高中化学平衡图像教师版.docx

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高中化学平衡图像教师版

平衡图像

知识温习

1.化学反应速率的计算公式：

________________________________

2.影响化学反应速率的因素：

________________________________

3.可逆反应达到平衡的本质是什么：

__________________________

4.请简述一下什么是勒夏特列原理？

____________________________________________________________________________

5.H2（g）+I2（g）

2HI（g）已经达到平衡状态的标志________________。

①c（H2）=c（I2）=c（HI）时②c（H2）:

c（I2）:

c（HI）=1:

1:

2时

③c（H2）、c（I2）、c（HI）不再随时间而改变④单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI

⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2⑥反应速率v（H2）=v（I2）=vc（HI）

⑦一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化

⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化

⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化

⑾条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化

6.（双选）在一定条件下，可逆反应：

N2+3H2

2NH3+Q；Q>0达到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述错误的是（）

A．加催化剂，v（正）、v（逆）都发生变化且变化的倍数相等

B．加压，v（正）、v（逆）都增大，且v（正）增大的倍数大于v（逆）增大的倍数

C．降温，v（正）、v（逆）都减小，且v（正）减小的倍数大于v（逆）减小的倍数

D．加入氩气，v（正）、v（逆）都增大，且v（正）增大的倍数大于v（逆）增大的倍数

答案：

1、υ（B）=

2、内因、外因（浓度、温度、气体压强、催化剂、固体反应物颗粒大小）

3、同一个物质的υ（正）＝υ（逆）

4、如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强或温度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。

5、③④⑦⑨6、CD

每识每课

可逆反应的发现之旅

曾经外国一家硫酸生产厂家因为排出大量的二氧化硫而遭受到居民的投诉。

工厂的工程师负责处理这件事情，他想啊想：

二氧化硫是会和氧气反应的，可能是二氧化硫在烟囱中反应的时间太短了。

只要我们把烟囱做高一点不就能让二氧化硫完全反应吗，于是建议把烟囱做得很高。

但是完工后空气中的二氧化硫也不见减少。

这于是引起的科学家的兴趣，科学家发现无论反应多长时间。

最后二氧化硫的浓度是不会改变的。

这便有了现在的可逆反应。

知识梳理

一、题型分类

1.分析外界条件对反应速率及化学平衡的影响；

2.由图像判断反应特征（确定反应中各物质的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计量数的变化关系）；

3.由反应和图像判断图像中坐标或曲线的物理意义；

4.由反应和图像判断符合图像变化的外界条件；

5.由反应判断图像正误等。

二、平衡图像解题指导

1.看图像：

一看轴，即横、纵坐标的意义；二看点，即起点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；四看辅助线，即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化，如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。

2.依据图像信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征：

吸热还是放热，气体计量数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体参加或生成等。

3.先拐先平：

在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。

4.定一议二：

勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图像中有三个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。

三、图像分类

（一）速率-时间图

此类图像定性揭示了v正、v逆随时间（含条件改变对速率的影响）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等。

反应：

mA（气）+nB（气）

pC（气）+qD（气）+Q（m+n0）

增大反应物浓度（图1）增大温度（图2）

加催化剂（图3）增大压强（图4）

【思考1】从图1中怎样判断化学平衡有“动”、“变”的特征？

【答案】反应速率保持不变且反应速率均不为0，说明化学平衡是动态平衡。

反应速率因浓度的改变而改变，打破了原平衡，说明化学平衡是可变化的。

【思考2】图4中改变条件后，化学反应向什么方向进行？

【答案】vˊ逆>vˊ正，说明化学反应向逆反应方向进行。

（二）浓度-时间图

此类图像能说明平衡体系中各组分（或某一成分）在反应过程中的变化情况。

如

的反应情况如下图所示，此类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其比例符合化学方程式中的计量数关系。

