高中化学：化学平衡图像及解决化学平衡问题的方法
高中化学：化学平衡图像及解决化学平衡问题的方法
一、化学平衡图像
1、常见类型
对于反应mA（g） + nB（g）pC（g）+ qD（g），若m+n >p + q 且△H > 0
（1）v - t图像
（2）c - t图像
（3）c – p（T）图像
（4）其他图像
二、解决化学平衡问题的重要思维方法
1、可逆反应“不为零”原则
可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时应是反应物和生成物共存的状态，每种物质的量不为零。
化学平衡的定量问题一般可用极限分析法推断，即假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，过量物质余多少。这样的极值点是不可能达到的，故可以用确定某些范围或在某范围中选择合适的用量。
2、“一边倒”原则：可逆反应，在条件相同时（等温等容），若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当。
3、“不可混同”原则：不要将平衡的移动和速率的变化混同起来，平衡正向移动不一定是v（正）加快，v（逆）减慢；不要将平衡移动和浓度变化混同起来，平衡正向移动反应物不一定减少。不要将平衡移动和反应物的转化率高低混同起来，平衡正向移动反应物转化率不一定提高。
4、“过渡态”原则：对于气体参加的可逆反应，在温度恒定的条件下，涉及体积与压强以及与平衡移动有关判断的问题时，可设计一些等效平衡的中间状态来进行求解。这样能降低思维难度，具有变难为易、变抽象为直观的作用。
例1、对于达到平衡的可逆反应X + Y W + Z，当增大压强时，反应速率的变化如下图所示，则X、Y、W、Z四种物质的聚集状态是下列的（）
A. W、Z为气体，X、Y中有一种是气体
B. X、Y、Z是气体，W是非气体
C. Z、W中有一种是气体，X、Y均为非气体
D. X、Y是气体，Z、W中有一种是气体
解析：由图像可知，在增大压强的时刻，正、逆反应速率均增大且平衡逆向移动。因此，方程式左边的系数之和小于右边的系数之和，
故A正确。
答案：A
例2、T℃时，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示，若保持其他条件不变，则下列结论正确的是（）
（1）反应方程式为A（g） +3B（g）2C（g）
（2）在（t1+10）min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动
（3）T℃时，在相同容器中，若有0.4mol/L A、0.4mol/L B和0.2mol/L C反应，达到平衡后，C的浓度仍为0.4mol/L
（4）在（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
A. （1）（2）
B. （3）（4）
C. （1）（3）
D. （2）（4）
解析：由图可知，气体A、B的浓度在减小、气体C的浓度在增大，因此A、B是反应物，C是生成物；由它们的量的变化关系可知反
应方程式为A（g）+3B（g）2C（g），（1）正确。方程式左边的系数之和小于右边的系数之和，增大压强，平衡正向移动，（2）错误。在恒温恒容条件下，将（3）所给的量转化到方程式左边，与开始投入的量是相同的，因此两平衡是等效的，C的浓度仍为0.4mol/L，（3）正确。保持压强不变，通入稀有气体，相当于对反应体系减压，平衡逆向移动，（4）错误。故选C。
答案：C
例3、对于可逆反应：mA（g）+ nB（g）pC（g） + qD （g），开始时容器内充入A和B或C和D，下图中的（1）和（2）分别表示反应达平衡后，改变压强和温度对反应速率和化学平衡的影响，则下列关系中正确的是（）
A. 开始时充入A和B，m + n > p + q，反应放热
B. 开始时充入A和B，m + n < p + q，反应吸热
C. 开始时充入C和D，m + n > p + q，反应吸热
D. 开始时充入C和D，m + n < p + q，反应吸热
解析：由（1）（2）两图可知，开始反应时，逆反应速率大于正反应速率（正反应速率为0），因此，开始时充入C和D。由图（1）可知，增大压强平衡逆移，因此，m + n < p + q。由图（2）可知，升高温度，平衡正移，因此反应吸热；故选C。
答案：C
例4、在温度一定、压强不同（）的条件下，可逆反应2X
（g）2Y（g） +Z（g）中，生成物Z在反应混合物中的体积分数（）与反应时间（t）的关系有以下图示，则正确的是
解析：可逆反应2X（g）2Y（g）+Z（g）的特点是左边的系数之和小于右边的系数之和，故压强增大平衡逆移，Z在反应混合物中的体积分数（）减小；P1＜P2，因此P2条件下的比P1条件下的小，排除A、C、D；P1＜P2，因此在P2条件下达到平衡的时间比在P1条件下的短，故B正确。
答案：B
例5、下图表示可逆反应A（g）+B（g） nC（g）ΔH<0在不同条件下反应混合物中C的百分含量和反应过程所需时间的关系曲线，则下列有关叙述一定正确的是（）
A. a表示有催化剂，而b表示无催化剂
B. 若其他条件相同，则a比b的温度高
C. 若其他条件相同，则a比b的压强大，n>2
D. 反应由逆反应方向开始
解析：催化剂不会影响化学平衡移动，只会改变反应达到平衡的时间，一般是缩短达到平衡的时间，反应中各物质的含量不会发生改变，A错误。该反应为放热反应，升高温度，平衡逆移、C的百分含量减小，达到平衡的时间缩短，B正确。压强的改变对平衡的影响与可逆反应中左右两边的系数之和有关，左边系数之和大于右边的，平衡正移，否则逆移，C正确。由图可知C的含量在增加，平衡正向进行，D 错误；故选B、C。
答案：B、C
例6、已知某反应aA（g）+bB（g）cC（g）+Q在密闭容器中进行，在不同的温度（T1和T2）及压强（P1和P2）下，混合气体中B的质量分数w（B）与反应时间（t）的关系如图所示，则下列判断正确的是（）
