化学平衡图象的解题方法

化学平衡图象的解题方法图象题是化学平衡中的常见题型，是勒沙特列原理等化学平衡知识在直角坐标系中的直观反映。同时，它又是化学平衡的重点、难点，学生的疑惑点、失分点。怎样解决有关图象问题呢?下面将举例讨论。一、化学平衡图象题的解题方法这类题目是讨论自变量x（如时间、温度、压强等）与函数值y（如物质的量、浓度、质量分数、转化率）之间的定量或定性关系，因此，要运用数学方法解决此类题目。1．分析纵横坐标及曲线表示的意义。2.分析曲线的变化趋势与纵横坐标的关系。3.分析特殊点（起点、拐点、终点）及其含义。4.有两个以上变量时，分别讨论两个变量的关系，此时确定其他量为恒量。二、图象题的类型1、速率—时间图特点：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。解题步骤常分三步：（1）看起点：首先要看清反应物和生成物，从起点看出起始加入的是只有反应物，还是只有生成物，还是都有。（2）看变化趋势：要看清逐渐增大或逐渐减小的分别是哪种速率，曲线是连续的，还是跳跃的“渐变”和“突变”，“变大”和“变小”。（3）看终点例题1：在一密闭体系中发生下列反应：2NH3N2+3H2（正反应放热）右图是某一时间段中反应速率与进程的曲线的关系图，回答下列问题：（1）处于平衡状态的时间段是。（2）t1、t3、t4时刻体系中分别是什么条件发生了变化？（3）下列各时间段时，氨的体积分数最高的是（）A、t0~t1B、t2~t3C、t3~t4D、t5~t6（4）在t1、t3、t4时刻平衡如何移动？降低、无变化（5）t2~t3与t0~t1及t2~t3与t3~t4的平衡状态NH3的体积分数相比如何变化？（6）t5~t6再达平衡时，NH3体积分数如何变化？降低分析：（1）t0~t1、t2~t4、t5~t6（2）t1：升温；t3：加催化剂t4：减压（3）A（4）t1时刻逆向移动，t3时刻不移动，t4时刻逆向移动2、物质的量（或浓度）—时间图象特点：这类图象题表明了各种反应物或生成物的浓度，或某一组成的浓度反应过程中的变化情况，此类图象往往可反映出化学反应速率与化学计量数的关系或平衡移动方向，解这类题的方法和解第一类题方法类似，还是要注意曲线的起点、终点及变化的趋势。例题2：某温度时，在一个2L的密闭容器中，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)该反应的化学方程式(2)反应开始至2min,气体Z的v(3)若X、Y、Z均为气体，反应达平衡时：①此时体系的压强是开始时的倍;②若此时只将容器的体积扩大为原来的2倍,达新平衡时,容器内温度将降低（容器不与外界进行热交换）,则该反应为反应;达新平衡时,容器内混合气体的平均分子量比原平衡时.(4）此反应达平衡后，若只加大体系压强，Z的物质的量减少，若Y是气体，则X的聚集状态是.3、三个变量的图象这类图象题的解答往往要遵守两个原则，即（1）定一议二：也就说，图象中有三个变量是先确定一个不变，再讨论另外两个量的关系。（2）先拐先平：即先出现拐点的曲线先达到平衡，说明其对应的温度高或压强大。▲转化率（或质量分数等）—压强、温度图象例题3、有一化学平衡ｍＡ（ｇ）＋ｎＢ（ｇ）pＣ（ｇ）＋ｑＤ（ｇ），如图5所示是A的转化率同压强、温度的关系，分析图3可以得出的正确结论是（）。图3曲线图Ａ．正反应吸热，ｍ＋ｎ＞ｐ＋ｑＢ．正反应吸热，ｍ＋ｎ＜ｐ＋ｑＣ．正反应放热，ｍ＋ｎ＞ｐ＋ｑＤ．正反应放热，ｍ＋ｎ＜ｐ＋ｑ分析解决这类图象题目，采用“定一论二”，即把自变量（温度、压强）之一定为恒量，讨论另外两个变量的关系。答案A例4.ｍＡ（ｓ）＋ｎＢ（ｇ）ｑＣ（ｇ）（正反应为吸热反应）的可逆反应中，在恒温条件下，B的体积分数（Ｂ％）与压强（p）的关系如图4所示，有关叙述正确的是（）。Ａ．ｎ＜ｑＢ．ｎ＞ｑＣ．Ｘ点，ｖ正＞ｖ逆；Ｙ点，ｖ正＜ｖ逆Ｄ．Ｘ点比Ｙ点反应速率快图4曲线图图5曲线图分析这类题目中曲线是表示“平衡”时，质量分数与压强（或温度）变化关系曲线。Ｘ、Ｙ点则未达平衡状态，反应要向“趋向于平衡状态方向”进行，以此判断某点ｖ正、ｖ逆的大小关系。比较Ｘ、Ｙ两点的速率快慢则依据压强的高低（或温度的高低）。