高三化学平衡图象专题

化学平衡图象专题1．牢固掌握有关的概念与原理，尤其要注意：外界条件的改变对一个可逆反应来讲，正逆反应速率如何变化，化学平衡如何移动，在速度—时间图、转化率—时间图、反应物的含量—浓度图等上如何体现。要能够画出有关的变化图象。2．对于化学反应速率的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物；一般生成物多数以原点为起点。(3)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v(吸)＞v(放)，在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度时，v(吸)大增，v(放)小增；增大反应物浓度时，v(正)突变，v(逆)渐变。(4)注意终点。例如在浓度一时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。3．对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩。(2)紧扣可逆反应的特征，看清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等。(3)看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。(4)看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。(5)先拐先平。例如，在转化率一时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。(6)定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。4.几种平衡图像对于反应mA(气)+nB(气)pC(气)+qD(气)；△H＝－Q⑴转化率－时间⑵含量－时间图⑶转化率－温度－压强图⑷含量－温度－压强图物质的量（或浓度）—时间图象此类图象能说明各平衡体系组分（或某一成分）在反应过程中的变化情况．解题时要注意各物质曲线的折点（达平衡时刻），各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况例1.某温度下，在体积为5Ｌ的容器中，Ａ、Ｂ、Ｃ三种物质物质的量随着时间变化的关系如图1所示，则该反应的化学方程式为_________，2ｓ内用Ａ的浓度变化和用Ｂ的浓度变化表示的平均反应速率分别为_________、_________。分析这类题目是讨论同一时间段内各物质的变化量的比例关系，且要注意物质的量减少的为反应物，物质的量增多的为生成物。又因物质的量都不变时，反应物、生成物共存，故方程式要用“”表示。答案2Ａ3Ｂ＋Ｃ；0．08ｍｏｌ／（Ｌ·s）；0．12ｍｏｌ／（Ｌ·s）。例2图2表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，t1是到达平衡状态的时间．试回答：（1）该反应的反应物是______；（2）反应物的转化率是______；（3）该反应的化学方程式为______．分析起始时A的浓度为2.0mol／L，B、C的浓度为0，随着时间的推移，A的浓度降低为1.2mol／L，C的浓度升高为1.2mol／L，B的浓度升高为0.4mol/L．t1时刻后各物质浓度不再变化，说明反应已达平衡，得出A为反应物，B、C为产物，它们浓度变化的差值之比为化学方程式中各物质的化学计量数之比．故正确答案为（1）A；（2）40％；（3）2A＝B＋C．例3.可逆反应从开始至平衡后改变某一外界条件使平衡发生了移动至重新平衡，该过程中各物质浓度（用c表示）随时间变化情况如图，试分析各图，指出导致平衡移动的因素和平衡移动的方向。解析：A.改变平衡条件的瞬间，然后增大，减小，平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，只能是升高温度。B.改变平衡条件的瞬间，，均增大，然后减小，增大，平衡向正反应方向移动，故只可能是给体系增加压强。C.与B相反，改变平衡条件的瞬间，、均减小，然后又增大，减小，平衡向逆反应方向移动，可见C为给体系减小压强。D.