高中化学平衡图像专题
化学平衡图像专题
基础知识：
对于反应 mA(g) + nB(g)pC(g)+qD(g)△H<0m+n>p+q
保持其他条件不变，只改变一个条件时，请根据反应原理填写表格：
条件改变变化结果
条件改变ν逆ν正变
化K 变化平衡移动反应 A 的浓度 C(A) A 转化率 C 的含量
1C(A) 增大
2C(A) 减小
3C(C) 增大
4C(C) 减小
5温度升高
6温度降低
7压强增大
8压强减小
9加催化剂
课时探究
探究一、图像绘制，读图解题
例题 1：氨气有广泛用途，工业上利用反应3H 2(g) + N 2(g)2NH 3(g)来合成氨气；某小组为了探究外界条件对反应的影响，在ab 两种条件下分别加入相同浓度的氢气和氮
气合成氨气，氢气的浓度随时间变化如下表:
时间 t/min02468
条件 a c(H 2)/10 -2 mol ·L-1 2.00 1.50 1.100.800.80
条件 b c(H 2)/10 -2 mol ·L-1 2.00 1.30 1.00 1.00 1.00
(1)若探究的条件是温度，条件 a、b 分别为 T1和 T2 ,则 T1T2（填“>“”=”或<“”下同），△H0，根据表格数据请在下面画出 c(H 2)-t 图：
(2)a 条件下， 0~4min 的反应速率为；平衡时，H2的转化率为 ;平衡常数为；
(3) 在 a 条件下， 8min 末将容器体积压缩至原来的1/2 ， 11min 后达到新的平衡，画出
8min~12min时刻c(H2)的变化曲线。
探究二、图像解题方法
1、反应 mA(g) + nB(g)pC(g)+qD(g)△H<0m+n>p+q
反应速率和时间图如图所示，t1时刻只改变一个影响因素
①图 1 所示， t1时刻改变的因素是，平衡向方向移动，
②图 2所示， t1时刻改变的因素是，平衡向方向移动，
③图 3所示， t1时刻改变的因素是，平衡向方向移动，
④图 4所示， t1时刻改变的因素是，平衡向方向移动，
⑤图 5所示， t1时刻改变的因素是，平衡向方向移动，
2、①对于反应mA(g)+nB(g)pC(g) ，右图所示，
请判断温度大小： T1T2，△H0
②对于反应 mA(g)+nB(g)pC(g) ，右图所示，
请判断温度大小： T1T2，△H0
P1P2，m+np
探究三、陌生图像的解题技能
1、解决的问题是什么？从图像可以得到什么信息？该信息与所学知识的关联?能用关联解决问题？
△H0
mA(g)+nB(g)pC(g)
①y 是 A 的浓度，△H0，m+np
②y 是 C 的含量 ,△H0，m+np
例题 1：某化学科研小组研究在其它条件不变时，改变某一条件对A2（ g） +3B2（ g）2 AB 3（ g）化学平衡状态的影响时，得到如图所示的变化规律（图中n 表示物质的量），根据图示得出的结论中正确的是（）
A ．反应速率 a＞ b＞ c
B． a、 c 两点 A 2的转化率相等
C． a 点的化学平衡常数小于 b 点的化学平衡常数
D．达到平衡时， AB 3的物质的量大小为： c＞ b＞ a
例题 2：在容积相同的不同密闭容器中内，分别充入同量的N 2和 H2，在不同温度下，任其发生反应： 3H2 + N22NH 3，并分别在 t0秒时测定其中NH 3的体积分数 [x(NH 3)] ，绘成如图的曲线。
（1） A 、 B 、C、 D、 E 五点中，尚未达到化学平衡状态的点是_______。
（2）此可逆反应的正反应是 ____（填“放”或“吸”）热反应。
（3） B 、D 两点正反应速率的大小关系是 _____________ 。
（4）温度 T 。 温度 T>T 3时， x(NH 3 )逐渐减小的原因是。 练习： 1、甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气（主要成分为CO 、 CO 2和 H 2）在催化剂作用下合成甲醇，发生的主要反应如下： ① CO(g)+2H 2 (g)CH3 OH(g)△H1 ② CO 2(g)+3H 2(g)CH 3OH （g ） +H 2O(g)△ H2 ③ CO 2(g)+H 2(g)CO(g)+H 2O(g)△H3 回答下列问题： （1 ）反应 ① 的化学平衡常数 K 的表达式为 ；图 1 中能正确反映平衡常数 K 随温度 变化关系的曲线为 （填曲线标记字母），其判断理由是 。 （2 ）合成气组成 n(H 2)/n(CO+CO 2 )=2.60 时，体系中的 CO 平衡转化率（α）与温度和压强 的关系如图 2 所示。α(CO) 值随温度升高而 （填“增大”或“减小”），其原因 是 ；图 2 中的压强由大到小为 _________，其判断理由是 。 2、丙烯腈（ CH 2 =CHCN ）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要 副产物有丙烯醛（ CH 2 =CHCHO ）和乙腈（ CH 3CN ）等，回答下列问题： （1 ）以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈 （ C 3H 3N ）和副产物丙烯醛 （ C 3H 4O ） 的热化学方程式如下： 3 - 1 C 3H 6(g) + NH 3(g) + 2 O 2(g) ===C 3H 3N(g) +3H 2O(g) H = -515 kJ · mol C 3H 6(g) +O 2 (g) ==C 3 H 4O(g) +H 2O(g)H = -353 kJ - 1 · mol 两个反应在热力学上趋势均很大， 其原因是； 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是； 提 高丙烯腈反应选择性的关键因素是。 （2 ）图（ a ）为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为 460 O C 。低于 460 O C 时，丙烯腈的产率（填“是”或者“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是；高于 460 O C 时，丙烯腈产率降低的可能原因是（双选，填标号） A ．催化剂活性降低 B ．平衡常数变大 C ．副反应增多 D ．反应活化能增大 0.8 0.8 0.6 0.6 丙 烯 腈 率 0.4 腈 率 0.4 烯 产 产 丙 0.2 0.2 丙烯 醛 0 .0 0.0 350 400 450 500 550 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 t / ℃ n( )/ n( ) 氨 丙烯 图 ( a) 图 ( b) （3 ）丙烯腈和丙烯醛的产率与 n （氨） / （丙烯）的关系如图（ b ）所示。由图可知，最佳 n n （氨） /n （丙烯）约为，理由是。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为。 参考答案： 例题 2.（ 1 ）A 、 B （ 2 ）放热 （ 3）ν(D)> ν(B) （4 ）反应开始 v 正＞ v 逆，反应向右进行生成 NH 3，温度升高反应速率加快，故 NH 3 的体积 分数 [x(NH 3)] 不断增加；当达到平衡以后， 温度升高．平衡逆向移动， 故 NH 3 的体积分数 [x(NH 3 ) 不断减少。 c( CH 3 OH ) ； a ；反应 ① 为放热反应，平衡常数数值应随温度升高变小 1.（1） K c( CO) c 2 (H 2 ) （2 ）减小升高温度时，反应 ① 为放热反应，平衡向左移动，使得体系中 CO 的量增大，反 应③ 为吸热反应，平衡向右移动，又使产生 CO 的量增大，总结果，随温度升高，使 CO 的 转化率降低 P 3＞ P 2＞P 1 相同温度下，由于反应 ① 为气体分子数减小的反应，加压有利于提 升 CO 的转化率； 而反应 ③为气体分子数不变的反应， 产生 CO 的量不受压强影响， 故增大压强时，有利于 CO 的转化率升高 2.（ 1）两个反应均为放热量大的反应；降低温度、降低压强；催化剂； （2 ）不是；该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低； AC （3 ） 1 ；该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低； 1:7.5:1 2017 国甲 27 丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题： (1) 正丁烷 (C 4H 10)脱氢制 1-丁烯 (C 4H 8)的热化学方程式如下： ① C 4H 10(g)===C 4H 8(g) ＋ H 2(g) H 1 已知：② C 4H 10(g) ＋1 O 2(g)===C 4H 8(g) ＋ H 2O(g) H 2＝－ 119kJ ·mol － 1 2 1 H 3＝－ 242kJ ·mol － 1 ③ H 2(g) ＋ O 2(g)===H 2O(g) 2 反应①的 H 1为 ______kJ ·mol － 1 。图 (a) 是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图， x________0.1(填“大于 ”或 “小于 ”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是 ________(填 标号 )。 A ．升高温度 B ．降低温度 C ．增大压强 D ．降低压强 (2) 丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器 (氢气的作用是活化催化 剂) ，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图 (b) 为丁烯产率与进料气中 n(氢气 )/n(丁烷 )的关 系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是 ______。 (3) 图 (c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合 物。丁烯产率在 590℃之前随温度升高而增大的原因可能是_________、__________ ；590℃ 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是________________________ 。