A. T1＜T2， P1＜P2，a+b＞c，Q＞0
B. T1＞T2，P1＜P2，a+b＜c，Q＞0
C. T1＜T2，P1＞P2，a+b＜c，Q＞0
D. T1＜T2，P1＞P2，a+b＞c，Q＜0
解析：此图涉及的变量有四个，比较多，我们可以采用作辅助线或确定其中一个或几个量的方法将多变量变为少变量。确定压强，在压强为P2时，可知在温度T2条件下达到平衡的时间比T1条件下的长，因此T1＞T2；在T2条件下的 w（B）比在T1条件下的w（B）大，升高温度w（B）减小、平衡正移，因此Q＞0。在温度为T1时，可知在压强P2条件下达到平衡的时间比P1条件下的短，因此P2＞P1；在P2条件下的w（B）比在P1条件下的w（B）大，增大压强，w（B）增大、平衡逆移，因此a+b＜c ；故选B。
答案：B
▍ 来源：综合网络
2021届高考化学二轮考点突破十三 化学平衡图像(含解析)
考点突破十三化学平衡图像 一、选择题 1.可逆反应:mA(s)+nB(g)pC(g)+qD(g),反应过程中其他条件不变时,C的百分含量(C%) 与温度(T)和压强(p)的关系如图所示,下列叙述中正确的是() A.达到平衡后,使用催化剂,C%将增大 B.达到平衡后,若升高温度,化学平衡向逆反应方向移动 C.化学方程式中n>p+q D.达到平衡后,增加A的量,有利于化学平衡向正反应方向移动 解析可逆反应中当其他条件一定时,温度越高,反应速率越大,达到平衡所用的时间越短。由图像可知T1>T2,温度越高,平衡时C的百分含量越小,故此反应的正反应为放热反应;当其他条件一定时,压强越大,反应速率越大,达到平衡所用的时间越短。由图像可知p2>p1,压强越大,平衡时C的百分含量越小,可知正反应为气体物质的量增大的反应,即n - 1 - 【化学平衡图像解题方法】 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-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，v(吸)大增，v(放)小增，增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。 （4）注意终点。例如在浓度-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，并与勒沙特列原理挂钩。 （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，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-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。 【强化训练】： 1．如下图所示，反应：X （气）+3Y （气）2Z （气）+热量，在不同温度、不同压强（P 1>P 2）下，达到平衡时，混合气体中Z 的百分含量随温度变化的曲线应为（ ） 2．对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 3．反应mA(固)+nB(气) eC(气)+fD(气)，反应过程中，当其它条件不变时，C 的百分含量（C%）与温度（T ）和压强（P ）的关 系如下图，下列叙述正确的是（ ） A.达到平衡后，加入催化剂则C%增大 B ．达到平衡后，若升温，平衡左移 C ．化学方程式中n>e+f D ．达到平衡后，增加A 的量有利于平衡向右移动 4．反应aA(g)+bB(g) cC(g);△H=-Q ，生成物C 的质量分数与压强P 和温度的关系如下图，方程式中的系数和Q 值符合图象的是（ ） A ． a+b 化学平衡图像的基本类型和分析方法 一、化学平衡图像的基本类型 1、速率—时间图（v-t图像） 此类图像定性地揭示了v(正)、v（逆）随时间而变化的规律，体现了 平衡的“动、等、定、变”等基本特征以及平衡移动（“变”）方向等。 ←2NH3（g）中先补充N2和H2， 如像平衡体系N2（g）+3H2（g）?→ 一段时间后又升高温度，其v-t图像如图2-30所示。 2、浓度—时间图（c-t图像） 此类图像能说明各平衡体系组分（或某一成分）含量在反应过程中的变化情况。 ←AB从开始至达到平衡以后的c-t变化关系如图2-31所示。此类 如A+B?→ 图像要注意各物质曲线的折点（达平衡）时刻相同，各物质浓度变化的内在联 系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。 如果达到平衡后再改变条件，平衡发生移动，则依据平衡移动带来的浓度变化可 以画出相应的c-t图像，依据c-t图像中浓度变化可以判断所变的条件。如图2-32 中，10min——15min内，c(SO2)、c(O2)减小的速率和c(SO3)增大的速率明显加 快，可能的原因是加了催化剂或缩小了容器体积（增大了压强）或升高了温度； 15min-20min内处于平衡状态；第20min时c(O2)“直线”增大后再慢慢减小，c(SO2) 和c(SO3)分别在原起点上慢慢减小和增大，由此判断，第20min时的条件变化应 是加入了氧气。 3、含量-时间-温度（压强）图 此类图像表示的是不同的温度或压强下反应物或生成物的物质的量（体积）分数的变化过程，包含达到平衡所需的时间和不同温度（压强）下的平衡状态的物质的量分数比较等信息，由图像可以判断T1、T2或P1、P2的大小，再判断反应的?H或气体物质的化学计量数关系（是吸热反应还是放热反应，或 者是气体体积增大的含有缩小的反应）。对 ←cC(g)，常见此 于反应aA(g)+bB(g) ?→ 类图像如图2-33所示。 高二化学化学平衡图像专题 1．图像问题解题步骤 (1)看懂图像： ①看面(即弄清纵坐标与横坐标的意义)；②看线(即弄清线的走向和变化趋势)； ③看点(即弄清起点、拐点、交点、终点的意义)；④看是否要作辅助线(如等温线、等压线)； ⑤看定量图像中有关量的多少。 (2)联想规律：联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 (3)作出判断：根据图像中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。 2．原则 (1)“定一议二”原则 在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量，确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。 (2)“先拐先平，数值大”原则 在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高或表示的压强较大。 1. 以速率—时间图像计算平衡浓度 例1.在容积固定为2L的密闭容器中,充入X、Y气体各2mol,发生可 逆反应：X(g)+2Y(g)⇌2Z(g),并达平衡,以Y表示的反应速度v正、 v逆与时间t的关系如图所示,则Y的变化浓度表达式正确的是(式 中S是对应区域的面积)() A.2−Saob B.Saob C.Sdob D.1−Saob 练习1. I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)+I−(aq)=I−3(aq) 某I2、KI混合溶液中, I−3的物质的量浓度c(I−3)与温度T的关 系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态).下列说法正确 的是() A. 反应I2 (aq)+I−(aq)═I−3 (aq)的△H>0 B. 状态A 与状态B 相比,状态A 的c (I 2)大 C. 若反应进行到状态D 时,一定有v 正>v 逆 D. 若温度为T 1、T 2,反应的平衡常数分别为K 1、K 2,则K 1>K 2 2. 以速率-时间图像描述化学平衡移动的本质 例2. 反应A(g)+B(g) C(g)；△H<0已达平衡,升高温度,平衡逆向移动,当反应一段时间后反应又达平衡,则速率对时间的曲线为 3.以物质的量(浓度)—时间图像描述可逆反应达平衡的过程 例3. 如图表示反应X (g )⇌4Y (g )+Z (g )△H <0,在某温度时 X 的浓度随时间变化的曲线,下列有关该反应的描述正确 的是( ) A. X 的平衡转化率为85% B. 第6 min 后，反应就终止了 C. 若升高温度，X 的平衡转化率将大于85% D. 若降低温度,v 正减小,v 逆增大 练习 500℃、20MPa 时,将H 2和N 2置于一容积为2L 的密闭容器中发生反应。反应过程中H 2、N 2和NH 3物质的量变化如图所示,下列说法正确的是() A. 反应开始到第一次平衡时,N 2的平均反应速率 为 0.005mol /(L ⋅min) B. 从曲线变化可以看出，反应进行到10min 至20min 时可能是使用了催化剂 C. 从曲线变化可以看出，反应进行至25min 时，分离出0.1mol 的氨气 D. 在25min 时平衡正向移动,但达到新平衡后NH 3的体积分数比 原平衡小 A B C D V t V 正 V 逆 V t V 逆 V 正 V t V 逆 V 正 V t V 正 V 逆 2020年高考一轮复习题型突破有“拐点”的图像 有关“拐点”图像的分析方法 同一可逆反应,若反应条件不同,达到平衡所用的时间也可能不同,反映到图像出现“拐点”的时间也就有差异。图像中先出现“拐点”的反应先达到平衡,即反应所处的外界条件(温度、压强、浓度)相对要高一些,或者是加入了催化剂。 1.速率—压强(或温度)图像 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。如图7-27-5中交点A是平衡状态,压强增大,正反应速率增大得快,平衡移动。 2.转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像 已知不同温度或压强下,反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关规律小结 方法技巧 系曲线,推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。[以a A(g)+b B(g)c C(g)中反应物的转化率 αA为例说明] 正确掌握图像中反应规律的判断方法 ①图甲中,T2>T1,升高温度,αA降低,平衡逆向移动,正反应为反应。 ②图乙中,p1>p2,增大压强,αA升高,平衡正向移动,则正反应为反应。 ③图丙中,a表示使用了或(气体分子数反应前后相等的可逆反应)。 注意:若纵坐标表示A的百分含量,则甲中正反应为吸热反应,乙中正反应为气体体积增大的反应。 3.恒温线(或恒压线)图像 已知不同温度下的转化率-压强图像或不同压强下的转化率-温度图像,推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。[以反应A(g)+B(g)C(g)中反应物的转化率αA为例说明] 解答这类图像题时应注意以下两点: (1)“定一议一”原则:可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如甲中任取一条温度曲线研究,压强增大,αA增大,平衡正向移动,正反应为气体体积减小的反应,乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线,也能得出结论。 (2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法,在甲中作垂直线,乙中任取一曲线,即能分析出正反应为放热反应。 4.几种特殊图像 (1)对于化学反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正 >v逆;M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A%增大(C%减小),平衡逆向移动,ΔH 0。 