改变平衡条件的瞬间，，减小，然后减小，增大，平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，即为减小生成物的浓度。二、速率—时间图此类图象定性地揭示了v正、v逆随时间（含条件改变对速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向．例4对达到平衡状态的可逆反应X+YZ+W，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如图1所示，则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为[]A．Z、W均为气体，X、Y中有一种是气体B．Z、W中有一种是气体，X、Y皆非气体C．X、Y、Z、W皆非气体D．X、Y均为气体，Z、W中有一种为气体分析经常有一些同学错选B，认为增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动．其实，图象告诉我们的是：增大压强，加快了正、逆反应，但逆反应速率增大的幅度大于正反应速率增大的幅度，由此而导致平衡向左移动．而压强的改变，只影响气体反应的速率，选项B所言的X、Y皆非气体即其正反应速率不受影响，故正确答案为A．例5.把除去氧化膜的镁条投入到盛有少量稀盐酸的试管中，发现氢气发生的速率变化情况如图2所示，其中ｔ１～ｔ２速率变化的主要原因是_________；ｔ２～ｔ３速率变化的主要原因是_________。分析这类题目是讨论速率受外界条件影响而变化的图象。因速率随时间延长先升高后降低，故速率要受反应过程中物质的浓度、温度（或压强）两种因素变化的影响。答案反应是放热反应，温度升高使化学反应速率提高；盐酸物质的量浓度变小使化学反应速率降低。例6.某温度下，在密闭容器里ＳＯ２、Ｏ２、ＳＯ３三种气态物质建立化学平衡后，改变条件，对反应2ＳＯ２＋Ｏ２2ＳＯ３（正反应放热）的正、逆反应速率的影响如图3所示。图3正、逆反应速率的变化曲线加催化剂对速率影响的图象是（）。升温对速率影响的图象是（）。增大反应容器体积对速率影响的图象是（）。增大Ｏ２的浓度对速率影响的图象是（）。分析这类图象是讨论外界条件对化学平衡的影响。解决这类题目的关键是分析改变条件的瞬间，正、逆反应速率的变化及变化幅度。答案ＣＡＤＢ例7.已知可逆反应：下列各图表示上述可逆反应建立平衡的过程及改变某一条件后建立起新的平衡过程的曲线：（1）加入稀有气体后的平衡图为________________________。（2）降低温度后的平衡图为________________________。（3）体系加压后的平衡图为________________________。（4）升高温度后的平衡图为________________________。（5）减小生成物浓度后的平衡图为________________________。（6）加入催化剂后的平衡图为________________________。解析：可逆反应不论是从反应物还是生成物开始，在一定条件下均可达到平衡。改变某一外界条件，平衡会发生移动。可逆反应的正反应是一个气体体积减小的放热反应。升温加压，加入催化剂均可使正、逆反应速率增大。而催化剂同等程度地增加了正逆反应速率，故平衡不移动。根据勒夏特列原理：升温，平衡向吸热方向移动，此时；加压，平衡向气体体积减小的方向移动，即正反应方向移动，此时。减小生成物浓度，即减小，使，平衡向正反应方向移动。加入稀有气体，对各物质的浓度无影响，故平衡不发生移动。答案：（1）D（2）F（3）A（4）B（5）E（6）C三、速率（v）与温度（T）或压强（p）的图象例8.下列各图是温度（或压强）对应；的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是（）解析：曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，升高温度，增加压强，、均增大，B中，D中、走向均减小，则B、D均错；可逆反应；的正反应是一个气体体积增大的吸热反应，则升高温度，向正反应方向移动，故；增加压强，向逆反应方向移动，故。可见答案为A、C。例9.如对2SO2＋O22SO3＋Q的反应，升温时v正、v逆的变化如图6所示．