高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第二篇 高考技能跨越 第1講 考場快速解題的4大思想方法之思想方法 3 數(shù)形結(jié)合法課件.ppt

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思想方法3數(shù)形結(jié)合法 1 特點 數(shù)缺形 少直觀 形缺數(shù) 難入微 具體地說 就是在解決問題時 根據(jù)問題的背景 數(shù)量關(guān)系 圖形特征或使 數(shù) 的問題借助于 形 去觀察 或?qū)?形 的問題借助于 數(shù) 去思考 這種解決問題的思想 稱為數(shù)形結(jié)合思想 以化學(xué)知識為載體 將化學(xué)問題抽象成數(shù)學(xué)問題 也可以用這種數(shù)形結(jié)合的思想去解決 2 常見的數(shù)形結(jié)合題目 包括反應(yīng)過程圖象題 能量變化圖象題 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象題 溶液中的反應(yīng)與平衡圖象題等 1 反應(yīng)過程圖象題 內(nèi)涵解讀 1 含義 展示化學(xué)反應(yīng)過程中某類物質(zhì) 如沉淀 氣體 離子等 的物質(zhì)的量 質(zhì)量 濃度等變化過程的圖象 2 類型 1 反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沉淀質(zhì)量或物質(zhì)的量隨某反應(yīng)物的增加而變化的圖象 2 反應(yīng)過程中產(chǎn)生氣體的質(zhì)量 物質(zhì)的量或體積隨某反應(yīng)物的增加而變化的圖象 3 反應(yīng)過程中離子的濃度或物質(zhì)的量隨某反應(yīng)物的增加而變化的圖象 4 熱重分析圖象 典題訓(xùn)練 1 氣體體積變化圖象 向50mL稀硫酸與稀硝酸的混合溶液中逐漸加入鐵粉 假設(shè)加入鐵粉的質(zhì)量與產(chǎn)生氣體的體積 標(biāo)準狀況 之間的關(guān)系如圖所示 且每一段只對應(yīng)一個反應(yīng) 下列說法正確的是 A 開始時產(chǎn)生的氣體為H2B AB段發(fā)生的反應(yīng)為置換反應(yīng)C 所用混合溶液中c HNO3 0 5mol L 1D 參加反應(yīng)鐵粉的總質(zhì)量m2 5 6g 解析 選D OA段產(chǎn)生氣體應(yīng)為NO 離子反應(yīng)為Fe 4H Fe3 NO 2H2O AB段無氣體生成 則離子反應(yīng)為2Fe3 Fe 3Fe2 B以后又有氣體產(chǎn)生 氣體應(yīng)為H2 離子反應(yīng)為Fe 2H Fe2 H2 開始產(chǎn)生的氣體為NO A錯誤 AB段為Fe與Fe3 的反應(yīng) 為化合反應(yīng) B錯誤 n HNO3 n NO 0 05mol c HNO3 1mol L 1 C錯誤 根據(jù)得失電子守恒m Fe 56g mol 1 5 6g D正確 2 沉淀 pH變化圖象 下列各項反應(yīng)對應(yīng)的圖象正確的是 A 25 時 向亞硫酸溶液中通入氯氣B 向NaAlO2溶液中通入HCl氣體C 向少量氯化鐵溶液中加入鐵粉D 向BaSO4飽和溶液中加入硫酸鈉 解析 選C A中反應(yīng)為H2SO3 Cl2 H2O H2SO4 2HCl 開始時H2SO3溶液pH 7 B中反應(yīng)為 H H2O Al OH 3 Al OH 3 3H Al3 3H2O 產(chǎn)生沉淀過程和沉淀溶解過程消耗HCl的物質(zhì)的量之比為1 3 C中反應(yīng)為2FeCl3 Fe 3FeCl2 反應(yīng)過程中Cl 的物質(zhì)的量不變 但質(zhì)量分數(shù)減小 當(dāng)Fe3 完全反應(yīng)后 Cl 的質(zhì)量分數(shù)不再發(fā)生變化 D中向BaSO4飽和溶液中加入Na2SO4 其溶解度減小 3 離子濃度變化圖象 將NaOH溶液逐滴加入NH4HCO3溶液中 忽略溶液體積的變化 下列各示意圖表示的混合溶液有關(guān)量的變化趨勢正確的是 解析 選C 因結(jié)合OH 的能力強于 因而NaOH先與反應(yīng) 將其消耗完后再和反應(yīng) NaOH先與反應(yīng) 則反應(yīng)生成的濃度逐漸增大到不變 溶液的pH隨著NaOH的加入不斷增大 思維建模 1 方法的選取 在溶液中產(chǎn)生沉淀 氣體 離子濃度變化等圖象題中反應(yīng)過程圖象題 2 解題流程 1 看清橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義 