【思考】从图2中怎样判断化学反应达到平衡状态？

【答案】从t1开始各物质的浓度均不再发生变化，且都不为0，说明该反应是可逆反应，各物质的浓度（含量）一定，达到平衡状态。

（三）全程速率-时间图

如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如下情况，如图3所示，试解释各段发生变化的原因。

【思考1】AB段v逐渐增大的原因是什么？

【答案】因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐增，导致反应速率增大。

【思考2】BC段v逐渐渐小的原因是什么？

【答案】随反应的进行，溶液中c（H＋）渐小，导致反应速率减小。

（四）含量-时间-温度（压强）图

常见形式有如下图所示的几种。

（C%指产物百分含量，B%指某反应物百分含量）在其他条件不变时，改变任一条件，如：

使用催化剂或温度升高或压强增大，都能缩短到达平衡的时间，这种图像的折点表示达到平衡的时间，反映了反应速率的大小，可以确定T（p）的高低（大小），水平线高低对应于平衡移动方向。

图1图2

图3图4

图5图6

图7图8

图9图10

【思考1】从图1中，怎样判断a用了催化剂？

还有哪一类反应，不用催化剂而改变其它因素，其变化趋势也与图1完全相同？

【答案】因为a先达平衡且与b的平衡状态时C%的含量相同，即该因素应只是提高了反应速率而未使平衡移动，故a使用了催化剂，另外如H2（g）＋I2（g）

2HI（g）等等体积反应，若改变压强，也仅是反应速率改变，平衡不发生移动，C%不变，其变化趋势也与图1完全相同。

【思考2】怎样从图5中判断出T2>T1，从图9中判断出p1>p2?

【答案】图5中，T2温度下反应先达平衡，故T2温度高，反应速率快，同理，图9中，p1压强下反应先达平衡，故p1时速率快，p1压强大。

（五）恒压（温）线

该类图的纵坐标为物质的平衡浓度（c）或反应物的转化率（α），横坐标为温度（T）或压强（p），常见类型如下图：

图1图2

【思考1】图1中，设纵坐标为α，p1>p2>p3从图中可读出哪些信息？

【答案】采用“定一议二”的方法读图，图1中，在温度T1时作辅助线，如图3所示，即可得出：

a．一定压强下（如p3）温度升高，α减小，说明平衡向左移动，该反应的Q＞0。

b．一定温度下（T1），压强增大、α增大，说明平衡向右移动，该反应的正反应是体积缩小的反应。

【思考2】图2中，设纵坐标为α，T1>T2从图中可读出哪些信息？

【答案】同理图2中，在压强p1时作辅助线，如图4所示，则可得出：

a．压强增大，α增大，说明平衡正向移动，该反应的正反应是体积缩小的反应。

b．温度升高，α增大，说明平衡正向移动，该反应的正反应是吸热反应，Q<0。

课堂小憩

生活中的化学平衡之一“怎样吃菠菜”

动画片《大力水手》中，每当大力水手吃下一罐菠菜后就会变得力大无穷。

菠菜有这样大的作用，这是影片的夸张手法，但菠菜的确含有一定的营养成分，如维生素、铁质等。

然而，大力水手大量地吃菠菜是错误的。

因为过量食用菠菜，会造成人体缺钙。

这个道理要从食用菠菜中存在的电离平衡说起。

菠菜中含有一种叫草酸的物质，其学名是乙二酸，结构简式为HOOC-COOH，味苦涩，溶于水，是二元弱酸：

HOOC-COOH

HOOC-COO－+H+HOOC-COO－

－OOC－COO－+H+

草酸进入人体后，在胃酸作用下，电离平衡向左移动。

以分子形式存在的草酸，从药理上看，是一种有毒的物质，过量的草酸会腐蚀胃黏膜，还会对肾脏造成伤害，另外，草酸会跟人体内的Ca2+形成草酸钙沉淀，使摄入的钙质不易被利用，造成人体缺钙。