例10对于可逆反应：A2（g）＋3B2（g）2AB3（g）＋Q下列图象中正确的是[]．分析该反应的正反应是气体体积缩小且放热的反应．图象A正确，因为温度升高，正逆反应都加快，在二曲线相交处可逆反应达到平衡，交点后逆反应速率的增加更为明显，与正反应是放热反应相符．针对该反应特点，只升温而使平衡向逆反应方向移动，A的含量增加；只加压而使平衡向正反应方向移动，A的含量减少，B也正确．对可逆反应，温度越高，到达平衡的时间越短，C不合题意．图象D表示的意义是：增大压强逆反应速率的加快比正反应明显，与本反应是气体体积减小的特点相悖，故正确答案为A、B．例4.符合图象4的反应为（）。Ａ．Ｎ２Ｏ３（ｇ）ＮＯ２（ｇ）＋ＮＯ（ｇ）Ｂ．3ＮＯ２（ｇ）＋Ｈ２Ｏ（l）2ＨＮＯ３（l）＋ＮＯ（ｇ）Ｃ．4ＮＨ３（ｇ）＋5Ｏ２（ｇ）4ＮＯ（ｇ）＋6Ｈ２Ｏ（ｇ）Ｄ．ＣＯ２（ｇ）＋Ｃ（ｓ）2ＣＯ（ｇ）分析此类图象中曲线的意义是外界条件（如温度、压强等）对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。答案Ｂ四、含量—时间—温度（压强）图这类图象反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征．例11同压、不同温度下的反应：A（g）＋B（g）C（g）＋QA的含量和温度的关系如图3所示，下列结论正确的是[]．A．T1＞T2，Q＜0B．T1＜T2，Q＜0C．T1＞T2，Q＞0D．T1＜T2，Q＞0分析在其他条件不变的情况下，升高温度加快反应速率，缩短反应到达平衡的时间．由图象可知，T1温度下，反应先达平衡，所以T1＞T2．在其他条件不变的情况下，升高温度平衡向吸热方向移动，降低温度平衡向放热方向移动．因为T1＞T2，达平衡时T1温度下A的含量较大，即A的转化率降低，所以升温时平衡向逆反应方向移动．因此该反应的正方向为放热反应，即Q＞0，故正确答案选C．例12现有可逆反应A（g）＋2B（g）nC（g）＋Q，在相同温度、不同压强时，A的转化率跟反应时间（t）的关系如图4，其中结论正确的是[]．A．p1＞p2，n＞3B．p1＜p2，n＞3C．p1＜p2，n＜3D．p1＞p2，n=3分析当其他条件不变时，对于有气体参加的可逆反应，压强越大，到达平衡的时间越短．图象中曲线和横轴平行，表明反应已达平衡．由图象知道，当压强为p2时，该反应到达平衡的时间较短，故p1＜p2．在其他条件不变的情况下，增大压强会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动．因p1＜p2，且当压强为p1时，A的转化率较大，所以正反应为气体体积增加的反应，即1+2＜n，故正确答案选B．五、质量分数—时间图象例13.对于可逆反应ｍＡ（ｇ）＋ｎＢ（ｓ）ｐＣ（ｇ）＋ｑＤ（ｇ）反应过程中，其他条件不变时，产物Ｄ的质量分数Ｄ％与温度Ｔ或压强p的关系如图9所示，请判断下列说法正确的是（）。Ａ．降温，化学平衡向正反应方向移动Ｂ．使用催化剂可使D%有所增加Ｃ．化学方程式中气体的化学计量数ｍ＜ｐ＋ｑＤ．B的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动分析这类图象的解题方法是“先拐先平”，即曲线先折拐的首先达到平衡，以此判断温度或压强的高低，再依据外界条件对平衡的影响确定答案。答案A、C以上是常见的几种平衡图象及一般解题思路，具体问题要注意综合、灵活地运用。例14.反应2Ｘ（ｇ）＋Ｙ（ｇ）2Ｚ（ｇ）（正反应放热），在不同温度（Ｔ１和Ｔ２）及压强（p１和p２）下，产物Ｚ的物质的量（ｎ２）与反应时间（ｔ）的关系如图10所示。下述判断正确的是（）。Ａ．Ｔ１＜Ｔ２，p１＜p２Ｂ．Ｔ１＜Ｔ２，p１＞p２Ｃ．Ｔ１＞Ｔ２，p１＞p２Ｄ．Ｔ１＞Ｔ２，p１＜p２分析该题要综合运用“定一论二”、“先拐先平”解题；也可依据“定一论二”和外界条件对化学平衡的影响解题。答案：C总之，把握问题实质，正确分析图象意义，灵活运用解题方法是解决图象问题的关键。六、恒压（温）线该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度或反应物的转化率，横坐标为温度或压强．例15对于反应2A（g）＋B（g）2C（g）＋Q（Q＞0），下列图象正确的是[]．分析首先要知道该