一般橫坐標(biāo)為所加入反應(yīng)物的過程 縱坐標(biāo)為氣體 沉淀 離子量的變化 特別注意縱坐標(biāo)是體積 濃度 物質(zhì)的量還是質(zhì)量 2 明確曲線的變化趨勢和拐點 結(jié)合反應(yīng)過程和曲線各段的含義 明確每一段發(fā)生的反應(yīng) 3 數(shù)形結(jié)合 正確求解 加固訓(xùn)練 1 在200mL含Mg2 Al3 H Cl 的溶液中 逐滴加入5mol L 1NaOH溶液 所加NaOH溶液的體積 mL 與產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)的量 mol 關(guān)系如圖所示 下列敘述不正確的是 A x y 0 01molB 原溶液中c Cl 0 75mol L 1C 原溶液的pH 1D 原溶液中n Mg2 n Al3 5 1 解析 選B 依次發(fā)生的反應(yīng)為H OH H2O Al3 3OH Al OH 3 Mg2 2OH Mg OH 2 OH NH3 H2O Al OH 3 OH 2H2O n Al OH 3 35 33 10 3L 5mol L 1 0 01mol n Mg OH 2 0 05mol x y是Al OH 3的物質(zhì)的量 為0 01mol A說法正確 當(dāng)加入NaOH溶液33mL時 溶液中溶質(zhì)為NaCl和NH3 H2O 因此n Cl n NaOH 33 10 3L 5mol L 1 0 165mol c Cl 0 825mol L 1 B說法錯誤 原溶液中c H 0 004L 5mol L 1 0 2L 0 1mol L 1 pH 1 C說法正確 原溶液中n Mg2 n Al3 n Mg OH 2 n Al OH 3 5 1 D說法正確 2 下列實驗過程中產(chǎn)生的現(xiàn)象與對應(yīng)的圖象相符的是 解析 選D A中反應(yīng)為4H Al3 2H2O Al3 3 6H2O 4Al OH 3 因此無沉淀和生成沉淀過程消耗NaAlO2溶液體積比為1 3 A錯誤 B中反應(yīng)為SO2 Cl2 2H2O 2HCl H2SO4 隨反應(yīng)的進行 溶液的酸性增強 pH減小 B錯誤 C中反應(yīng)為CH3COOH NH3 H2O CH3COONH4 H2O 反應(yīng)由弱電解質(zhì)生成強電解質(zhì) 溶液中離子濃度增大 導(dǎo)電性增強 完全反應(yīng)后繼續(xù)滴加氨水 則溶液體積增大 導(dǎo)電性又減弱 C錯誤 D中反應(yīng)為Fe 4H Fe3 NO 2H2O 2Fe3 Fe 3Fe2 因此反應(yīng)過程中Fe3 的物質(zhì)的量先 增大后減小 且增大與減小過程消耗鐵的物質(zhì)的量之比為2 1 因此D正確 3 將Na2O2逐漸加入含有Al3 Mg2 的混合液中并微熱 產(chǎn)生沉淀和氣體的物質(zhì)的量 mol 與加入Na2O2的物質(zhì)的量 mol 的關(guān)系如下圖所示 則原溶液中Al3 Mg2 的物質(zhì)的量分別為 A 2mol 3mol 8molB 3mol 2mol 8molC 2mol 3mol 4molD 3mol 2mol 4mol 解析 選C 沉淀溶解過程消耗Na2O2的物質(zhì)的量為1mol 1molNa2O2與水反應(yīng)可生成2molNaOH 根據(jù)反應(yīng) Al OH 3 OH 2H2O 因此n Al OH 3 2mol 則n Al3 2mol 溶液中加入8molNa2O2 可產(chǎn)生4molO2 根據(jù)圖象產(chǎn)生氣體共有8mol 則氣體中含有4molNH3 因此n 4mol 加入8molNa2O2 可反應(yīng)生成16molNaOH 此時溶液中的Mg2 Al3 恰好完全沉淀 全部反應(yīng)放出NH3 則Mg2 的物質(zhì)的量n Mg2 3mol 4 Co OH 2在空氣中加熱時 固體殘留率隨溫度的變化如圖所示 已知鈷的氫氧化物加熱至290 時已完全脫水 則1000 時 剩余固體的成分為 填化學(xué)式 下同 在350 400 范圍內(nèi) 剩余固體的成分為 解析 根據(jù)質(zhì)量的變化 在變化過程中 Co的質(zhì)量沒有變 通過題給數(shù)據(jù)看 在1000 時 可能是Co OH 2完全分解 則產(chǎn)物為CoO m CoO m Co OH 2 75 93 80 65 因此1000 時剩余固體的成分為CoO 在350 400 時 固體的質(zhì)量在89 25 86 38 可以通過極點進行分析 在290 時 取100gCo OH 2 反應(yīng)生成的A處的固體為89 25g 則n Co n O 2 3 其化學(xué)式為Co2O3 在500 取100gCo