高中化学之：化学平衡 一、化学平衡状态 （一）研究对象：可逆反应 （二）建立：图像： （三）定义：指在一定条件下的可逆反应，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 （四）特点——逆、等、动、定、变 1、逆：研究对象是可逆反应 2、等：平衡时，同一物质的正逆反应速率相等即v 正=v 逆 3、动：化学平衡是动态平衡，即达平衡时正逆反应仍在进行，只不过同一物质的v 正=v 逆 4、定：在平衡体系的混合物中，各组分的含量（物质的量、质量、浓度、质量百分数、物质的量百分数、体积百分数等）保持一定 5、变：任何化学平衡状态均是暂时的，相对的，有条件的，与达平衡的过程无关（即化学平衡状态既可以从正反应方向开始达平衡，也可以从逆反应方向开始达平衡，还可以从正逆两个方向开始达平衡）当外界条件变化时，原来的化学平衡也会发生相应的改变，直至在新的条件下建立新的平衡状态 注：化学平衡状态是在一定条件下可逆反应所能达到的最大程度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率 （五）判断达化学平衡的标志 1、用速率判断：方法：先找出正、逆反应速率，再看物质：若同一物质，则正逆速率相等 若不同物质，则速率之比=系数之比 2、用含量判断： （1）平衡时，各组分的物质的量、质量、浓度、体积、物质的量分数、质量分数、体积分数、转化率、产率都不变 （2）若反应中有颜色变化，颜色不变时可认为达平衡 （3）绝热的恒容反应体系中温度或压强保持不变，说明已达平衡 （4）有固态、液态、气态不同状态物质参与的反应，混合气体的总质量不变，或混合气体的密度不变，都可以判断达平衡 （5）对于反应前后气态物质前面的总系数发生改变的反应，混合气体的总物质的量不变，或混合气体的摩尔质量不变，或混合气体的压强不变都可以用来判断达平衡 二、化学平衡常数 （一）定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K 表示 （二）表达式：对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，则 ) ()() ()(B c A c D c C c K n m q p ••= （三）说明： 1、表达式的浓度必须是平衡时的浓度，系数决定幂次 2、有固体或纯液体（H 2O ）参与的反应，其浓度视为“常数”不计入表达式中 3、在非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则水底额浓度应出现在平衡常数表达式中 4、K 有单位，但一般不写 化学平衡图像题解题策略 一、化学平衡图像题思维模型 看图像—— 想规律——联想外界条件的改变对化学反应速率和 化学平衡的影响 作判断——根据图像中呈现的关系与所学规律相对 比，作出符合题目要求的判断 二、化学平衡图像类型 1. 速率一时间图像（ v —t 图像） 解题原则：分清正反应、逆反应及二者的相对大小，分清“突变”和“渐变”；正确判断化学平衡移动方向；熟记浓度、温度、压强、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。 I.v ’(正)突变，v ’(逆)渐变，且v ’(正)＞v ’(逆) ，说明是增大了反应物的浓度，使v ’(正)突变，反应正向移动。 II ．v ′(正)和v ′(逆) 都是突然减小的，且v ’(正)＞v ’(逆) ，说明平衡正向移动，该反应正向可能是发热反应或气体总体积增大的反应。 III ．v ’(正)和v ’(逆) 都是突然增大的且增大程度相同，说明该反应没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体体积不发生变化的反应压缩气体所致。 2. 转化率或含量--时间--温度（或压强）图象 解题原则----“先拐先平数值大”。先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高（图I 中）、压强较大（图Ⅱ中P 2＞P 1）或使用了催化剂（图Ⅲ中a 使用了催化剂）。再利用两平衡线高低判断正反应是吸热反应还是放热反应，或者是化学方程式中气体物质反应前后系数的大小。 Ⅰ.表示T 2＞T 1，正反应是发热反应，温度升高，平衡逆向移动。 Ⅱ.表示P2＞P1，A的转化率减小，说明正反应是气体体积增大的反应，压强增大，平衡逆向移动。 Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b,故a使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体体积不变的可逆反应，a增大了压强（压缩气体）。 3. 转化率或含量---温度---压强图象 解题原则---“定一议二”.在化学平衡图像中，包括横坐标、纵坐标和曲线所表示的量等三个变量（即有多条曲线及两个以上条件），分析方法：固定其中一个条件（变量），讨论另外两个变量之间的关系，必要时，作一条垂直于横坐标的辅助线进行分析。图I中确定压强为105pa或107pa，则生成物C的含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再作横坐标的垂线，温度T不变，生成物C的含量随压强的增大而减小，说明正反应是气体体积减小的反应，即正反应是气体体积减小的放热反应。同理，图Ⅱ中正反应是气体体积减小的吸热反应。 【练习】1. 一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是() (g)＋2NH3(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH＜0 A．CO B．