1、化學平衡圖像問題【學習目標】1、掌握解答化學平衡圖像題的一般方法；2、總結歸納幾種常見的有關化學平衡的圖像類型。 【要點梳理】圖像題是化學反應速率和化學平衡部分的重要題型。這類題可以全面考查各種條件對化學反應速率和化學平衡的影響，具有很強的靈活性和綜合性。該類題型的特點是：圖像是題目的主要組成部分，把所要考查的知識寓于坐標曲線上，簡明、直觀、形象，易于考查學生的觀察能力、類比能力和推理能力。當某些外界條件改變時，化學反應速率或有關物質的濃度(或物質的量、百分含量、轉化率等)就可能發生變化，反映在圖像上，相關的曲線就可能出現漸變(曲線是連續的)或突變(出現“斷點”)。解答化學平衡圖像題必須抓住化

2、學程式及圖像的特點。析圖的關鍵在于對“數”、 “形” 、“義” 、“性”的綜合思考，其重點是弄清“四點”(起點、交點、轉折點、終點)及各條線段的化學含義，分析曲線的走向，發現圖像隱含的條件，找出解題的突破口。 要點一、解答化學平衡圖像題的一般方法：化學平衡圖像題，一是以時間為自變量的圖像；二是以壓強或溫度為自變量的圖像。從知識載體角度看，其一判斷化學平衡特征；其二應用勒夏特列原理分析平衡移動過程；其三逆向思維根據圖像判斷可逆反應的有關特征；其四綜合運用速率與平衡知識進行有關計算。確定橫、縱坐標的含義。分析反應的特征：正反應方向是吸熱還是放熱、氣體體積是增大還是減小或不變、有無固體或純液體物質參

3、與反應等。分清因果，確定始態和終態；必要時可建立中間態以便聯系始、終態(等效模型)。關注起點、拐點和終點，分清平臺和極值點，比較曲線的斜率，把握曲線的變化趨勢，抓住“先拐先平數值大”。控制變量：當圖像中有三個變量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量之間的關系。最后檢驗結論是否正確。要點二、常見化學平衡圖像歸納：例：對于反應mA (g)+nB (g)pC (g)+qD (g)，若m+np+q且H0。1v-t圖像2v-p(T)圖像3c-t圖像 4c-p(T)圖像【典型例題】類型一：速率-時間的圖像例1 右圖是恒溫下某化學反應的反應速率隨反應時間變化的示意圖，下列敘述與示意圖不相符合的是( )A反

4、應達平衡時，正反應速率和逆反應速率相等B該反應達到平衡態后，增大反應物濃度，平衡發生移動，達到平衡態C該反應達到平衡態后，減小反應物濃度，平衡發生移動，達到平衡態D同一反應物在平衡態和平衡態時濃度不相等【答案】C【解析】可逆反應達到平衡時，v正v逆0，A符合示意圖；同一反應物在不同的平衡態下濃度不相等，只有在同一平衡態下濃度才會保持不變，D符合示意圖；觀察示意圖可知，平衡態到平衡態，正反應速率和逆反應速率都增大了，所以絕對不會是減小反應物濃度造成的，C肯定不符合示意圖。【總結升華】化學平衡狀態是指在一定條件下的可逆反應，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。增大濃度

5、，反應速率增大，減小濃度，反應速率減小。舉一反三：【變式1】對于達平衡的可逆反應XY WZ，增大壓強，則正、逆反應速度(v)的變化如圖，分析可知X、Y、Z、W的聚集狀態可能是( )AZ、W為氣體，X、Y中之一為氣體BZ、W中之一為氣體，X、Y為非氣體CX、Y、Z皆為氣體，W為非氣體DX、Y為氣體，Z、W中之一為氣體【答案】CD【解析】由圖像知，增大壓強，則正、逆反應速度均增大，正反應速率增大較多，則平衡勢必向右移動，正反應應是體積減小的反應。類型二：濃度（含量）-時間的圖像例2 在容積為1.00L的容器中，通入一定量的N2O4，發生反應N2O4(g)2NO2(g)，隨溫度的升高，混合氣體的顏色

6、變深。回答下列問題：(1)反應的H 0(填“大于”或“小于”)；100時，體系中各物質濃度隨時間變化如圖所示。在060s時段，反應速率v(N2O4)為 molL1s1；反應的平衡常數K1為 。(2)100時達平衡后，改變反應溫度為T，c(N2O4)以0.0020molL1s1的平均速率降低，經10s又達到平衡。T 100(填“大于”或“小于”)，判斷理由是 。列式計算溫度T時反應的平衡常數K2 。(3)溫度T時反應達平衡后，將反應容器的容積減少一半，平衡向 (填“正反應”或“逆反應”)方向移動，判斷理由是 。【思路點撥】根據外界條件對化學平衡的影響規律做題，在考慮平衡移動時要運用固定變量法就能

7、正確解題。【答案】(1)大于、0.0010molL1s1、0.36mol/L；(2)大于、正反應方向吸熱，反應向吸熱方向移動，故溫度升高；1.3mol/L；(3)逆反應、對氣體體積增大的反應，增大壓強平衡向逆反應方向移動。【解析】(1)隨溫度的升高，混合氣體的顏色變深，化學平衡向正反應方向移動，即H0；060s時段，N2O4濃度變化為：0.1mol/L0.04mol/L=0.06mol/L，v(N2O4)=0.0010molL1s1；K=0.36mol/L；(2)N2O4的濃度降低，平衡向正反應方向移動，由于正反應方向吸熱，T100；平衡時，c（NO2）=0.120molL1+0.0020mo