OH 2 反應(yīng)生成的B處的固體為86 38g n Co n O 3 4 其化學(xué)式為Co3O4 所以可以確定在350 400 時 剩余固體的成分的化學(xué)式為Co2O3和Co3O4 答案 CoOCo2O3 Co3O4 2 能量變化圖象題 內(nèi)涵解讀 1 含義 展示化學(xué)反應(yīng)過程能量變化的圖象題 2 類型 1 吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)圖象 定性考查反應(yīng)過程能量變化 分析吸熱反應(yīng) 放熱反應(yīng) 2 化學(xué)鍵與能量變化圖象 定量考查反應(yīng)過程能量變化 計算化學(xué)反應(yīng)的焓變 3 外界條件與能量變化圖象 考查外界條件對能量變化的影響 注意催化劑可改變反應(yīng)的活化能 但不能改變反應(yīng)的焓變 典題訓(xùn)練 1 吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)圖象 如圖所示 H1 393 5kJ mol 1 H2 395 4kJ mol 1 下列說法或表示式正確的是 A C s 石墨 C s 金剛石 H 1 9kJ mol 1B 石墨和金剛石的轉(zhuǎn)化是物理變化C 金剛石的穩(wěn)定性強于石墨D 1mol石墨的能量比1mol金剛石的總能量大 解析 選A 根據(jù)圖中所示可知 C s 金剛石 O2 g CO2 g H H2 395 4kJ mol 1 C s 石墨 O2 g CO2 g H H1 393 5kJ mol 1 所以石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的熱化學(xué)方程式為C s 石墨 C s 金剛石 H 1 9kJ mol 1 石墨轉(zhuǎn)化為金剛石 因為有新物質(zhì)生成 所以為化學(xué)反應(yīng) 因為金剛石的能量比石墨的能量高 所以石墨更穩(wěn)定 C s 石墨 C s 金剛石 H 1 9kJ mol 1 說明石墨的能量比金剛石的能量小 2 化學(xué)鍵與能量變化圖象 化學(xué)反應(yīng)N2 3H22NH3的能量變化如圖所示 該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式是 A N2 g 3H2 g 2NH3 l H 2 a b c kJ mol 1B N2 g 3H2 g 2NH3 g H 2 b a kJ mol 1C 0 5N2 g 1 5H2 g NH3 l H b c a kJ mol 1D 0 5N2 g 1 5H2 g NH3 g H a b kJ mol 1 解析 選A 化學(xué)反應(yīng)的過程就是舊鍵斷裂 新鍵生成的過程 斷裂化學(xué)鍵要吸收能量 生成化學(xué)鍵要放出能量 因此N2 g H2 g NH3 g H a b kJ mol 1 即N2 g 3H2 g 2NH3 g H 2 b a kJ mol 1 1mol的NH3 g 轉(zhuǎn)化為1mol的NH3 l 放出的熱量為ckJ 則 N2 g H2 g NH3 l H a b c kJ mol 1 即 N2 g 3H2 g 2NH3 l H 2 a b c kJ mol 1 思維建模 1 方法的選取 在物質(zhì)的能量隨反應(yīng)過程變化的圖象題中能量變化圖象題 2 解題流程 1 根據(jù)反應(yīng)物和生成物的能量大小 確定化學(xué)反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng) 2 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)過程中 斷裂化學(xué)鍵吸收能量 生成化學(xué)鍵放出能量 可計算化學(xué)反應(yīng)的焓變 3 催化劑可降低反應(yīng)的活化能 加快化學(xué)反應(yīng)速率 但不能改變反應(yīng)的焓變 加固訓(xùn)練 1 某反應(yīng)由兩步反應(yīng)A B C構(gòu)成 它的反應(yīng)能量曲線如圖所示 E1 E2 E3 E4表示活化能 下列有關(guān)敘述正確的是 A 兩步反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)B 加入催化劑會改變反應(yīng)的焓變C 三種化合物中C最穩(wěn)定D A C反應(yīng)中 H E1 E2 解析 選C A B的反應(yīng)為吸熱反應(yīng) B C的反應(yīng)為放熱反應(yīng) 故A錯誤 加入催化劑 只改變反應(yīng)的活化能 不改變反應(yīng)的焓變 故B錯誤 