PAGE6-化學平衡圖像的分類突破化學平衡圖像題解答步驟第一步：看特點。分析可逆反應化學方程式，視察物質的狀態、氣態物質分子數的變更(正反應是氣體分子數增大的反應，還是氣體分子數減小的反應)、反應熱(正反應是放熱反應，還是吸熱反應)等。其次步：識圖像。識別圖像類型，橫坐標和縱坐標的含義、線和點(平臺、折線、拐點等)的關系。第三步：想原理。聯想化學反應速率、化學平衡移動原理，特殊是影響因素及運用前提條件等。第四步：巧整合。圖表與原理整合。逐項分析圖表，重點看圖表是否符合可逆反應的特點、化學反應速率和化學平衡原理。類型一速率—壓強(或溫度)圖像曲線的意義是外界條件(如溫度、壓強等)對正、逆反應速率影響的變更趨勢及變更幅度。圖中交點是平衡狀態，壓強或溫度增大，正反應速率增大得快，平衡正向移動。[題組訓練]1．下列各圖是溫度(或壓強)對反應2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)(正反應為吸熱反應)的正、逆反應速率的影響，曲線交點表示建立平衡時的溫度或壓強，其中正確的是()C解析：依據化學反應特點，升溫，v正、v逆均增大，平衡正向移動，v正>v逆；加壓，v正、v逆均增大，平衡逆向移動，v逆>v正。類型二轉化率(或百分含量)—時間—溫度(或壓強)圖像已知不同溫度或壓強下，反應物的轉化率α(或百分含量)與時間的關系曲線，推斷溫度的凹凸及反應的熱效應或壓強的大小及氣體物質間的化學計量數的關系。[以mA(g)＋nB(g)pC(g)中反應物A的轉化率αA為例說明][方法規律](1)“先拐先平，數值大”原則分析反應由起先(起始物質相同時)達到平衡所用時間的長短可推知反應條件的變更。①若為溫度變更引起，溫度較高時，反應達平衡所需時間短。如圖甲中T2>T1。②若為壓強變更引起，壓強較大時，反應達平衡所需時間短。如圖乙中p1>p2。③若為運用催化劑引起，運用相宜催化劑時，反應達平衡所需時間短，但反應物的轉化率不變。如圖丙中a運用催化劑。(2)正確駕馭圖像中反應規律的推斷方法①圖甲中，T2>T1，上升溫度，αA降低，平衡逆向移動，正反應為放熱反應。②圖乙中，p1>p2，增大壓強，αA上升，平衡正向移動，則正反應為氣體體積縮小的反應，即m＋n>p。③若縱坐標表示A的百分含量，則圖甲中正反應為吸熱反應，圖乙中正反應為氣體體積增大的反應。[題組訓練]2．密閉容器中進行的可逆反應：aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同溫度(T1和T2)及壓強(p1和p2)下，混合氣體中B的質量分數w(B)與反應時間(t)的關系如圖所示。下列推斷正確的是()A．T1<T2，p1<p2，a＋b>c，正反應為吸熱反應B．T1>T2，p1<p2，a＋b<c，正反應為吸熱反應C．T1<T2，p1>p2，a＋b<c，正反應為吸熱反應D．T1>T2，p1>p2，a＋b>c，正反應為放熱反應B解析：由(T1，p1)和(T1，p2)兩條曲線可以看出：①溫度相同(T1)，但壓強為p2時先出現“拐點”，達到平衡所需的時間短，即反應速率大，所以p2>p1；②壓強較大(即壓強為p2)時對應的w(B)較大，說明增大壓強平衡逆向移動，則a＋b<c。由(T1，p2)和(T2，p2)兩條曲線可以看出：①壓強相同(p2)，但溫度為T1時先出現“拐點”，達到平衡所需的時間短，即反應速率大，所以T1>T2；②溫度較高(即溫度為T1)時對應的w(B)較小，說明上升溫度平衡正向移動，故正反應為吸熱反應。類型三恒溫線或恒壓線圖像以反應A(g)＋B(g)C(g)ΔH<0為例[方法規律](1)“定一議二”原則：可通過分析相同溫度下不同壓強時反應物A的轉化率大小來推斷平衡移動的方向，從而確定化學方程式中反應物與產物氣體物質間的化學計量數的大小關系。如圖乙中任取兩條壓強曲線探討，壓強增大，αA增大，平衡正向移動，正反應為氣體體積減小的反應，圖甲中任取一曲線，也能得出結論。(2)通過分析相同壓強下不同溫度時反應物A的轉化率的大小來推斷平衡移動的方向，從而確定反應的熱效應。如利用上述分析方法，在圖甲中作垂直線，圖乙中任取一曲線，即能分析出正反應為放熱反應。[題組訓練]3．(2024·海南模擬)反應mA(g)＋nB(g)eC(g)＋fD(s)ΔH。若按反應物的化學計量數比投料。在肯定條件下進行反應，該反應達到平衡時C的氣體體積分數與溫度、壓強的關系如圖所示。下列敘述正確的是()A．該反應的ΔH＞0B．該化學方程式中，m＋n＞e＋fC．加入催化劑可加快正反應速率，逆反應速率不變D．往平衡后的恒壓容器中再充入肯定量C，達到新平衡時，C的濃度可與原平衡時的相同D解析：反應中D為固體，由圖可知，相同壓強時，溫度越低，C%越大，說明正反應為放熱反應，ΔH＜0，故A錯誤；相同溫度下壓強越大，C%越大，可知增大壓強，平衡正向移動，m＋n＞e，故B錯誤；催化劑同等程度變更正、逆反應速率，可加快正反應速率和逆反應速率，故C錯誤；起先A、B按化學計量數比投料，往平衡后的恒壓容器中再充入肯定量C，相當于增大壓強，最終達到相同平衡狀態，達到新平衡時，C的濃度可與原平衡時的相同，故D正確。