数形结合思想解决化学问题2.docx
- 文档编号:16049652
- 上传时间:2023-07-10
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:135.43KB
数形结合思想解决化学问题2.docx
《数形结合思想解决化学问题2.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数形结合思想解决化学问题2.docx(12页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
数形结合思想解决化学问题2
数形结合思想解决化学问题
(2)
福建古田一中胡嘉谋
三、有关反应速率与化学平衡的图像题
例1.(2012·福建高考12)一定条件下,溶液的酸碱性对TiO2光催化燃料R降解反应的影响如下图所示。
下列判断判断正确的是()
A.在0﹣50min之间,pH=2和pH=7时R的降解百分率相等
B.溶液酸性越强,R的降解速率越小
C.R的起始浓度越小,降解速率越大
D.在20﹣25min之间,pH=10时R的平均降解速率为0.04mol·L-1·min-1
解析:
图像三条曲线分别表示pH=2、 pH=7和pH=10时R降解的情况,pH=2和pH=7两曲线在40min后已经完全重叠,且c(R)均为0,说明R的降解百分率(即转化率)相等均为100%,选项A正确;由图示可读出pH=2时的曲线最陡,下降最快,说明溶液的酸性越强,降解速率越大,选项B错;一般来说,反应物的浓度越大,反应速率越大,R的起始浓度越小,其降解速率越小,选项C错;若未注意纵坐标的10-4数量级,可计算得在20﹣25min之间,pH=10时R的平均降解速率0.04mol·L-1·min-1,误选D选项是必然的;其速率实为0.04×10-4 mol·L-1·min-1,选项D错。
正确答案为A。
例2.(2012·广东高考31节选)碘在科研与生活中有重要应用。
某兴趣小组用0.50mol·L-1KI、0.2%淀粉溶液、0.20mol·L-1K2S2O8、0.10mol·L-1Na2S2O3等试剂,探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知:
S2O82-+2I-==2SO42-+I2(慢)I2+2S2O32-==2I-+S4O62-(快)
(3)已知某条件下,浓度c(S2O82-)~反应时间t的变化曲线如图13,若保持其他条件不变,请在答题卡坐标图中,分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O82-)~t的变化曲线示意图(进行相应的标注)
解析:
这是一道由“数”求“形”的反应速率与c(S2O82-)关系的试题,若保持其他条件不变,降低反应温度,反应速率减小,S2O82-反应相同的量所需时间t增大,故曲线应平缓些且在原曲线之上;若保持其他条件不变,加入催化剂,反应速率增大,S2O82-反应相同的量所需时间t减小,故曲线应更陡些且在原曲线之下。
如图所示。
答案:
(3)
例3.(2011·重庆高考10)一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图10的是()
A.CO2(g)+2NH3(g)
CO(NH2)2(s)+H2O(g); △H<0
B.CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g); △H﹥0
C.CH3CH2OH(g)
CH2=CH2(g)+H2O(g); △H﹥0
D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)
2C6H5CH=CH2(g)+2H2O(g); △H<0
解析:
读图,两图分别表示温度变化、压强变化对生成物水蒸气含量的影响;识图,温度越高,反应越快,到达平衡的时间就越少,因此T2﹥T1;同理压强越大,反应越快,到达平衡的时间就越少,因此P1﹥P2。
用图,选项A的反应是一个体积减小的放热反应,因此升高温度平衡向逆向移动,降低水蒸气的含量;而增大压强平衡向正向移动,增大水蒸气的含量,选项A均符合;选项B的反应是一个体积不变的吸热反应,压强对水蒸气的含量不影响;升高温度平衡向正向移动,增大水蒸气的含量,选项B均不符合,错;选项C的反应是一个体积增大的、吸热反应,同样分析也均不符合,选项C错;选项D的反应是一个体积增大的、放热反应,压强不符合,选项D错。
正确答案为A。
感悟:
有关反应速率与化学平衡的图像题高考出现几率大,主要考查学生的分析、推理、自学以及创新能力。
明确图像意义(坐标与曲线的物理意义),掌握变化规律(化学反应的速率变化与平衡移动的规律),结合平衡特点(平衡方程式的特征)成为了解决此类图像问题的解题关键。
归纳:
此类题常见的有:
①由图像分析外界条件对反应速率与化学平衡的影响;②由反应和图像判断符合图像变化的外界条件;③由图像判断反应特征,如确定反应的化学计量数、判断反应的热效应、确定反应中气体物质的化学计量数等;④由反应和图像判断图像中;⑤由反应判断图像的正误;等等。
现场体验:
(2011·安徽高考9)电镀废液中Cr2O72-可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):
Cr2O72-(aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)
2PbCrO4(s)+2H+(aq)ΔH<0该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是()
答案:
A