物質(zhì)的總能量越低 越穩(wěn)定 故C正確 整個反應(yīng)中 H E4 E1 E3 E2 E1 E2 E3 E4 故D錯誤 2 如圖是某條件時N2與H2反應(yīng)過程中能量變化的曲線圖 下列敘述正確的是 A 該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2NH3N2 3H2 H 92kJ mol 1B 生成物的能量之和比反應(yīng)物的能量之和高92kJC a曲線是未加入催化劑時的能量變化曲線D 加入催化劑可增加正反應(yīng)速率 減小逆反應(yīng)速率 解析 選C 該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2 g 3H2 g 2NH3 g H 600 508 kJ mol 1 92kJ mol 1 故A錯誤 依據(jù)圖象可知 反應(yīng)物能量之和比生成物的能量之和高92kJ 故B錯誤 催化劑可降低反應(yīng)的活化能 能改變反應(yīng)速率 但不改變化學(xué)平衡 a曲線是未加入催化劑時的能量變化曲線 b曲線是加入催化劑時的能量變化曲線 故C正確 加入催化劑可同等程度地改變反應(yīng)的正 逆反應(yīng)速率 故D錯誤 3 肼 H2N NH2 是一種高能燃料 有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的能量變化如圖所示 已知斷裂1mol化學(xué)鍵所需的能量 kJ N N為942 O O為500 N N為154 則斷裂1molN H鍵所需的能量 kJ 是 A 194B 391C 516D 658 解析 選B 由圖象中反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量可知 肼燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為N2H4 g O2 g N2 g 2H2O g H1 534kJ mol 1 由圖象中的中間物可知N2H4 g 與O2 g 斷裂生成氮 氫 氧原子的焓變?yōu)?H3 設(shè)斷裂1molN H鍵所需能量為x 則 H3 H1 H2 2752kJ mol 1 即 154kJ 4xkJ 500kJ 534kJ 2752kJ 解得x 391 3 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象題 內(nèi)涵解讀 1 含義 展示可逆反應(yīng)物質(zhì)的量 濃度 反應(yīng)速率等隨時間或外界條件變化的圖象 2 類型 1 化學(xué)反應(yīng)速率圖象 化學(xué)反應(yīng)速率隨反應(yīng)時間變化的圖象 以及改變外界條件對化學(xué)反應(yīng)速率影響的圖象 2 物質(zhì)的量隨時間變化的圖象 反應(yīng)過程中 反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度隨時間變化的圖象 3 化學(xué)平衡圖象 化學(xué)平衡的建立 以及外界條件改變引起化學(xué)平衡移動的圖象 典題訓(xùn)練 1 物質(zhì)的量隨時間變化的圖象 一定溫度下 向容積為2L的密閉容器中通入兩種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化如圖所示 對該反應(yīng)的推斷合理的是 A 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3B 4D6A 2CB 反應(yīng)進行到1s時 v A v D C 反應(yīng)進行到6s時 B的平均反應(yīng)速率為0 05mol L 1 s 1D 反應(yīng)進行到6s時 各物質(zhì)的反應(yīng)速率相等 解析 選C 根據(jù)各物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時間的變化圖象可知 A D為生成物 B C為反應(yīng)物 在6s時反應(yīng)達到平衡 此時用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率等于其反應(yīng)方程式的化學(xué)計量數(shù)之比 A B C D的物質(zhì)的量變化分別為1 2mol 0 6mol 0 8mol 0 4mol 因此反應(yīng)方程式為3B 4C6A 2D 反應(yīng)進行到1s時 A D的物質(zhì)的量相同 二者化學(xué)計量數(shù)不同 反應(yīng)速率不同 反應(yīng)進行到6s時 v B 0 05mol L 1 s 1 2 化學(xué)平衡圖象 下圖是溫度和壓強對X