答案Ａ、Ｃ例题5反应2Ｘ（ｇ）＋Ｙ（ｇ）2Ｚ（ｇ）（正反应放热），在不同温度（Ｔ１和Ｔ２）及压强（p１和p２）下，产物Ｚ的物质的量（ｎ２）与反应时间（ｔ）的关系如图10所示。下述判断正确的是（）。Ａ．Ｔ１＜Ｔ２，p１＜p２Ｂ．Ｔ１＜Ｔ２，p１＞p２Ｃ．Ｔ１＞Ｔ２，p１＞p２Ｄ．Ｔ１＞Ｔ２，p１＜p２分析该题要综合运用“定一论二”、“先拐先平”解题；也可依据“定一论二”和外界条件对化学平衡的影响解题。答案：C例6.图6表示ｍＡ（ｇ）＋ｎＢ（ｇ）ｐＣ（ｇ）＋ｑＤ（ｇ）+Ｑ，在不同温度下经过一定时间混合体系中C的质量分数与温度Ｔ的关系；图7表示在一定条件下达到平衡（ｖ正＝ｖ逆）后ｔ时刻改变影响平衡的另一个条件重新建立新平衡的反应过程，判断该反应是（）。图7曲线图图6曲线图Ａ．ｍ＋ｎ＞ｐ＋ｑＱ＞0Ｂ．ｍ＋ｎ＞ｐ＋ｑＱ＜0Ｃ．ｍ＋ｎ＜ｐ＋ｑＱ＞0Ｄ．ｍ＋ｎ＜ｐ＋ｑＱ＜0分析图7中，生成物的质量分数受同种外界条件的影响呈现两种变化趋势，则这两种趋势一定是平衡前、后的两种情况，故最高点时刚好建立平衡，其后，才为外界条件对平衡的影响。答案Ｃ4、速率—压强（或温度）图象例7.符合图象4的反应为（）。Ａ．Ｎ２Ｏ３（ｇ）ＮＯ２（ｇ）＋ＮＯ（ｇ）Ｂ．3ＮＯ２（ｇ）＋Ｈ２Ｏ（l）2ＨＮＯ３（l）＋ＮＯ（ｇ）Ｃ．4ＮＨ３（ｇ）＋5Ｏ２（ｇ）4ＮＯ（ｇ）＋6Ｈ２Ｏ（ｇ）Ｄ．ＣＯ２（ｇ）＋Ｃ（ｓ）2ＣＯ（ｇ）图7曲线图分析此类图象中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。答案Ｂ5．质量分数—时间图象例8.对于可逆反应ｍＡ（ｇ）＋ｎＢ（ｓ）ｐＣ（ｇ）＋ｑＤ（ｇ）反应过程中，其他条件不变时，产物Ｄ的质量分数Ｄ％与温度Ｔ或压强p的关系如图9所示，请判断下列说法正确的是（）。Ａ．降温，化学平衡向正反应方向移动Ｂ．使用催化剂可使D%有所增加Ｃ．化学方程式中气体的化学计量数ｍ＜ｐ＋ｑＤ．B的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动分析这类图象的解题方法是“先拐先平”，即曲线先折拐的首先达到平衡，以此判断温度或压强的高低，再依据外界条件对平衡的影响确定答案。答案A、C图9曲线图三、强化训练题1、反应X(g)＋Y(g)2Z(g);△H0,在一定条件下，反应物Y的转化率与反应时间（t）的关系如右下图所示。若使曲线a变为曲线b可采取的措施是A加催化剂B降低温度C增大压强D增大Y的浓度2、在密闭容器中进行下列反应：M(g)＋N(g)R(g)＋2L此反应符合下面图像，下列叙述是正确的是A正反应吸热,L是气体B正反应吸热,L是固体C正反应放热,L是气体D正反应放热,L是固体或液体3、对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)根据下图推断:正反应为反应，m+np+q4、图中表示外界条件（T、P）的变化对下列反应的影响：L(s)＋G(g)2R(g);△H0，y轴表示的是(A)平衡时，混合气中R的百分含量(B)平衡时，混合气中G的百分含量(C)G的转化率(D)L的转化率5、在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图，下列表述中正确的是A．反应的化学方程式为：2MNB．t2时，正逆反应速率相等，达到平衡C．t3时，正反应速率大于逆反应速率D．t1时，N的浓度是M浓度的2倍6、右图曲线a表示放热反应X(g)＋Y(g)Z(g)＋M(g)＋N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是A升高温度B加大X的投入量C加催化剂D增大体积7、右图是温度和压强对X＋Y2Z反应影响的示意图。图中横坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是AX和Y中只有一种为气态，Z为气态BX、Y、Z均为气态C上述可逆反应的正反应为放热反应D上述反应的逆反应的ΔH08、在某一容积为2L的密闭容器内，加入0.8mol的H2和0.6mol的I2，在一定的条件下发生如下反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)＋Q(Q＞0)反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1：（1）该反应的化学平衡常数表达式为；（2）根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)为；（3）反应达到平衡后，第8分钟时：①若升高温度，化学平衡常数K（填写增大、减小或不变）HI浓度的变化正确；（用图2中a～c的编号回答）②若加入I2，H2浓度的变化正确的是。