CO 2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) ΔH＞0 C．CH 3CH2OH(g) CH2===CH2(g)＋H2O(g) ΔH＞0 D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g) 2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g) ΔH＜0 2. 有一化学平衡mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），A的转化率与压强、温度的关系如图，分析图中 信息可以得出的正确结论是（）。 A．ΔH>0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS>0 C．ΔH>0 ，ΔS<0 D．ΔH<0，，ΔS<0 3. 一定条件下，0.3molX（g）与0.3molY（g）在体积为1L的密闭容器中发生反应：X（g）+3Y（g）?2Z（g），下列示意图可能成立的是（） A． B． C．D． 4.对于mA（s）＋nB（g） pC（g）ΔH<0，在一定温度下B的 百分含量与压强的关系如图，则下列判断正确的是( ) A．m+n＜p B.n＞p C.x点的状态是v正＞v逆 D.x点比y点的反应速率慢 综合课4 化学平衡图像类型及突破方法 化学平衡图像类试题是化学试题中的一种常见题型，通常把所要考查的化学知识寓于图像上，具有简明、直观、形象的特点。该类试题在选择题与非选择题中均有考查。因为图像是用二维坐标表示的，所以该类试题包含的信息量比较大，该类试题很能考查学生获取信息、整合信息的能力，和分析问题、解决问题的能力，是高考的热点和重点。 一、经典图像的分类突破 1．图像类型 (1)物质的量(或浓度)—时间图像 例如，某温度时，在定容(V L)容器中，X 、Y 、Z 三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 ①由图像得出的信息是 a ．X 、Y 是反应物，Z 是产物； b ．t 3时反应达平衡，X 、Y 没有全部反应。 ②根据图像可进行如下计算： a ．某物质的平均速率、转化率，如v (X)＝n1－n3V ·t3 mol·L －1·s －1，Y 的转换率＝n2－n3n2 ×100%。 b ．确定化学方程式中的化学计量数之比 如X 、Y 、Z 三种物质的化学计量数之比为 (n 1－n 3n 2－n 3n 2。 (2)含量—时间—温度(压强) (C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数) (3)恒压(或恒温)线 (α表示反应物的转化率，c表示反应物的平衡浓度) 图①，若p1＞p2＞p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH＜0； 图②，若T1＞T2，则正反应为放热反应。 (4)几种特殊图像 ①对于化学反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，M点前，表示从反应物开始，v正＞v 逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0。 ②对于化学反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，L线上所有的点都是平衡点(如下图)。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v 高考总复习化学平衡图像 图像题是化学反应速率和化学平衡部分的重要题型。这类题可以全面考查各种条件对化学反应速率和化学平衡的影响,具有很强的灵活性和综合性。该类题型的特点是：图像是题目的主要组成部分，把所要考查的知识寓于坐标曲线上，简明、直观、形象，易于考查学生的观察能力、类比能力和推理能力。当某些外界条件改变时,化学反应速率或有关物质的浓度(或物质的量、百分含量、转化率等)就可能发生变化,反映在图像上,相关的曲线就可能出现渐变(曲线是连续的)或突变(出现"断点")。 解答化学平衡图像题必须抓住化学程式及图像的特点。析图的关键在于对“数”、“形” 、“义” 、“性”的综合思考，其重点是弄清“四点”（起点、交点、转折点、终点）及各条线段的化学含义，分析曲线的走向，发现图像隐含的条件，找出解题的突破口。 一、解答化学平衡图像题的一般方法： 化学平衡图像题，一是以时间为自变量的图像；二是以压强或温度为自变量的图像。从知识载体角度看，其一判断化学平衡特征；其二应用勒夏特列原理分析平衡移动过程；其三逆向思维根据图像判断可逆反应的有关特征；其四综合运用速率与平衡知识进行有关计算。 ①确定横、纵坐标的含义。 ②分析反应的特征：正反应方向是吸热还是放热、气体体积是增大还是减小或不变、有无固体或纯液体物质参与反应等。 ③分清因果，确定始态和终态；必要时可建立中间态以便联系始、终态（等效模型）。 ④关注起点、拐点和终点，分清平台和极值点，比较曲线的斜率，把握曲线的变化趋势，抓住“先拐先平数值大”。 ⑤控制变量：当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量之间的关系。 ⑥最后检验结论是否正确。 二、常见化学平衡图像归纳： 例：对于反应mA (g)+nB (g)pC (g)+qD (g)，若m+n＞p+q且ΔH＞0。 1．v-t图像 2．v-p（T）图像 平衡常见图像分析 化学平衡图像询问题的综合性强，思维难度大，是很多同学感到困难的题型之一。化学平衡图像题的特征是以图像的方式将一些相关量之间的关系通过形象直观的曲线表示出来，把习题中的化学原理抽象为数学询问题，旨在考察同学对曲线的数学意义和化学意义之间对应关系的分析、理解和运用才能。 一、化学平衡常见图像及其分析 图像I： 图像分析： 〔1〕假设a、b无断点，那么平衡挪动确信是转变某一物质的浓度导致。 