Y2Z反應(yīng)影響的示意圖 圖中橫坐標(biāo)表示溫度 縱坐標(biāo)表示平衡混合氣體中Z的體積分數(shù) 下列敘述正確的是 A 上述可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B X Y Z均為氣態(tài)C X和Y中只有一種為氣態(tài) Z為氣態(tài)D 上述反應(yīng)的逆反應(yīng)的 H 0 解析 選C 根據(jù)圖象 在壓強不變的情況下 如1000kPa時 隨著溫度的升高 Z的體積分數(shù)增大 即隨著溫度的升高 平衡向正反應(yīng)方向移動 所以 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) H 0 逆反應(yīng)為放熱反應(yīng) H 0 同樣 在溫度不變的情況下 從1000kPa 100kPa 10kPa 隨著壓強的減小 Z的體積分數(shù)增大 即隨著壓強的減小 平衡向正反應(yīng)方向移動 正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng) 思維建模 1 方法的選取 在可逆反應(yīng)中 某物質(zhì)的物質(zhì)的量 濃度 反應(yīng)速率等隨時間或外界條件變化的圖象化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖象題 2 解題流程 1 明確橫 縱坐標(biāo)代表的意義 結(jié)合可逆反應(yīng)特點 看清起點 拐點 終點 看清曲線的變化趨勢及變化量的大小 正確分析變化的原因 2 先拐先平數(shù)值大 在轉(zhuǎn)化率 時間圖象上 先出現(xiàn)拐點的曲線反應(yīng)速率快 先達到平衡 此時逆向推理可得溫度高 濃度大或壓強大 3 定一議二 當(dāng)圖象中有三個量時 先確定一個量保持不變 再討論另外兩個量的變化規(guī)律 加固訓(xùn)練 1 反應(yīng)aM g bN g cP g dQ g 達到平衡時 M的體積分數(shù)y M 與反應(yīng)條件的關(guān)系如下圖所示 其中z表示反應(yīng)開始時N的物質(zhì)的量與M的物質(zhì)的量之比 下列說法正確的是 A 同溫同z時 加入催化劑 平衡時Q的體積分數(shù)增加B 同壓同z時 升高溫度 平衡時Q的體積分數(shù)增加C 同溫同z時 增加壓強 平衡時Q的體積分數(shù)增加D 同溫同壓時 增加z 平衡時Q的體積分數(shù)增加 解析 選B 由圖象可知M的體積分數(shù)隨著溫度升高而減小 因此正反應(yīng)是吸熱反應(yīng) 催化劑只能改變反應(yīng)達到平衡所需的時間 而對化學(xué)平衡移動無影響 升高溫度平衡正向移動 因此Q的體積分數(shù)增加 比較兩圖可知同溫時增加壓強 化學(xué)平衡逆向移動 Q的體積分數(shù)減小 同溫同壓時增加z 平衡時Q的體積分數(shù)不一定減小 因為N的物質(zhì)的量不一定增加 因此A C D選項錯誤 只有B正確 2 I2在KI溶液中存在下列平衡 I2 aq I aq aq 某I2 KI混合溶液中 的物質(zhì)的量濃度c 與溫度T的關(guān)系如圖所示 曲線上任何一點都表示平衡狀態(tài) 下列說法不正確的是 A 反應(yīng)I2 aq I aq aq 的 HK2C 若反應(yīng)進行到狀態(tài)D時 一定有v 正 v 逆 D 狀態(tài)A與狀態(tài)B相比 狀態(tài)A的c I2 大 解析 選D 由圖象知 c 隨溫度升高而減小 故該可逆反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng) HK2 B正確 反應(yīng)進行到狀態(tài)D時 c v 逆 C正確 狀態(tài)A 狀態(tài)B c 減小 化學(xué)平衡逆向移動 c I2 增大 即狀態(tài)B的c I2 大 D錯誤 3 有一化學(xué)平衡 mA g nB g pC g qD g 如圖是表示A的轉(zhuǎn)化率與壓強 溫度的關(guān)系 分析圖象可以得出的正確結(jié)論是 A 正反應(yīng)是吸熱反應(yīng) 且m n p qB 正反應(yīng)是吸熱反應(yīng) 且m np qD 正反應(yīng)是放熱反應(yīng) 且m n p q 解析 選A 此題是兩個條件同時對化學(xué)平衡產(chǎn)生影響的圖象 先固定一個條件不變 分析另一個條件變化對平衡的影響 得出一個結(jié)論 然后再固定這個條件不變 分析另一條件變化對平衡的影響 溫度不變 壓強越大 A的轉(zhuǎn)化率越高 得出 m n p q 壓強不變 溫度越高 A的轉(zhuǎn)化率越大 得出 正反應(yīng)吸熱 