（用图2中d～f的编号回答）（4）反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。（1）K＝（2）0.167mol/L·min（3）①减小c②f（4）9、在一定温度不同压强（p1＜p2）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（Ψ）与反应时间（t）的关系有以下图示，正确的是ABCD10、在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2（g）＋O2(g)2SO3(g)＋Q（Q＞0）（1）写出该反应的化学平衡常数表达式K＝（2）降低温度，该反应K值，二氧化碳转化率，化学反应速度（以上均填增大、减小或不变）（3）600℃时，在一密闭容器中，将二氧化碳和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间是。（4）据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是（用文字表达）；10min到15min的曲线变化的原因可能是（填写编号）。A加了催化剂B缩小容器体积C降低温度D增加SO3的物质的量（1）（2）增大增大减小（3）15～20min和25～30min（4）增加了O2的量ab11、在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)+3B(g)2C(g)；△H0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列关系图：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12、合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；673K、30Mpa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如右图所示，下列叙述正确的是A点a的下反应速率比点b的大B点c处反应达到平衡C点d（t1时刻）和点e（t2时刻）处n(N2)不一样D其他条件不变，773K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中d点的值大13、某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律（图中P表示压强，T表示温度，n表示物质的量）：根据以上规律判断，上列结论正确的是A、反应Ⅰ：△H＞0，P2＞P1B、反应Ⅱ：△H＜0，T1＜T2C、反应Ⅲ：△H＞0，T2＞T1；或△H＜0，T2＜T1D、反应Ⅳ：△H＜0，T2＞T114、（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示______________，K值大小与温度的关系是：温度升高，K值______________。（填一定增大、一定减小、或可能增大也可能减小）。（2）在一体积为10L的容器中，通人一定量的CO和H2O，在850℃时发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)＋Q（Q＞0）CO和H2O浓度变化如右图，则0～4min的平均反应速率v(CO)＝______mol/(L·min)（3）t℃（高于850℃）时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如右表。①表中3min～4min之间反应处于_________状态；C1数值________0.08mol/L（填大于、小于或等于）。②反应在4min～5min问，平衡向逆方向移动