〔2〕假设a、b有断点，那么平衡挪动可能是由于以下缘由所导致：①同时不同程度地转变反响物〔或生成物〕的浓度；②转变反响体系的压强；③转变反响体系的温度。 〔3〕假设平衡无挪动，那么可能是由于以下缘由所导致：①反响前后气体分子个数不变；②使用了催化剂。 〔4〕假设在的上方，即平衡向正反响方向挪动；假设在的上方，即平衡向逆反响方向挪动。 图像II： 图像分析： 〔1〕由曲线的拐点作垂直于时间轴〔t线〕的垂线，其交点即为该条件下到达平衡的时间。 〔2〕由到达平衡的时间长短，推断与、与的相对大小〔关于此图像：、〕。 〔3〕由两平衡时，不同p、T下的量的变化可推断纵坐标y代表的物理量。 图像III： 图像分析： 〔1〕固定温度T〔或压强p〕，即作横坐标轴的垂线，观看分析图中所示各物理量随压强p〔或温度T〕的变化结果。 〔2〕关键是精确推断所作垂线与原温度〔或压强〕曲线的交点的纵坐标。 〔3〕y能够是某物质的质量分数、转化率、浓度、浓度比值、体积分数、物质的量分数等。 图像IV： 图像分析： 〔1〕温度为点为化学平衡点。 〔2〕温度段是随温度〔T〕上升，反响速率加快，产物的浓度增大或反响物的转化率增大。 〔3〕温度段是随温度上升平衡向吸热反响方向挪动的结果。 二、解答化学平衡图像询问题的技巧 在解答化学平衡图像询问题时，要留意技巧性方法的应用。 1、“先拐先平，数值大”：在含量—时间曲线中，先毁灭拐点的，那么先到达化学平衡状态，说明该曲线的温度较高或压强较大； 2、“定一议二”：在含量—温度〔或压强〕曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再争辩另外两个量的关系〔由于化学平衡挪动原理只适用于外界“单要素”的转变，导致的平衡挪动的分析〕，即确定横坐标所示的量后，争辩纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后〔通常作一条横坐标的垂线〕，争辩横坐标与曲线的关系。 三、典型考题例析 例：以以下图是温度和压强对X＋Y2Z反响阻碍的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐 2020年化学平衡图像专题解析 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像。 一、对于化学反应速率的有关图像问题，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。 (1)速率—时间的曲线 反应2NO2(g)→2NO(g)+O2(g)在一定时间内反应物、 产物浓度的变化曲线。 反应物随反应进行浓度在不断减小，生成物浓度却 在不断增加。 瞬时速率——浓度随时间的变化率。 瞬时速率只能用作图的方法得到， 图1 图2 图3 x y x y O 看图3：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？化学平衡向什么方向移动？ 答：正、逆同时反应开始。 平衡向正反应方向移动。 (2)化学反应过程中能量的变化 例如， A + B -C → [A ‥· B ‥· C]* → A -B + C 反应物 活化络合物 产物 (始态) (过渡态) (终态) 过渡状态又叫活化络合物（activated complex ） 催化剂对反应速率的影响：通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间 幂函数性质： 如： y 随x 的增大而减小 y 随x 的增大而增大 二、对于化学平衡的有关图像问题，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。 a k 指数 底数 幂 x 2 1 0.5 1.4 1 0.7 y 12 y x -= O y = x a （a<1） 性质：y 的数值有一定的限度。 x y O 性质：y 的数值爆炸性减小。 y = x a （0 【知识精讲】 平衡图像一般有两种，折线图一般是转折点往后才达到平衡状态，注意转折点的横坐标和纵坐标，横坐标表示达到平衡所需的时间，时间越短，反应速率越快，温度或压强越高。纵坐标表示达到平衡时的转化率或百分含量，抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用勒夏特列原理解题。曲线图。在曲线上的点表示平衡点，关注曲线图的走势，有多个变量时，注意控制变量。示例反应：mA(g)+nB(g) hC(g)+qD(g) ΔH 1. 转化率-时间-温度(压强)图： p一定时，ΔH<0 T一定时，m+n>h+q T一定时，m+n 4. 含量-温度-压强图： m+n>h+q，ΔH>0 m+n 化学平衡图像题专题分类总结 一、化学平衡图像题的解法 1、步骤： （1）看图像。一看面，即看清楚横坐标与纵坐标的意义；二看线，即线的走向和变化趋势；三看点，即起点、、终点、交点、拐点；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（2）想规律。联想外界条件对反应速率和化学平衡的影响规律。 （3）做判断。根据图像中体现的关系与所学规律对比，做出符合题目要求的判断。 2、原则： （1）“定一议二”原则 在化学平衡图像中，包括横坐标、纵坐标和曲线所表示的三个量，先确定横坐标（或纵坐标）所表示的量，再讨论纵坐标（或横坐标）与曲线的关系。 （2）“先拐先平，数值大”原则 在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示温度较高或压强较大。 