4．已知(HF)2(g)2HF(g)ΔH>0，且平衡體系的總質量(m總)與總物質的量(n總)之比在不同溫度下隨壓強的變更曲線如圖所示。下列說法正確的是()A．溫度：T1<T2B．平衡常數：Ka＝Kb<KcC．反應速率：vb>vaD．當eq\f(m總,n總)＝30g/mol時，n(HF)∶n[(HF)2]＝2∶1C解析：由題給信息知該反應為氣體分子數增大的吸熱反應，從圖像可以看出，當壓強不變時，由T1到T2，eq\f(m總,n總)增大，說明n總減小，平衡左移，即平衡向放熱反應方向移動，所以由T1到T2為降低溫度的過程，即T1>T2，A項錯誤；由于T1溫度較高，上升溫度平衡右移，故溫度為T1時的平衡常數大于溫度為T2時的平衡常數，再結合溫度不變平衡常數不變知，Kb>Ka＝Kc，B項錯誤；溫度越高，壓強越大，反應速率越大，故vb>va，C項正確；設HF為xmol，(HF)2為ymol，當eq\f(m總,n總)＝30g·mol－1時，有eq\f(20x＋40y,x＋y)＝30，解得x＝y，即n(HF)∶n[(HF)2]＝1∶1，D項錯誤。類型四反應過程中組分含量或濃度與溫度的關系圖像對于化學反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在相同時間段內，M點前，表示化學反應從反應物起先，則v正>v逆，未達平衡；M點為剛達到的平衡點。M點后為平衡受溫度的影響狀況，即升溫，A%增大(C%減小)，平衡逆向移動，ΔH<0。[題組訓練]5．(雙選)工業上，利用CO和H2合成二甲醚：3CO(g)＋3H2(g)CH3OCH3(g)＋CO2(g)，為了找尋合適的溫度，探討者進行了多次試驗，每次試驗保持原料氣組成(3molCO、3molH2)、體積(10L)、反應時間等因素不變，試驗結果如圖所示。下列說法正確的是()A．X、Y兩點對應的正反應速率相等B．合成二甲醚反應的ΔH<0C．反應溫度應限制在240～260℃D．選擇合適催化劑，可以提高CO的轉化率BC解析：X、Y兩點所對應的溫度不同，故正反應速率不同，A項錯誤；CO轉化率達到最高后再升溫，轉化率降低，故合成二甲醚的反應為放熱反應，即ΔH<0，B項正確；由圖像可知，CO的轉化率在240～260℃可達到最高點，即轉化率較大，C項正確；催化劑只能改變更學反應速率，不能使平衡移動，不能提高CO的轉化率，D項錯誤。類型五組分含量或轉化率與溫度或壓強關系對于化學反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，L線上全部的點都是平衡點。圖1中，左上方(E點)，A%大于此壓強p1時平衡體系中的A%，E點必需向正反應方向移動才能達到平衡狀態，所以E點v正＞v逆；則右下方(F點)v正＜v逆。圖2中，左下方(B點)α(A)小于此溫度T1時平衡體系中的α(A)，B點必需向正反應方向移動才能達到平衡狀態，所以B點v正＞v逆，則A點v正<v逆。[題組訓練]6．對于反應N2O4(g)2NO2(g)在溫度肯定時，平衡體系中NO2的體積分數φ(NO2)隨壓強的變更狀況如圖所示(實線上的點為對應壓強下的平衡點)，下列說法正確的是()A．A、C兩點的正反應速率的關系為v(A)>v(C)B．A、B、C、D、E各狀態中，v正<v逆的是狀態EC．維持p1不變，E→A所需時間為x；維持p2不變，D→C所需時間為y，則x<yD．使E狀態從水平方向到達C狀態后，再沿平衡曲線到達A狀態，從理論上來講，可選用的條件是從p1突然加壓至p2，再由p2無限緩慢降壓至p1D解析：在有氣體參與的反應體系中，增大壓強，反應速率增大，A點的壓強小于C點，故反應速率v(A)<v(C)，A項錯誤；由圖像可知，A、B、C表示達到平衡狀態，故v正＝v逆，E點φ(NO2)小于同壓強(p1)時平衡點A的φ(NO2)，表示反應正向進行，v正>v逆，同理D點表示反應逆向進行，v正<v逆，B項錯誤；由于p2>p1，故在p2時反應速率大于p1時，因此，達到平衡的時間比p1要短，y<x，C項錯誤。類型六化工生產中的轉化率或產率與投料比溫度、催化劑的關系圖像化工生產中的特定圖像充分體現化學學問的“學以致用”的目標，是高考特殊關注的命題點。圖像中涉及的信息特別多，如溫度、壓強、轉化率、百分含量、投料比、產率等，分析時肯定留意分析圖像涉及的物理量含義。[題組訓練]7．將燃煤廢氣中的CO2轉化為甲醚的反應原理為2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)已知在壓強為aMPa下，該反應在不同溫度、不同投料比時，CO2的轉化率見下圖：此反應________(填“放熱”或“吸熱”)；若溫度不變，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，則K將________(填“增大”“減小”或“不變”)。解析：當投料比肯定時，溫度越高，CO2的轉化率越低，所以升溫，平衡左移，正反應為放熱反應。平衡常數只與溫度有關，不隨投料比的變更而變更。答案：放熱不變8．采納一種新型的催化劑(主要成分是Cu—Mn合金)