那怎样才能吸收菠菜中的营养，又不被草酸伤害呢？

一种方法是除去草酸，即在油炒前，先将菠菜用热水烫一烫，草酸溶于水而除去，且这样炒的菠菜没有苦涩味。

另一种方法是把草酸转化为沉淀，这就是“菠菜烧豆腐”的方法。

每100g菠菜中含300mg草酸，每100g豆腐约含240mg钙，因此，每70g豆腐中的Ca2+，可以结合100g菠菜中的草酸（不含菠菜自身的钙），当大部分草酸跟钙结合，可使涩味大大降低，菜肴更加美味可口。

草酸钙进入人体，部分被胃酸溶解，溶解后形成的Ca2+仍能被人体吸收，未溶解的部分则排出体外。

因此，食物中的Ca2+正好是草酸的解毒剂，豆腐中损失的钙可以由其他食物补充。

例题解析

知识点1：

速率-时间图

【例1】（双选）在密闭容器，一定条件下进行反应,mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g），若增大压强或升高温度,重新达到平衡,变化过程均如右图所示,则对该反应叙述正确的是（）

A．正反应是吸热反应B．逆反应是吸热反应

C．m+n>p+qD．m+n

【难度】★★

【答案】BD

变式1：

向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2（g）＋NO2（g）

SO3（g）＋NO（g）达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右图所示。

由图可得出的正确结论是（）

A．反应在c点达到平衡状态

B．反应物浓度：

a点小于b点

C．反应物的总能量低于生成物的总能量

D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：

a～b段小于b～c段

【难度】★★★【答案】D

【解析】A项反应在c点时v正达最大值，随后v正逐渐减小，并非保持不变，故c点时反应未达平衡状态；B项由正反应速率变化曲线可知，a点的速率小于b点，但开始时通入SO2和NO2，反应由正反应方向开始，故a点反应物的浓度大于b点；C项在c点之前，反应物的浓度逐渐减小，容器的容积保持不变，v正逐渐增大说明反应的温度逐渐升高，该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量；D项由v正变化曲线可知，a～b段的正反应速率小于b～c段的正反应速率，Δt1＝Δt2时，a～b段消耗SO2的物质的量小于b～c段，故a～b段SO2的转化率小于b～c段。

变式2：

应N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）+QQ>0在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系如图，则图中氨的百分含量最低的时间段是（），氨的百分含量最高的时间段是（）

A．t0－t1

B．t2－t3

C．t3－t4

D．t5－t6

【难度】★

【答案】DA

知识点2：

含量-时间-温度（压强）图

【例2】同压、不同温度下的反应：

A（g）＋B（g）

C（g）+Q，A的含量和温度的关系如右图所示，下列结论正确的是（）

A．T1＞T2，Q<0B．T1＜T2，Q<0

C．T1＞T2，Q>0D．T1＜T2，Q>0

【难度】★★

【答案】C

变式1：

现有可逆反应A（g）＋2B（g）

nC（g）；Q>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＞3B．p1＜p2，n＞3

C．p1＜p2，n＜3D．p1＞p2，n=3

【难度】★★

【答案】B

变式2：

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（）

【难度】★★

【答案】B

知识点3：

恒压（温）线

【例1】在容积一定的密闭容器中发生可逆反应A（g）＋2B（g）

2C（g）+QQ＜0，平衡移动关系如右图所示。

下列说法正确的是（）

A．p1

B．p1>p2，纵坐标指C的质量分数

C．p1

D．p1

【难度】★★★

【答案】B

【解析】根据图像分析知纵坐标所代表的物理量随温度的升高而增大，结合上述反应知随温度升高平衡将向正向移动，所以增大的物理量有A、B的转化率，C的质量分数和混合气体的平均摩尔质量；由题给反应知，随压强的增大，A、B的转化率，C的质量分数和混合气体的平均摩尔质量均增大，故B正确