二、常见的几种图像题的分析 1、速率—时间图 此类图像揭示了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1】对于达平衡的可逆反应X＋Y W＋Z，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速度变化图像如图所示，则图像中关于X，Y，Z，W四种物质的聚集状态为 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 2、浓度－时间图像 此类图像题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拐点（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2】今有正反应放热的可逆反应，若反应开始 经t1秒后达平衡，又经t2秒后，由于反应条件改变，使平衡破坏，到t3秒时 又建立新的平衡，如图所示： （1）该反应的反应物是_________________ （2）该反应的化学方程式为_________________ 化学平衡图像的解题技巧 一、考点知识网络建构 1．解化学平衡图像题三步曲 1看懂图像：看图像要五看;一看面,即看清横坐标和纵坐标；二看线,即看线的走向、变化趋势；三看点,即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等；四看要不要作辅助线、如等温线、等压线；五看定量图像中有关量的多少;2联想规律：联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律;3推理判断：结合题中给定的化学反应和图像中的相关信息,根据有关知识规律分析作出判断; 2二个原则 1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;2定一论二;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 3．有关化学平衡图像的知识规律 1对有气体参加的可逆反应,在温度相同的情况下,压强越大,到达平衡所需的时间越短；在压强相同情况下,温度越高,到达平衡所需的时间越短; 2使用催化剂,能同等程度地改变正、逆反应速率,改变到达平衡所需时间,但不影响化学平衡移动; 3同一反应中,末达平衡前,同一段时间间隔内,高温时其他条件相同生成物含量总比低温时生成物含量大；高压时其他条件相同生成物的含量总比低压时生成物的含量大; 4平衡向正反应方向移动,生成物的物质的量增加,但生成物的浓度、质量分数以及反应物的转化率不一定增加; 4．解答图像类题目的注意事项 1注意物质的转化率与其百分数相反; 2注意图像的形状和走向是否符合给定反应; 3注意图像是否过愿点; 4注意坐标格的数据,也可由它判断反应物或生成物在方程式里的系数,或据此求反应速率; 5注意抓两个变量间的关系,判断图像正确与否,可加辅助线,常在横坐标上画垂直线为辅助线来判断图像是否合理; 二、常见的平衡图像例析 高中化学：化学平衡图像及解决化学平衡问题的方法 一、化学平衡图像 1、常见类型 （2）c - t图像 （3）c – p（T）图像 （4）其他图像 二、解决化学平衡问题的重要思维方法 1、可逆反应“不为零”原则 可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时应是反应物和生成物共存的状态，每种物质的量不为零。 化学平衡的定量问题一般可用极限分析法推断，即假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，过量物质余多少。这样的极值点是不可能达到的，故可以用确定某些范围或在某范围中选择合适的用量。 2、“一边倒”原则：可逆反应，在条件相同时（等温等容），若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当。 3、“不可混同”原则：不要将平衡的移动和速率的变化混同起来，平衡正向移动不一定是v（正）加快，v（逆）减慢；不要将平衡移动和浓度变化混同起来，平衡正向移动反应物不一定减少。不要将平衡移动和反应物的转化率高低混同起来，平衡正向移动反应物转化率不一定提高。 4、“过渡态”原则：对于气体参加的可逆反应，在温度恒定的条件下，涉及体积与压强以及与平衡移动有关判断的问题时，可设计一些等效平衡的中间状态来进行求解。这样能降低思维难度，具有变难为易、变抽象为直观的作用。 A. W、Z为气体，X、Y中有一种是气体 B. X、Y、Z是气体，W是非气体 C. Z、W中有一种是气体，X、Y均为非气体 D. X、Y是气体，Z、W中有一种是气体 解析：由图像可知，在增大压强的时刻，正、逆反应速率均增大且平衡逆向移动。因此，方程式左边的系数之和小于右边的系数之和，故A正确。 答案：A 例2、T℃时，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中A、B、C的浓度变化如图所示，若保持其他条件不变，则下列结论正确的 化学平衡图像专题复习 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN# 专题五化学平衡图像 一、化学平衡图象常见类型 1、速度—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1．对达到平衡状态的可逆反应X+Y Z+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 专练1：A(g)+3B(g) 2C(g)+Q（Q>0）达到平衡，改变下列条件，正反应速率始终增大，直达到新平衡的是（） A．升温 B．加压 C．增大c(A) D．降低c(C) E．降低c(A) 2、浓度—时间图 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______． 3、含量—温度（压强）—时间图 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3．