4 某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的氣體A和B 一定溫度下發(fā)生反應(yīng) A g xB g 2C g 達到平衡后 只改變反應(yīng)的一個條件 測得容器中物質(zhì)的濃度 反應(yīng)速率隨時間變化如圖所示 下列說法中正確的是 A 8min時表示正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率B 前20minA的反應(yīng)速率為0 05mol L 1 min 1C 反應(yīng)方程式中的x 1 30min時表示增大壓強D 40min時改變的條件是升高溫度 且正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 解析 選B 因為8min時沒有達到平衡 正 逆反應(yīng)速率不相等 A錯誤 前20min C的濃度變化為2 0mol L 1 C的反應(yīng)速率為 0 1mol L 1 min 1 根據(jù)反應(yīng)方程式可知 A的反應(yīng)速率為C的 A的反應(yīng)速率為0 05mol L 1 min 1 B正確 根據(jù)圖1可知 在30 40minB C的濃度都變?yōu)樵瓉淼? 75倍 所以采取的措施是增大容器的體積 也就是減小壓強 根據(jù)圖2可知 30 40min減小壓強 正 逆反應(yīng)速率都減小相同程度 平衡不移動 可知反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng) x 1 C錯誤 根據(jù)圖1可知 40min時改變條件 B濃度增加 C濃度減小 平衡向逆反應(yīng)方向移動 若正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 升高溫度 則正反應(yīng)速率瞬間的增大程度應(yīng)該大于逆反應(yīng)速率的增大程度 從圖2可知 D錯誤 5 氫是一種理想的綠色清潔能源 氫氣的制取與儲存是氫能源利用領(lǐng)域的研究熱點 利用FeO Fe3O4循環(huán)制氫 已知 H2O g 3FeO s Fe3O4 s H2 g H akJ mol 1 2Fe3O4 s 6FeO s O2 g H bkJ mol 1 下列坐標(biāo)圖分別表示FeO的轉(zhuǎn)化率 圖1 和一定溫度時H2生成速率 細顆粒 直徑0 25mm 粗顆粒 直徑3mm 圖2 1 反應(yīng) 2H2O g 2H2 g O2 g H 用含a b的代數(shù)式表示 2 上述反應(yīng)b 0 要使該制氫方案有實際意義 從能源利用及成本的角度考慮 實現(xiàn)反應(yīng) 可采用的方案是 3 900 時 在兩個體積均為2L密閉容器中分別投入0 60molFeO和0 20molH2O g 甲容器用細顆粒FeO 乙容器用粗顆粒FeO 用細顆粒FeO和粗顆粒FeO時 H2生成速率不同的原因是 用細顆粒FeO時H2O g 的轉(zhuǎn)化率與用粗顆粒FeO時H2O g 的轉(zhuǎn)化率相比 前者 填 大于 小于 或 等于 后者 求此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K 寫出計算過程 4 在下列坐標(biāo)圖3中畫出在1000 用細顆粒FeO時 H2O g 轉(zhuǎn)化率隨時間變化示意圖 進行相應(yīng)的標(biāo)注 解析 1 已知H2O g 3FeO s Fe3O4 s H2 g H akJ mol 1 2Fe3O4 s 6FeO s O2 g H bkJ mol 1 利用蓋斯定律 將 2 可得2H2O g 2H2 g O2 g H 2a b kJ mol 1 2 b 0 要使該制氫方案有實際意義 應(yīng)給反應(yīng) 提供能量才能使反應(yīng)發(fā)生 可利用廉價清潔能源提供熱能或利用太陽能 地?zé)崮?生物能 核能等 3 因細顆粒FeO表面積大 固體的表面積越大 與水蒸氣的接觸面積越大 則反應(yīng)速率越大 固體的表面積大小與平衡移動無關(guān) 則平衡狀態(tài)相同 由圖象可知900 時 FeO的轉(zhuǎn)化率為40 則轉(zhuǎn)化的水的物質(zhì)的量為0 60mol 40 0 08mol H2O g 3FeO s Fe3O4 s H2 g 起始 mol 0 200轉(zhuǎn)化 mol 0 080 08平衡 mol 0 120 08K 4 由圖1可知 升高溫度 FeO的轉(zhuǎn)化率降低 說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 升高溫度 反應(yīng)速率增大 