变式1：

反应2X（气）＋Y（气）

2Z（气）（正反应为放热反应），在不同温度（T1和T2）及压强（P1和P2）下，产物Z的物质的量[n（z）]与反应时间（t）的关系如图所示。

下列判断正确的是（）

A．T1P2

C．T1>T2，P1>P2D．T1>T2，P1

【难度】★★【答案】C

变式2：

在mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g）反应中，达到平衡后，D的质量分数D％随温度、压强的变化曲线如下图所示正确的结论是（）

A．正反应放热，且m+n>p+q

B．正反应放热，且m+n

C．正反应吸热，且m+n>p+q

D．正反应吸热，且m+n

【难度】★★【答案】B

知识点4：

综合

【例4】某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应[可用aA（g）＋bB（g）

cC（g）表示]的化学平衡的影响，得到如下图像（图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率，

表示体积分数）。

根据图像，下列判断正确的是（）

A．反应Ⅰ：

若p1>p2，则此反应只能在高温下自发进行

B．反应Ⅱ：

此反应的Q＞0，且T1

C．反应Ⅲ：

Q＜0且T2>T1或Q＞0且T2

D．反应Ⅳ：

T1

【难度】★★★【答案】B

变式1：

已知图一表示的是可逆反应CO（g）＋H2（g）

C（s）＋H2O（g）Q＜0的化学反应速率（v）与时间（t）的关系，图二表示的是可逆反应2NO2（g）

N2O4（g）Q＞0的浓度（c）随时间t的变化情况。

下列说法中正确的是（）

A．图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强

B．若图一t2时改变的条件是增大压强，则反应的Q增大

C．图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强

D．若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小

【难度】★★★【答案】A

变式2：

根据下列有关图像，说法正确的是（）

①由图Ⅰ知，反应在T1、T3处达到平衡，且该反应的Q＞0

②由图Ⅱ知，反应在t6时刻，NH3体积分数最大

③由图Ⅱ知，t3时采取减小反应体系压强的措施

④图Ⅲ表示在10L容器、850℃时的反应，由图知，到4min时，反应放出51.6kJ的热量

A．①③B．②④

C．③④D．②③【难度】★★★【答案】C

课后作业

1.如图是表示：

2X＋Y

Z＋R＋Q的气体反应速率（υ）与时间（t）的关系，t1时开始改变条件，则所改变的条件符合曲线的是（）

A．减少Z物质

B．加大压强

C．升高温度

D．使用催化剂

【难度】★【答案】D

2.如图是800℃时，A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是（）

A．A是反应物

B．前2min，A的分解速率为0.1moL/（L﹒min）

C．若升高温度，A的转化率增大

D．增大压强，A的转化率降低

【难度】★★【答案】C

3.已知：

4NH3（g）+5O2（g）

4NO（g）+6H2O（g）+1025kJ该反应是一个可逆反应。

若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（）

【难度】★★【答案】C

4.（双选）对于反应2A（g）＋B（g）

2C（g）；Q>0，下列图像正确的是（）

【难度】★★★

【答案】AD

5.如下图所示，平衡混合物中X的质量分数（

）在不同的压强下，随温度（T）变化的情况，在下述的哪个平衡体系中，X可以代表用横线标明的物质（反应中各物质均为气体）（）

A．

B．

C．

D．

【难度】★★【答案】D

6.据报道，科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。

下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是（）

【难度】★★【答案】B

7.（双选）反应：

L（固）＋aG（气）

bR（气）达到平衡时，温度和压强对该反应的影响如图所示。

图中：

压强p1＞p2，x轴表示温度，y轴表示平衡混合气中G的体积分数。

据此可判断（）

A．上述反应是放热反应B．上述反应是吸热反应

C．a＞bD．a＜b

【难度】★★★【答案】BD

8.将3molO2加入到V升的反应器中，在高温下放电，经t1s建立了平衡体系：

3O2

2O3，此时测知O2的转化率为30%，下列图像能正确表示气体的物质的量浓度（m）跟时间（t）的关系的是（）

AB

CD

【难度】★★【答案】C

9.（双选）对于可逆反应2AB3（g）

A2（g）＋3B2（g）－Q，下列图像正确的是（）

AB3%

时间

1×106Pa

1×105Pa

C．

AB3%