专题强化训练:
1.(2011·天津高考5)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,在一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)
SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如下所示。
由图可得出的正确结论是()
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:
a点小于b点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.△t1=△t2时,SO2的转化率:
a~b段小于b~c段
2.(2011·福建高考12)25℃时,在含有Pb2+、Sn2+的某溶液中,加入过量金属锡(Sn),发生反应:
Sn(s)+Pb2+(aq)
Sn2+(aq)+Pb(s),体系中c(Pb2+)和c(Sn2+)变化关系如下图所示。
下列判断正确的是()
A.往平衡体系中加入金属铅后,c(Pb2+)增大
B.往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后,c(Pb2+)变小
C.升高温度,平衡体系中c(Pb2+)增大,说明该反应△H﹥0
D.25℃时,该反应的平衡常数K=2.2
3.(2011·北京高考12)已知反应:
2CH3COCH3(l)
CH3COCH2COH(CH3)2(l)。
取等量CH3COCH3,分别在0℃和20℃下,测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t)如下图所示。
下列说法正确的是()
A.b代表0℃下CH3COCH3的Y-t曲线
B.反应进行到20min末,CH3COCH3的v(0℃)/v(20℃)﹥1
C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D.从Y=0到Y=0.113,CH3COCH2COH(CH3)2的△n(0℃)/△n(20℃)=1
4.(2012·全国高考27节选)光气(COCl2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下CO与Cl2在活性炭催化下合成。
(4)COCl2的分解反应为COCl2(g)==Cl2(g)+CO(g) △H=+108kJ·mol-1。
反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未示出):
计算反应在第8min时的平衡常数K= ;
②比较第2min反应温度T
(2)与第8min反应温度T(8)的高低:
T
(2) T(8)(填“<”、“﹥”或“=”);
若12min时反应于温度T(8)下重新达到平衡,则此时c(COCl2)= mol·L-1;
④比较产物CO在2~3min、5~6min和12~13min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2~3)、v(5~6)、v(12~13)表示]的大小 ;
⑤比较反应物COCl2在5~6min和15~16min时平均反应速率的大小v(5~6) v(12~13)(填“<”、“﹥”或“=”),原因是 。
5.(2012·山东高考29节选)偏二甲肼与N2O4是常用的火箭推进剂,二者发生如下化学反应:
(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(l)==2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)(Ⅰ)
(1)反应(Ⅰ)中氧化剂是_______。
(2)火箭残骸中常现红棕色气体,原因为:
N2O4(g)
2NO2(g)(Ⅱ)
当温度升高时,气体颜色变深,则反应(Ⅱ)为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(3)一定温度下,反应(Ⅱ)的焓变为ΔH。
现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是________。
若在相同温度下,上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行,平衡常数_____(填“增大”“不变”或“减小”),反应3s后NO2的物质的量为0.6mol,则0~3s内的平均反应速率v(N2O4)=________mol·L-1·S-1。
答案:
1.D2.D3.D
4.(4)①K=0.234 ②< ③0.031
④v(2~3)﹥v(5~6) =v(12~13)
⑤﹥ 在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大。
5.
(1)N2O4
(2)吸热 (3)ad 不变 0.1
四、有关弱电解质电离平衡的图像题
例1.(2010·浙江高考26)已知:
①25℃时弱电解质电离平衡数:
Ka(CH3COOH)=1.8×10-5,Ka(HSCN)=0.13;难溶电解质的溶度积常数Ksp(CaF2)=1.5×10-10
②25℃时,2.0×10-3mol·L-1氢氟酸水溶液中,调节溶液pH(忽略体积变化),得到c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系,如下图所示:
请根据以下信息回答下列问题:
(1)25℃时,将20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图为下图所示:
反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是 ,反应结束后所得两溶液中,c(CH3COO-) c(SCN-)(填“﹥”、“<”或“=”)
(2)25℃时,HF电离平衡常数的数值Ka ,列式并说明得出该常数的理由 。
(3)4.0×10-3mol·L-1HF溶液与4.0×10-4mol·L-1CaCl2溶液等体积混合,调节混合液pH为4.0(忽略调节混合液体积的变化),通过列式计算说明是否有沉淀产生。
解析:
解决此题三问,均与题设两个图像有关,要通过认真读图,识破图示中的三个隐含信息:
一是图中HSCN 与CH3COOH曲线变化趋势,可分析出HSCN与CH3COOH酸性强弱,用于
(1)问解答;二是图示中c(HF)与c(F-)两曲线的交点,可分析出交点处c(HF)=c(F-),用于
(2)问计算HF的Ka;三是当pH=4.0时,图中可查阅c(F-),用于(3)问计算判断CaF2是否有沉淀产生。
(1)由CO2气体体积(V)随时间(t)变化的示意图知HSCN曲线较陡速率大,CH3COOH曲线缓和速率小;说明HSCN的酸性比CH3COOH的酸性强,HSCN溶液中的c(H+)较大,故其溶液与NaHCO3溶液的反应速率较快;反应结束后,溶液中CH3COO-离子水解程度比SCN-离子水解程度大,故c(CH3COO-)<c(SCN-)。
(2)因为HF
H++F-,所以 Ka=[c(H+)×c(F-)]/c(HF)。
由c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系图知两曲线交点处c(HF)=c(F-),可选择图中交点处所对应的pH求解HF的Ka,当c(HF)=c(F-)时,Ka=c(H+)=10-3.45(或3.5×10-4)。
(3) 由c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系图知:
当pH=4.0时,查得c(F-)
=1.6×10-3mol·L-1,由于HF溶液与CaCl2溶液等体积混合,各物质浓度应减半,此时溶液中c(Ca2+)=2.0×10-4mol·L-1,c2(F-)×c(Ca2+)=5.1×10-10﹥Ksp(CaF2)=1.5×10-10,故有少量沉淀产生。
感悟:
弱电解质在水溶液中的电离平衡是化学平衡理论应用的范例之一,其图像题主要有外界条件对弱电解质电离平衡的影响、稀释对电解质或弱电解质溶液的离子浓度或pH的影响、比较某些电解质离子浓度大小或导电性强弱或反应速率大小、酸碱中和的曲线定量分析等。
其解题思维离不开动态平衡原理及数形结合思想。
现场体验:
(2012·江苏高考15)25℃,有c(CH3COOH)+c(CH3CO-)=0.1mol·L-1的一组醋酸和醋酸钠混合溶液,溶液中c(CH3COOH)、c(CH3COO-)与pH值的关系如图所示。
下列有关离子浓度关系叙述正确的是( )
A.pH=5.5溶液中:
c(CH3COOH)﹥c(CH3COO-)﹥c(H+)﹥c(OH-)
B.W点表示溶液中:
c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.pH=3.5溶液中:
c(Na+)+c(H+)-c(O-)+c(CH3COOH)=0.1mol·L-1
D.向W点所表示溶液中通入0.05molHCl气体(溶液体积变化可忽略):
c(H+)=c(CH3COOH)+c(OH-)
答案:
BC。
专题强化训练:
1.(2010·江苏高考12)常温下,用 0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定 20.00mL0.1000mol·L-1 CH3COOH溶液所得滴定曲线如下图。
下列说法正确的是()
A.点①所示溶液中:
c(CH3COO-)+c(OH-)=c(CH3COOH)+c(H+)
B.点②所示溶液中:
c(Na+)=c(CH3COOH)+c(CH3COO-)
C.点③所示溶液中:
c(Na+)﹥c(OH-)﹥c(CH3COO-)﹥c(H+)
D.滴定过程中可能出现:
c(CH3COOH)﹥c(CH3COO-)﹥c(H+)﹥c(Na+)﹥c(OH-)
2.(2011·安徽高考12)室温下,将1.000mol·L-1盐酸滴入20.00mL
1.000mol·L-1氨水中,溶液pH和温度随加入盐酸体积变化曲线如下图所示。
下列有关说法正确的是()
A.a点由水电离出的c(H+)=1.0×10-14mol·L-1
B.b点:
c(NH4+)+c(NH3·H2O)=c(Cl-)
C.c点:
c(Cl-)=c(NH4+)
D.d点后,溶液温度略下降的主要原因是NH3·H2O电离吸热
3.25℃时将水不断滴入0.1mol/L的氨水中,下列变化的图像合理的是()
4.(2009·宁夏高考11)将氢氧化钠稀溶液滴加到醋酸稀溶液中,下列各图示意混合溶液有关量或性质的变化趋势,其中错误的是()
5.(2010·山东高考15)某温度下,Fe(OH)3(s)、Cu(OH)2(s)分别在溶液中达到沉淀溶解平衡后,改变溶液pH,金属阳离子浓度的辩护如图所示。
据图分析,下列判断错误的是()
A.Ksp[Fe(OH)3]<Ksp[Cu(OH)2]
B.加适量NH4Cl固体可使溶液由a点变到b点
C.c、d两点代表的溶液中c(H+)与c(OH-)乘积相等
D.Fe(OH)3、Cu(OH)2分别在b、c两点代表的溶液中达到饱和
答案:
1.D2.C3.AC4.D5.B
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 结合 思想 解决 化学 问题