同压、不同温度下的反应：A（g）＋B（g）C（g）；△HA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，△H>0 B．T1＜T2，△H>0 C．T1＞T2，△H<0 D．T1＜T2， △H<0 例4．现有可逆反应A（g）＋2B（g）nC（g）；△H<0，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＞3 B．p1＜p2，n＞3 C．p1＜p2，n＜3 D．p1＞p2，n=3 4、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5．对于反应2A（g）＋B（g）2C（g）；△H<0，下列图象正确的是（） 5．速率—温度--压强—时间图 化学平衡图像题的解题方法和技巧 化学平衡图像题是高考中一个重点，也是一个难点。在高考中，出现某些涉及化学平衡图像试题，可以直接考查学生对观察能力结果的初步加工能力。 解图像题离不开识图、析图和解答。识图是解题的基础，析图是关键，解答是目的。而由于曲线和图形都包含着大量的信息，而这些信息往往是隐含的，学生必须对观察结果进行加工，才能总结出其中反映出的规律，提取出与考题有关的信息。下面分类归纳各类图像题的解题方法和技巧。1.速率〜时间图 这类图像定性地揭示了反应过程中V （正）、v （逆）随时间（含条件改变对化学反应速率的影 响）而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变、同”的基本特征，以及平衡移动的方向。解这一类题常分三步： ①看起点 首先要分清反应物和生成物，从起点应能看出起始加入是只有反应物、还是生成物，还是都有。 浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物多数以原点为起点。 ②看变化趋势 要看清逐渐增大或逐渐减小的分别是正反应速率，还是逆反应速率；曲线是连续的，还是跳跃的，分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”、“变大”和“变小”、变化后是否仍然相等等情况； ⑴浓度的影响增大反应物浓度，V （正）突变，V （逆）渐变； ⑵温度的影响对于可逆反应，改变温度时，吸热反应的速率受到的影响程度大：升高温度， V （吸）大增，V （放）小增；降低温度，V （吸）大减，V （放）小减； ⑶压强的影响a对于体积可变的气体反应体系，方程式中气态物质化学计量数大的一侧，其 反应速率受压强的影响程度大。增大压强，V（正）、V （逆）都增大，气体体积之和（系数和）大 的一侧增加倍数大于气体体积之和小的一侧增加的倍数；减小压强，V（正八V （逆）都减小，气 体体积之和大的一侧减小的倍数大于气体体积之和小的一侧减小的倍数。 b.对于体积不变的气体反 应体系，改变压强时，正、逆反应速率会同等程度的改变。 ⑷催化剂的影响使用正（负）催化剂，V（正八V （逆）都增大（减小）且改变量相等。 ③看终点 t1；t3；t4 。 （3）下列时间段中，氨的体积分数最高的是（） A . t2 〜t3B. t3 〜t4 C . t4 〜t5D. t5 〜t6 解析：根据速率〜时间图像中速率变化的特点进行分析： (1)由V （正）=V （逆）的速率关系，可知，达到化学平衡的时间。所以在t o〜t1 , t t3, t3〜t4 , t5〜t6时间段，体系处于平衡状态。 （2）反应起始时，V （正）=V （逆）说明反应体系已达到平衡状态。在t i、t3、t4时刻, 速率突变，说明外界条件改变了，引起速率突变。 在t i时刻，其反应速率逐渐变化，且变化后，正反应速率大于逆反应速率，且逆反应速率瞬间不变，故可推测是增加了反应物的浓度。 在t3时刻，条件改变后，正、逆反应速率增大倍数相同，而合成氨反应前后体积是变化的，故只能是使用了催化剂。 在t4时刻，正、逆反应速率均减小，减小后倍数不同，且速率是突变，由于减小后的反应速率是正反应速率大于逆反应速率，故不可能是减小压强，只能是降低温度。 （3）在t2〜t6时间段内，增大反应物浓度平衡向正反应方向移动、使用催化剂平衡不移动、降低温度平衡也向正反应方向移动，故平衡中，氨的质量分数最大的应是改变条件最后的时间段。 答案：（1）t o 〜t i , t2 〜t3, t3 t4, t5 〜t6 （2）增大反应物浓度；使用催化剂；降低反应温度 （3）D 巩固练习: 1 •右图是N2（g）+ 3H2（g） ----2NH3（g）（正反应为放热反应），的平衡移动图，影响该平衡的 原因是（） A.升温，同时加压 E.减压，同时降温 C.增大反应物浓度，并作用催化剂 D.增大反应物浓度，同时减小生成物浓度 2 .对达到平衡状态的可逆反应X + Y ------------------ Z+W, 分清消耗浓度和增生浓度，反应物的消耗浓度与生成物增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。 例1•在一密闭容器中发生下列反应： N2（g）+ 3H2（g） 2NH3（g）（正反应为放热反应）， 如图所示是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系。 回答下列问题： （1）处于平衡状态的时间段是_______________ 。 （2）t i、t3、t4时刻，体系中分别是什么条件？在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图像如右 图所示，则图像中关于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 3.在密闭容器中充入A、B或G、H进行可逆反 应 a A (g) + b B (g) g G (g) + h H (g)下化学平衡图像解题方法
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