100℃

时间

500℃

B．

AB3%

压强

100℃

500℃

D．

υ

υ逆

υ正

温度

A．

【难度】★★【答案】BD

10.已知可逆反应mA（g）

nB（g）+pC（g），温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下面两个图像，以下叙述正确的是（）

A．m>n，正反应为放热反应B．m>n+p，正反应为放热反应

C．m

【难度】★★

【答案】B

11.可逆反应mA（固）+nB（气）

eC（气）+fD（气）反应过程中，当其他条件不变时，C的体积分数（C）在不同温度（T）和不同压强（P）的条件下随时间（t）的变化关系如图所示。

下列叙述正确的是

（）

A．达到平衡后，若使用催化剂，C的体积分数将增大

B．当平衡后，若温度升高，化学平衡向逆反应方向移动

C．化学方程式中，n＞e+f

D．达到平衡后，增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动

【难度】★★★

【答案】B

12.有mA（g）＋nB（g）

3C（g）平衡体系，在不同条件下，反应混合物中A、B、C的体积分数和时间t的关系如图所示：

（1）若图A的a和b两条曲线分别表示有无催化剂的情形，曲线___________表示有催化剂。

（2）若图B中c、d两条曲线分别表示不同温度的情形，则曲线_________表示温度高。

（3）若图C中e、f表示不同压强时的情形，则曲线__________表示压强较大时的情形，则方程式中A、B两种物质的系数m、n分别为_________、__________。

【难度】★★

【答案】

（1）b

（2）d（3）f11

13.如右图所示，一定条件下，在体积为3L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇（催化剂为Cu2O/ZnO）：

CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）

（1）上述可逆反应正反应为___________反应（填“放热”或“吸热”）。

（2）在500℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=_________________（用nB、tB表示）。

对处于E点的体系，改变外界条件使平衡向正反应方向移动时，下列有关该体系的说法正确的是____________（填字母）。

A．H2的转化率一定增大B．v正一定增大，v逆一定减小

C．CH3OH的质量分数一定增加D．v逆一定小于v正

【难度】★★

【答案】

（1）放热

（2）2nB/3tBmol/（L·min）D

14.反应A（g）+B（g）

C（g）+D（g）过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。

（1）该反应是____________________反应（填“吸热”“放热”）;

（2）当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率______（填“增大”“减小”“不变”），原因是____________________________________________；

（3）反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响?

_______________，原因是_________。

（4）在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：

E1____，E2____，E2—E1_________。

（填“增大”“减小、”“不变”）。

【难度】★★

【答案】

（1）放热。

（2）减小；该反应正反应为放热反应，升高温度使平衡向逆反应方向移动。

（3）不影响；催化剂不改变平衡的移动。

（4）减小、减小、不变。

15.在容积相同的不同密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度下，发生反应：

N2+3H2

2NH3，并分别在t秒时测定其中NH3的体积百分含量，如图。

（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______________（反应）（填“放热”或“吸热”）。

（3）A、C段的曲线是增函数，C、E段曲线是减函数，试从反应速率和化学平衡的角度说明理由_______________________________________________________________。

【难度】★★

【答案】

（1）A、B；

（2）放热；

（3）C点生成NH3%最高，是平衡点。

反应开始时，正反应速率大于逆反应速率，生成NH3的速度比消耗NH3速度要大，故NH3的体积分数不断增加，AC段曲线是增函数；而当达到平衡以后，温度升高．平衡逆向移动，故NH3的体积分数不断减少，CE段曲线是减函数。