常见化学平衡图像题的解法.doc

常见化学平衡图像题的解法【本讲教育信息】
一. 教学内容：
常见化学平衡图像题的解法

二. 教学目标
了解各类图像题的特点；
能用一定的方法审视解决化学平衡图像问题。

三. 教学重点、难点
　　审视解决化学平衡图像问题的方法及技巧

四. 教学过程：
根据化学平衡状态的特点以及条件对反应速率及化学平衡状态的影响，用数学上坐标轴的方法表示条件对反应速率、转化率、产率以及各物质的浓度、百分含量等相互关系的图像，称为化学平衡图像。
说明：
对于化学反应速率和化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：
①看图像，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。所谓看图像，是指：一看轴（即横坐标和纵坐标的意义），二看点（即起点、折点、交点和终点），三看线（即线的走向和变化趋势），四看辅助线（如等温线、等压线、平衡线等），五看量的变化（如温度、浓度、压强、转化率、产率、百分含量等的变化趋势）等，这是解题的基础。
②紧扣可逆反应的特征，搞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关系，注意图像的走向是否符合给定的反
应，在条件与变化之间搭桥；也可以根据坐标的数据，判断反应物或生成物在方程式中的系数，或据此求反应速率。
④看清起点、拐点、终点，注意图像是否经过“原点”，即是否有“0”项，尤其是特殊点的意义，看清曲线的变化趋势。
⑤先拐先平。例如，在转化率-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。勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图像中有多个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。
⑦注意图像题中物质的转化率与百分含量的关系：某物质的转化率与其“百分数”相反。

【典型例题】
几种常见的图像：
1、浓度－时间图像：
说明：解这类题的关键是：
①何为反应物、生成物
②反应物、生成物的计量数关系
③是否为可逆反应

例1. 某一反应在一定条件下充分反应，一段时间后C、A、B之间的关系如图所示。试分析反应的化学方程式及A的转化率。

解析：根据图像可知：A、B随着反应的进行不断减少，但没有完全反应，而C随着反应的进行不断增加，因此，该反应是由A、B生成C的可逆反应，再由图像可知，每消耗1份A的同时，消耗2份B和生成3份C，则反应的方程式为：
A+2B  3C
则A的转化率为：已反应的A的量/原有A的总量×100%＝1/3×100%＝66.7%
答案：反应的方程式为：A+2B  3C
A的转化率为66.7%

例2. 今有正反应放热的可逆反应，若反应开始经t1s后达平衡，在t2s时由于反应条件改变，使平衡破坏，到t3s时又达平衡，如图所示，

（1）该反应的反应物是_________________
（2）该反应的化学方程式为_________________
（3）分析从t2到t3时曲线改变的原因是（      ）
A、增大了X或Y的浓度　　                  B、使用了催化剂
C、缩小体积，使体系压强增大　　        D、升高了反应温度
解析：①水平线代表平衡状态
②各物质的Δc呈反应系数比
③达到平衡前，一般反应物浓度减小，产物浓度增大
综上所述，反应物为X和Y，生成物为Z，三者的物质的量之比为：1：1：1，则该反应的方程式为：X+Y  Z；
t2到t3时，Z的值减少，X、Y的值增加，平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，因此改变的条件为：升高温度。
答案：反应物为X和Y；方程式为：X+Y  Z；改变的条件为D。

2、速率－时间图像：
说明：解这类题的关键是：
①看清起点、拐点、终点；
②理清速率的变化及变化量的大小关系，注意图像的走向是否符合给定的反应，在条件与变化之间搭桥；
③分析引起平衡移动的因素，判断反应是吸热还是放热，反应前后气体体积的变化。
例3. 对于反应A（g）＋3B（g）2C（g）＋D（g）（正反应放热）；有如下图所示的变化，请分析引起平衡移动的因素可能是什么？并说明理由。

解析：由于v正、v逆均有不同程度的增大，引起平衡移动的因素可能是 ：a.升高温度；b.增大压强。根据反应方程式，正反应是体积减小的放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动，与图示相符；增大压强平衡向正反应方向移动，与图示不相符。故此题中引起平衡移动的因素是升高温度。
答案：引起平衡移动的因素是升高温度。正反应是体积减小的放热反应，则升高温度平衡向逆反应方向移动。

　3、某物质的转化率（或百分含量）-时间-温度（或压强）图：
说明：解这类题的关键是：
①看清起点、拐点、终点；
②先拐先平。例如，在转化率-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。
　　③遵循“定一议二”原则。
④分析引起平衡移动的因素，判断反应是吸热还是放热，反应前后气体体积的变化；以及条件改变时对反应物的转化率（百分含量）的影响。
例4. 对于m A （g）＋ n B （g）  p C（g） △H＝QKJ·mol-1  有如下图所示的变化，

则：①P1与 P2 的关系是                        ；
②m + n 与p的关系是                   ；
③T1 与 T2的关系是                      ；
④Q与 0 的关系是                       。
解析：本题解答时应遵循两个原则：“先拐先平”“定一议二”原则。在温度均为T1时，P2达到平衡需要的时间短，因此P2>P1；压强越大，C的百分含量越大，说明正反应是体积增大的反应，即m + n >p；在P2保持不变时，T1达到平衡需要的时间短，因此T1> T2，温度越高，C的百分含量越小，而升高温度平衡向吸热反应方向移动，说明正反应是放热反应，即Q小于0。　
答案：P2>P1；m + n >p；T1> T2；Q小于0。

　4、某物质的转化率（或百分含量）-温度（或压强）图：
说明：解这类题的关键是：
①看清起点、拐点、终点；
②先拐先平。例如，在转化率-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。
　　③遵循“定一议二”原则。
④分析引起平衡移动的因素，判断反应是吸热还是放热，反应前后气体体积的变化；以及条件改变时对反应物的转化率（百分含量）的影响。

例5. 有一化学平衡mA（g）＋nB（g）  pC（g）＋qD（g），下图表示的是转化率与压强、温度的关系。判断：
（1）正反应是放热还是吸热反应?
（2）m+n与p+q的大小.