8、lL1s1×10s×2=0.16molL1，c(N2O4)=0.040molL10.0020molL1s1×10s=0.020molL1，K2=1.3mol/L；(3)反應容器的容積減少一半，壓強增大，正反應方向氣體體積增大，增大壓強向著氣體體積減小的方向移動，故答案為：逆反應、對氣體體積增大的反應，增大壓強平衡向逆反應方向移動。【總結升華】解答化學平衡圖像的方法：(1)看圖像：一看面(即縱坐標與橫坐標的意義)，二看線(即線的變化趨勢)，三看點(即起點、拐點、交點、終點)，四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線等)，五看量的變化(如濃度變化、溫度變化等)。(2)想規

9、律：聯想外界條件的改變對化學反應速率和化學平衡的影響規律。(3)作判斷：將圖像的變化與所學規律相對比，作出符合題目要求的判斷。舉一反三：【變式1】可逆反應 mA(s) nB(g) eC(g)fD(g) ，反應過程中，當其它條件不變時，C的百分含量(C)與溫度(T)和壓強(P)的關系如下圖：下列敘述正確的是( )A達平衡后，加入催化劑則C增大B達平衡后，若升溫，平衡左移C化學方程式中 ne+f D達平衡后，增加A的量有利于平衡向右移動 【答案】B【變式2】已知反應2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)；H0，向某體積恒定的密閉容器中按體積比21充入SO2和O2，在一定條件下發生反應。下圖是某物

10、理量(Y)隨時間(t)變化的示意圖(圖中T表示溫度)，Y可以是( )ASO2的轉化率 B混合氣體的密度C密閉容器內的壓強 DO2的體積分數【答案】A【變式3】對于密閉容器中的反應：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)，H <0 。 在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時間變化的關系如下圖所示。下列敘述正確的是( )A點a的正反應速率比點b的大 B點 c處反應達到平衡 C點d (t1時刻) 和點 e (t2時刻) 處n(N2)不等 D其它條件不變，773 K下反應至t1時刻，n(H2)比上圖中d點的值大【答案】AD【變式4】已知NO2和N2O4可以相互轉化：2N

11、O2(g) N2O4(g)；H0。在恒溫條件下將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入一容積為2 L的密閉容器中，反應物濃度隨時間變化關系如右圖。下列說法正確的是( )Aa、b、c、d四個點中，只有b、d點的化學反應處于平衡狀態B前10 min內用(NO2)表示的化學反應速率為0.06 mol/(L·min)C25 min時，導致平衡移動的原因是將密閉容器的體積縮小為1LD圖中的兩條曲線，X是表示N2O4濃度隨時間的變化曲線【答案】A類型三：濃度(含量)-壓強(溫度)的圖像例3 反應：L(s)aG(g)bR(g)達到平衡時，溫度和壓強對該反應的影響如圖所示：圖中：壓強p1p2， x軸表

12、示溫度，y軸表示平衡混合氣中G的體積分數。據此可判斷( )A上述反應是放熱反應B上述反應是吸熱反應CabDab【答案】BD【解析】先根據一條曲線(P1或P2)分析壓強不變時，溫度對反應物G的體積分數的影響：由于曲線單調減小，即反應物G的體積分數隨溫度升高而減小，平衡向正反應方向移動，所以正反應是吸熱反應。再分析溫度不變時，壓強對反應物G的體積分數的影響：作一條垂直于x軸的直線交P1、P2曲線于A、B兩點，如圖：A、B兩點對應的縱坐標表示在溫度相同時P1、P2壓強下，平衡混合物中G的體積分數，由于壓強越大(p1p2) ，G的體積分數越大，說明加壓平衡向逆反應方向移動，逆反應氣體體積減小，所以ab

13、。【總結升華】在其它條件不變的情況下，通過圖像分析單一因素對化學平衡的影響。要特別注意縱坐標的涵義，若本題y軸表示平衡混合氣中生成物R的體積分數，則結論就完全相反了。舉一反三：【變式1】右圖是溫度和壓強對X+Y2Z反應影響的示意圖。圖中橫坐標表示溫度，縱坐標表示平衡混合氣體中Z的體積分數。下列敘述正確的是( )A上述可逆反應的正反應為放熱反應BX、Y、Z均為氣態CX和Y中只有一種為氣態，Z為氣態D上述反應的逆反應的H >0【答案】C【解析】根據示意圖，在壓強不變的情況下，隨著溫度的升高，Z的體積分數增大，即隨著溫度的升高，平衡向正反應方向移動，所以正反應為吸熱反應，H>0；逆反應為

14、放熱反應，H<0；所以A，D錯誤。同樣，在溫度不變的情況下，隨著壓強的減小，Z的體積分數增大，即隨著壓強的減小，平衡向正反應方向移動，正反應為氣體體積增大的反應，所以C正確。【變式2】反應：2H2SO4 (l)=2SO2 (g)+O2 (g)+2H2O (g) H=+550 kJ·mol1。它由兩步反應組成：iH2SO4 (l)=SO3 (g)+H2O (g) H=+177 kJ·mol1；iiSO3 (g)分解。L(L1、L2)、X可分別代表壓強或溫度。下圖表示L一定時，ii中SO3 (g)的平衡轉化率隨X的變化關系。X代表的物理量是 。判斷L1、L2的大小關系，并簡述理由： 。【答案】壓強 L1L2 SO3 (g)分解的熱化學方程式：2SO3