但反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低 則圖象為 答案 1 2a b kJ mol 1 2 用廉價清潔能源提供熱能 3 細顆粒FeO表面積大 與水蒸氣的接觸面積越大 反應(yīng)速率越快 等于 0 67 計算過程見解析 4 4 溶液中的反應(yīng)與平衡圖象題 內(nèi)涵解讀 1 含義 在溶液中 水的電離隨溫度 H 濃度或pH變化圖象 沉淀溶解平衡圖象 弱電解質(zhì)稀釋時溶液酸堿性變化圖象 利用中和滴定考查離子濃度大小的圖象 屬于溶液中的反應(yīng)或平衡圖象問題 2 類型 1 水的電離 沉淀溶解平衡圖象 兩種圖象形式相似 橫坐標(biāo) 縱坐標(biāo)均為離子濃度或者離子濃度的對數(shù) 負對數(shù) pH pOH 等 2 弱酸 弱堿稀釋圖象 常用對比方法考查強電解質(zhì) 弱電解質(zhì)的電離特點 3 酸堿中和滴定圖象 通過酸堿中和滴定圖象考查溶液中離子濃度的大小 典題訓(xùn)練 1 酸堿中和滴定圖象 在常溫下 0 1000mol L 1Na2CO3溶液25mL用0 1000mol L 1鹽酸滴定 滴定曲線如圖 對滴定過程中所得溶液中相關(guān)離子濃度間的關(guān)系 下列說法不正確的是 A a點 c c c OH B b點 5c Cl 4c 4c C c點 c c OH D d點 c H 2c c c OH 解析 選A a點時n HCl 0 1000mol L 1 0 0125L 0 00125mol 反應(yīng)生成0 00125molNaHCO3 剩余0 00125molNa2CO3 由于水解程度大于電離程度 則c c b點時n HCl 0 1000mol L 1 0 02L 0 002mol 由物料守恒可知5c Cl 4c 4c 4c H2CO3 則5c Cl 4c 4c c點時n HCl 0 1000mol L 1 0 025L 0 0025mol 恰好完全反應(yīng)生成NaHCO3 由于水解程度較弱 則有c c OH d點時加入鹽酸0 005mol 溶液中溶有反 應(yīng)生成的CO2 溶液存在電荷守恒 存在c Na c H c 2c c OH c Cl 由于c Na c Cl 則c H c 2c c OH 2 沉淀溶解平衡圖象 已知t 時AgCl的Ksp 2 10 10 Ag2CrO4在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示 下列說法正確的是 A 在t 時 Ag2CrO4的Ksp為1 10 9B 在飽和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4可使溶液由Y點到X點C 在t 時 以0 01mol L 1AgNO3溶液滴定20mL0 01mol L 1KCl和0 01mol L 1的K2CrO4的混合溶液 Cl 先沉淀D 在t 時 AgCl的溶解度大于Ag2CrO4 解析 選C 依據(jù)圖象曲線上的數(shù)據(jù)結(jié)合溶度積常數(shù)概念計算得到 曲線上的點是沉淀溶解平衡點 Ag2CrO4的沉淀溶解平衡為Ag2CrO4 s 2Ag aq aq 則Ksp c2 Ag c 10 3 2 10 6 10 12 在飽和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4仍為飽和溶液 點仍在曲線上 所以在飽和Ag2CrO4溶液中加入K2CrO4不能使溶液由Y點變?yōu)閄點 依據(jù)溶度積常數(shù)計算Ksp Ag2CrO4 c2 Ag c 1 10 12 Ksp AgCl c Ag c Cl 2 10 10 用0 01mol L 1AgNO3溶液滴定20mL0 01mol L 1KCl和 0 01mol L 1的K2CrO4的混合溶液 開始沉淀時c Ag mol L 1 10 5mol L 1 Cl 開始沉淀時c Ag 2 10 8mol L 1 所以先析出AgCl沉淀 飽和溶液中AgCl和Ag2CrO4的濃度分別為c AgCl mol L 1 1 41 10 5mol L 1 c Ag2CrO4 6 3 10 5mol L 1 所以在t 時 AgCl的溶解度小于Ag2CrO4 3 弱電解質(zhì)電離 常溫下 將一定濃度的鹽酸和醋酸加水稀釋 溶液的導(dǎo)電能力隨溶液體積變化的曲線如圖所示 判斷下列說法中 正確的是 A 兩溶液稀釋前的濃度相同B a b c三點溶液的pH由大到小順序為a b cC a點的Kw值比b點的Kw值大D a點水電離的c H 小于c點水電離的c H 解析 選D 稀釋之前 兩種溶液導(dǎo)電能力相等 說明離子濃度相等 由于醋酸為弱電解質(zhì) 不能完全電離 則醋酸濃度大于鹽酸濃度 導(dǎo)電能力越強 說明離子濃度越大 溶液的酸性越強 則a b