解析：图象中有三个量时，应固定一个量来分别讨论另两个量之间的关系。 固定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；固定温度，讨论P与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即m+n>p+q。
答案：正反应是吸热反应；m+n>p+q。

【模拟试题】
1、下图表示外界条件（温度、压强）的变化对下列反应的影响：L（s）+G（g） 2R（g）（正反应吸热），则图中Y轴是指　（　　　）
A. 平衡混合气中R的质量分数     B. L的转化率
C. 平衡混合气中G的质量分数     D. G的转化率
2、mA（s）+nB（g） pC（g）；△H>0的可逆反应中，在恒温条件下，B的体积分数B％与压强（p）关系如图所示。有关叙述正确的是（    ）
A. m+n                  B. x点，v正> v逆，y点，v正< v逆
C. n>p                           D. x点比y点反应速率慢

3、往一体积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2（g）+I2（g）  2HI（g） （正反应吸热），当达到平衡后，t0时改变反应的某一条件（混合气体物质的量不变），且造成容器内压强增大，下列说法正确的是  　　　（　　）  

A. 容器内气体颜色变深，平均分子量不变
B. 平衡不移动，混合气体密度增大
C. H2转化率增大，HI平衡浓度变小
D. 改变条件前后，速度图象为（如图）
4、用来表示可逆反应2A（气）+B（气）2C（气）+Q的正确图象是  　　　　　　（   ）

5、对于达到平衡的可逆反应X＋Y   W＋Z，增大压强则正、逆反应速度（v）的变化如下图，分析可知X，Y，Z，W的聚集状态可能是 （　　） 

A. Z，W为气体，X，Y中之一为气体
B. Z，W中之一为气体，X，Y为非气体
C. X，Y，Z皆为气体，W为非气体
D. X，Y为气体，Z，W中之一为气体
6、在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A（g）+3B（g） 2C（g）（正反应放热）。某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，并根据实验数据作出下图。下列判断一定错误的是          （   ）

A. 图I研究的是不同催化剂对反应的影响，且乙使用的催化剂效率较高
B. 图Ⅱ研究的是压强对反应的影响，且甲的压强较高
C. 图Ⅱ研究的是温度对反应的影响，且甲的温度较高
D. 图Ⅲ研究的是不同催化剂对反应的影响，且甲使用的催化剂效率较高
7、T℃时，A气体与B气体反应生成C气体. 反应过程中A、B、C浓度变化如图（Ⅰ）所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积百分含量与时间的关系如图（Ⅱ）所示. 则下列结论正确的是  （　   ）

A. 在（t1+10）min时，保持其它条件不变，增大压强，平衡逆向移动
B. 其它条件不变，升高温度，A的转化率一定增大
C. T℃时，若由0.4mol／L A、0.4mol／L B和0.2mol／L C反应，达到平衡后，c（C）仍为0.4mol／L
D. （t1+10） min时，保持压强不变，通入稀有气体，平衡向正反应方向移动
8、对于反应m A（s）+n B（g）  e C（g） ＋f D（g），反应过程中，当其他条件不变时，C在混合气体中的体积分数与T（温度）或p（压强）关系如图所示，下面几种叙述中正确的是（   ）

A. 使用催化剂，平衡时C在混合气体中的体积分数增大
B. 升温，化学平衡向正反应方向移动
C. 化学方程式的化学计量数关系nD. 其他条件不变，增加体系的压强，平衡正向移动
9、在一定条件下，反应A（气）＋B（气）C（气）（正反应放热），达到平衡后，根据下列图象判断：

（1）升温，达到新的平衡的是                 
（2）降压，达到新的平衡的是       
（3）减少C的量，移向新平衡的是            
（4）增加A的量，移向新平衡的是       
（5）使用催化剂，达到平衡的是         
10、密闭容器中mA（g）+nB（g）pC（g），反应达到平衡，经测定增大压强P时，A的转化率随P而变化的曲线如图。

则：（1）增大压强，A的转化率__    _平衡__      __移动，达到平衡后，混合物中C的质量分数________。
（2）上述化学方程式中的系数m、n、p的正确关系是__           __，再加入B，则平衡________。
（3）当降低温度时，C的质量分数增大，则A的转化率___          _，正反应是____热反应。

【试题答案】
1、C　　                 2、D　　                    3、AD　　                  4、A　　
5、D　　                 6、AB　　                   7、C　　                     8、C　　
9、（1）B    （2）C   （3）E    （4）A      （5）D
10、（1）降低；逆向；降低
（2）m＋n>p；正向移动
（3）增大；放