化学平衡中的作图问题

高考28题中的作图问题
一、看图问题
例1：在一密闭容器中发生反应N 2＋3H 2 2NH 3 △H ﹤0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反
应速率与反应时间的关系如图所示。

(1)判断t 1、t 3、t 4时刻分别改变的一个条件。

t 1时刻_____ ___； t 3时刻______ __； t 4时刻____ ____。

小结：
二、作图问题 1、单条件定性型
例2：（1）如果在t 6时刻，从反应 体系中分离出部分氨，t 7时刻反应达到平衡状态，请在上图中画出反应速率的变化曲线。

（2）如果恒温恒压条件下t6时刻充入一定量的NH 3，t 7时达到平衡，请作图。

例3：2CO 2(g)＋6H 2(g)
CH 2＝CH 2(g)＋4H 2O(g) ΔH ＝ a kJ ·mol －1
保持某温度（大于100℃）不变，在体积为V L 的恒容容器中以n (H 2)∶n (CO 2)＝3∶1的投料比加入反应物，至t 0时达到化学平衡。

t 1时将容器体积瞬间扩大至2V L 并保持不变，t 2时重新达平衡。

作出容器内混合气体的平均相对分子质量随时间变化的图像。

O t t t 时间
M 25 20 15 10 5
例4：氨催化氧化制NO在热的铂铑（Pt-Rh）
合金催化下进行，4NH3(g)＋5O2(g)
4NO(g)＋6H2O(g)，反应过程中合金始终保持
红热。

NH3转化率在温度T1下随反应时间（t）
的变化如下图：其他条件不变，仅改变温度
为T2（T2大于T1），在框图中画出温度T2下
NH3转化率随反应时间变化的预期结果示意图。

2、单条件定量型
例5：在一容积为4 L的密闭容器中，加入的N2和的H2，
在一定条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g )
△H＜0，反应中NH3的物质的量浓度变化情况如右图：
在第5分钟末将容器的体积缩小一半后，若在第7分钟末
达到新的平衡（此时NH3的浓度约为 mol/L），请在上图中
画出第5分钟末到此平衡时NH3浓度的变化曲线。

例6：目前工业合成氨的原理是：N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g) △H=－ /mol。

①在恒温恒容的密闭容器中，合成氨反应的各物质浓度变化
曲线如下图所示。

②在第25 min 末，保持其它条件不变，若升高反应温度并
设法保持该温度不变，在第35 min末再次达到平衡。

平衡
移动过程中H2浓度变化了 mol·L－1，请你在图中画出第25 min ～ 40 min NH3浓度变化曲线。

3、多条件定性型
例7：（2014浙江）煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。

采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。

但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。

相关反应的热化学方程式如下：
CaSO4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g)
ΔH1=·mol-1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s) + 4CO2(g)
ΔH2= ·mol－1(反应Ⅱ)
恒温恒容条件下，假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生，且v1＞v2，请在图2中画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。

例8：（2014年天津卷10）合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：
N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）∆H= •mol‾ 1
依据温度对合成氨反应的影响，在图2坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。

4、多条件定量型
例9：(2016绍兴一模)若起始投料量H2/CO2=4，起始温度为298K，反应④在503K时达到平衡，请在上图画出CO2转化率随温度升高的变化曲线。

例10：汽车尾气催化装置中涉及的反应之一为：2NO(g) + 2CO(g)N2(g) + 2CO2(g) △H＜0 研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。

为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了以下三组实验：
实验编号T(K)
NO初始浓度
(mol·L-1)CO初始浓度
(mol·L-1)
催化剂的比表面积
(m2/g)
Ⅰ400×10－3×10－382
Ⅱ400×10－3×10－3124
Ⅲ450×10－3×10－3124
在图中画出上表中的实验II、III条件下
混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图
（标明各条曲线的实验编号）。

小结：
知识应用
1、最新“人工固氮”的研究报道：常温常压、光照条件下，N2在催化剂表面与水发生反应：2N2(g)＋6H2O(l) 4NH3(g)＋3O2(g)
常温下，在恒压密闭容器中上述反应达到平衡后，
在其他条件不变时，通入2 mol N2，请在右图中
画出正(v正)、逆(v逆)反应速率随时间t变化的示意图。

2、尿素[CO（NH
2）
2
]是首个由无机物人工合
成的有机物。

工业上合成尿素的反应如下：
2NH
3(g)＋CO
2
(g) CO(NH
2
)
2
(l) ＋H
2
O
(l) ΔH < 0
某实验小组模拟工业上合成尿素的条件，在
恒定温度下，将氨气和二氧化碳按2：1的物
质的量之比充入一体积为10L的密闭容器中（假设容器体积不变，生成物的体积忽略不计），经20min达到平衡，各物质浓度的变化曲线如下图所示。

若保持平衡的温度和体积不变，25min时
再向容器中充入2mol氨气和1mol二氧化碳，
在40min时重新达到平衡，请在上图中画出
25~50min内氨气的浓度变化曲线。

3、近年来对CO
2
的有效控制及其高效利用的研究正引起全球广泛关注。

据中国化工报报
道，美国科学家发现了一种新的可将CO
2
转化为甲醇的高活性催化体系，比目前工
业使用的常见催化剂快近90倍。

由CO
2
制备甲醇过程可能涉及反应如下：
反应Ⅰ： CO
2(g)+3H
2
(g)
3
OH(g) +H
2
O(g) △H 1=－ kJ•mol-1
反应Ⅱ：CO
2(g)+ H
2
CO (g)+H
2
O(g) △H 2
反应Ⅲ： CO(g)+2 H
2(g)
3
OH(g) △H 3=－ kJ•mol-1
⑴在一定条件下2L恒容密闭容器中充入一定量的H
2和CO
2
仅发生反应Ⅰ，实验测
得在不同反应物起始投入量下，反应体系中CO
2
的平衡转化率与温度的关系曲线，如下图所示。

⑵在温度为500K的条件下，充入3mol H
2和 CO
2
，该反应10min时达到平衡：
该温度下，反应I的平衡常数K= ；
①在此条件下，系统中CH
3
OH的浓度
随反应时间的变化趋势如图所示，当反
应时间达到3min时，迅速将体系温度
升至600K，请在图中画出3～10min内
容器中CH
3OH浓度的变化趋势曲线;
反应物起始投入量：
曲线I：n(H2)=3mol，n(CO2)=
曲线Ⅱ：n(H2)=3mol，
n(CO)=2mol。