c三點溶液的pH大小順序為a b c 相同溫度下 Kw相同 a點離子濃度大于c點離子濃度 則a點H 濃度大 對水電離的抑制作用大 因此a點水電離的H 濃度小于c點水電離的H 濃度 思維建模 1 方法的選取 水和弱電解質(zhì)的電離 鹽類的水解 沉淀溶解平衡等溶液中的反應(yīng)與平衡圖象題 2 解題流程 1 看清橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義 結(jié)合數(shù)學(xué)知識理解橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)變化的特點 2 注意圖象的變化趨勢 拐點 交點的含義 把橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)變化的特點與化學(xué)原理相結(jié)合 理解圖象規(guī)律 3 根據(jù)圖象 正確解題 加固訓(xùn)練 1 Hg是水體污染的重金屬元素之一 水溶液中二價汞的主要存在形態(tài)與Cl OH 的濃度關(guān)系如圖所示 圖中的物質(zhì)或粒子只有Hg OH 2為難溶物 pCl lgc Cl 下列說法不正確的是 A 可用如下方法除去污水中的Hg2 FeS s Hg2 aq HgS s Fe2 aq B 當(dāng)溶液pCl保持在1 pH在6 8時 汞元素主要以形式存在C HgCl2是一種強電解質(zhì) 其電離方程式是HgCl2 HgCl Cl D 當(dāng)溶液pH保持在5 pCl由2改變至6時 可使HgCl2轉(zhuǎn)化為Hg OH 2 解析 選C HgS比FeS更難溶于水 所以在含有Hg2 的溶液中加入FeS 能夠?qū)g2 除掉 故A正確 pCl 1時 汞元素主要是以形式存在 故B正確 根據(jù)圖象 HgCl2是一種弱電解質(zhì) 其電離方程式是2HgCl2HgCl 故C錯誤 根據(jù)圖象可知當(dāng)溶液pH保持在5 pCl由2改變至6時 可使HgCl2轉(zhuǎn)化為Hg OH 2 故D正確 2 25 時 0 1molNa2CO3與鹽酸混合所得的一組體積為1L的溶液 溶液中部分微粒與pH的關(guān)系如圖所示 下列有關(guān)溶液中離子濃度關(guān)系敘述正確的是 A W點所示的溶液中 c Na c H 2c c OH c Cl B pH 4的溶液中 c H2CO3 c c c Cl c c c H2CO3 解析 選B 根據(jù)電荷守恒可知 溶液中離子應(yīng)該滿足關(guān)系式c Na c H 2c c OH c Cl c 故A錯誤 pH 4 說明反應(yīng)中有CO2生成 所以根據(jù)物料守恒可知c H2CO3 c c 0 1mol L 1 故B正確 根據(jù)圖象可知pH 8時 溶液中濃度遠大于濃度 這說明反應(yīng)中恰好是生成碳酸氫鈉 則根據(jù)物料守恒可知c H2CO3 c c c Cl c Na 則c H 2c H2CO3 c c OH c Cl 故C錯誤 根據(jù)圖象可知pH 11時 溶液碳酸鈉的濃度遠遠大于碳酸氫鈉的濃度 這說明碳酸 鈉是過量的 則c Na c c Cl c c H2CO3 故D錯誤 3 氯在飲用水處理中常用作殺菌劑 且HClO的殺菌能力比ClO 強 25 時氯氣 氯水體系中存在以下平衡關(guān)系 Cl2 g Cl2 aq K1 10 1 2Cl2 aq H2OHClO H Cl K2 10 3 4HClOH ClO Ka 其中 Cl2 aq HClO和ClO 分別在三者中所占的物質(zhì)的量分數(shù) 隨pH變化的關(guān)系如圖所示 下列表述正確的是 A Cl2 g H2O2H ClO Cl K 10 10 9B pH 7 5時 用氯處理飲用水體系中 c Cl c HClO c H c OH C 用氯處理飲用水時 pH 6 5時殺菌效果比pH 4 5時好D 氯處理飲用水時 在夏季的殺菌效果比在冬季好 解析 選B 根據(jù)圖象知 當(dāng)pH 7 5時 c HClO c ClO 則HClOH ClO Ka 10 7 5 依據(jù)蓋斯定律將已知的三個式子相加可得選項A式 所以K K1 K2 Ka 10 1 2 10 3 4 10 7 5 10 12 1 故A錯誤 體系中存在電荷守恒c H c Cl c ClO c OH 即c Cl c ClO c H c OH pH 7 5時 c HClO c ClO 所以 c Cl c HClO c H c OH 故B正確 用氯處理飲用水時 起殺菌作用的是HClO 由圖象可知 pH 6 5時c HClO 比pH 4 5時要小 HClO濃度越大 殺菌效果越好 所 以pH 4 5時殺菌效果比pH 6 5時好 故C錯誤 夏季相比冬季溫度高 HClO易分解 所以殺菌效果不如冬季 故D錯誤