或者壓強(qiáng)較大.

圖4①a比b先平衡，說明v(a)>v(b)；而又因?yàn)槠胶鈺r(shí)C%不變，說明平衡不移動(dòng)，那么改變的條件可能是a加入了正催化劑或者反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)增大壓強(qiáng)的情況.

圖4②T2比T1先拐，則T2>T1.升高溫度，C%增大，說明平衡往正反應(yīng)方向移動(dòng)，說明ΔH>0.

圖4③p1比p2先拐，則p1>p2.增大壓強(qiáng)，C%增大，說明平衡往正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小的方向.

評(píng)議圖1和圖2有個(gè)共同特點(diǎn)，橫坐標(biāo)都是時(shí)間，考察的是與化學(xué)反應(yīng)速率有關(guān)的相關(guān)知識(shí).都是根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率隨著時(shí)間的變化情況來判斷反應(yīng)平衡移動(dòng)方向，進(jìn)而判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)或者反應(yīng)前后氣體分子數(shù)的變化情況.

3.恒壓線或恒溫線圖(如圖5所示)，其中A%可能是反應(yīng)物或生成物平衡時(shí)的百分含量.

圖5

此類圖形有多個(gè)變量，在分析圖形應(yīng)該要控制變量，可以采用“定一議二法”.

如圖6所示，分析溫度對(duì)A的轉(zhuǎn)化率的影響，可以任選某一壓強(qiáng)線.觀察發(fā)現(xiàn)：隨著溫度的升高，A的轉(zhuǎn)化率增加，說明反應(yīng)往正反應(yīng)方向進(jìn)行，由此得出正反應(yīng)為吸熱反應(yīng).

圖6

當(dāng)考慮壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響時(shí)，溫度必須固定，因此要做一條輔助線，如圖6所示，可以發(fā)現(xiàn)，隨著壓強(qiáng)的增大，A的轉(zhuǎn)化率升高，由此說明該反應(yīng)正反應(yīng)方向?yàn)闅怏w體積減小的反應(yīng).

二、應(yīng)用常規(guī)模型，突破信息型模型

在高考考題中，經(jīng)常換個(gè)新的情境，換個(gè)角度設(shè)問，考察的知識(shí)與關(guān)鍵能力并沒有改變，以達(dá)到“以生考熟”的目的.這就好比老師教學(xué)生上課包餃子，而考試的內(nèi)容是做叉燒包，并在試題中提供信息，要注意蒸包子的溫度，時(shí)間等問題.

1.考題中常見的“山形圖與凹形圖”(如圖7所示).

圖7

分析此類圖型一般考察的是同一時(shí)間不同溫度測定某一物質(zhì)的百分含量.M點(diǎn)以前是未平衡的點(diǎn)，M點(diǎn)及以后是平衡的點(diǎn).在圖7中，起點(diǎn)到M點(diǎn)以前，隨著溫度的升高，A%在逐漸減少，說明隨著溫度的升高，v正>v逆.隨著溫度的升高，速率加快，A%逐漸減?。欢鳰點(diǎn)以后A%逐漸上升，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡往逆反應(yīng)方向進(jìn)行，故A%反而增加了.

圖8

由圖8可知，催化劑活性最大時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度約為____，COS的轉(zhuǎn)化率在后期下降的原因是____.

分析此圖跟上述考法1屬于同圖異考，解題的關(guān)鍵是要審題，題目中有兩個(gè)關(guān)鍵詞：催化劑和未達(dá)到平衡.由此可知轉(zhuǎn)化率的高低主要與速率有關(guān)，而速率的高低快慢又與催化劑的活性有關(guān).因此，前半段隨著溫度升高，速率增大，主要是催化劑的活性增強(qiáng)；后半段出現(xiàn)隨著溫度升高，催化劑活性降低，故速率降低，COS的轉(zhuǎn)化率也下降.

參考答案:150℃；溫度過高，使催化劑活性減弱或喪失，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率減小.

考法3已知：C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) ΔH2=+123 kJ·mol-1

圖9

圖9為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，副產(chǎn)物主要是高溫丁烷裂解生成的短碳鏈烴類化合物.丁烯產(chǎn)率在590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是____、____；590℃之后，丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是____.

分析此題與前面圖型有相同點(diǎn)，一樣出現(xiàn)了“山形圖”.此題的關(guān)鍵信息是：高溫丁烷裂解生成副產(chǎn)物，無論是文字還是圖型中均有所涉及.因此，590℃以前，隨著溫度的升高，速率加快，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的丁烯量增多；同時(shí)，該反應(yīng)又是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡往正反應(yīng)方向進(jìn)行，因此丁烯產(chǎn)率增大.590℃，主要是發(fā)生了副反應(yīng)丁烷裂解生成的短碳鏈烴類化合物，故丁烯的產(chǎn)率反而降低.

參考答案:升高溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行 溫度升高反應(yīng)速率加快； 丁烷高溫裂解生成短鏈烴類

2.轉(zhuǎn)化率/百分含量—投料比圖

圖10

考法2(2019·全國卷 Ⅲ)近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長.因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn).Deacon發(fā)明的直接氧化法為：

圖11為剛性容器中，進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)分別等于1∶1、4∶1、7∶1時(shí)HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系.

圖11

按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)降低產(chǎn)物分離的能耗.進(jìn)料濃度比c(HCl)∶c(O2)過低、過高的不利影響分別是____.

分析此題的審題關(guān)鍵是，按化學(xué)計(jì)量比進(jìn)料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時(shí)降低產(chǎn)物分離的能耗.又因?yàn)樵跍囟纫欢ǖ臈l件下，c(HCl)和c(O2)的進(jìn)料比越大，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率越低，所以題圖中自上而下三條曲線是c(HCl)∶c(O2) (進(jìn)料濃度比)為1∶1、4∶1、7∶1時(shí)的變化曲線.所以有c(HCl)∶c(CO2)過高時(shí)，HCl轉(zhuǎn)化率較低；當(dāng)c(HCl)∶c(O2)過低時(shí)，過量的O2和Cl2分離時(shí)能耗較高.

綜上所述，化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的圖像，審題是最重要的因素之一，審題不僅要看清楚題目文字信息，也要看清楚圖像.學(xué)會(huì)常規(guī)解題思路，并結(jié)合信息解決實(shí)際問題.高考考察的是學(xué)生應(yīng)用舊知識(shí)解決新問題的能力.重在能力的應(yīng)用與培養(yǎng).