高中化学 第二章 第三节 第4课时 化学平衡中的数形结合问题课时作业 新人教版选修4

第4课时化学平衡中的数形结合问题
[目标要求] 1.能根据化学反应的建立和化学平衡的移动原理画出常见的图象。

2.会分析常见的关于化学平衡的图象。

一、表示平衡建立的图象
1．速率—时间图
2．浓度—时间图
以H2(g)＋I2
(g)2HI(g)为例，按要求画出如下图象：
要求：(1)容积为1 L不变的密闭容器中加入H2(g)、I2(g)各1 mol，平衡时HI为1.2 mol。

(2)在1 L密闭容器中加入2 mol HI。

二、表示平衡移动的图象
1．速率—时间图
(1)如图①，该平衡向正反应方向移动。

此图是增加反应物浓度引起的平衡移动。

(2)如图②，可能是改变什么条件引起的平衡移动？并判断其对应的化学反应的特点。

可能是升高温度引起的平衡移动，如果是升高温度，则该反应的正反应是吸热反应；也可能是增大压强引起的平衡移动，如果是增大压强，则该反应的正反应是气体体积减小的反应。

(3)下列哪个反应一定不符合图象②__D__。

A．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0
B．NH4Cl(aq)＋H2O(l)NH3·H2O(aq)＋HCl(aq) ΔH>0
C．C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) ΔH>0
D．H2(g)＋I2(g)===2HI(g) ΔH<0
2．温度、压强、转化率、时间等之间三重关系的图象
由此图可判断该反应的正反应是气体体积增大的反应，理由是p1时反应达到平衡所用时间短，故p1>p2，从p1、p2的关系又看出当压强大时，反应物的转化率α小，故知该反应的正反应是气体总体积增大的反应。

1．可逆反应m
A(g)n B(g)＋p C(s) ΔH ＝Q kJ·mol －1，温度和压强的变化对正、逆
反应速率的影响分别符合下图中的两个图象，以下叙述正确的是( )
A ．m >n ，Q >0
B ．m >n ＋p ，Q >0
C ．m >n ，Q <0
D ．m <n ＋p ，Q <0
答案 C
解析 找准平衡点，即两曲线交叉点，然后条件改变后，根据v 正与v 逆的关系确定平衡移动的方向，得出结论。

2．对于可逆反应m A(g)＋n B(s)p C(g)＋q D(g)，反应过程中，其他条件不变时，产物
D 的物质的量分数D%与温度T 或压强p 的关系如下图，下列说法正确的是( )
A ．降温可使化学平衡向正反应方向移动
B ．使用合适的催化剂可使D%有所增加
C ．化学方程式中化学计量数：m >p ＋q
D ．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
答案 A
3．合成氨反应：N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g) ΔH ＝－92.4 kJ·mol －1
，在反应过程中，正反应速率的变化如下图：
下列说法正确的是( )
A ．t 1时升高了温度
B ．t 2时使用了催化剂
C ．t 3时增大了压强
D ．t 4时降低了温度
答案 B
4.
I 2在KI 溶液中存在下列平衡：
I 2(aq)＋I －(aq)
I －3(aq) 高温、高压
催化剂
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)。

下列说法不正确的是( )
A．反应I2(aq)＋I－(aq)===I－3(aq)的ΔH<0
B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2
C．若反应进行到状态D时，一定有v正>v逆
D．状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大
答案 D
解析由图象知：c(I－3)随温度升高而减小，故该可逆反应的正反应为放热反应，
ΔH<0，A正确；升高温度，可逆反应逆向移动，反应的化学平衡常数减小，即K1>K2，B正确；反应进行到状态D时，c(I－3)<c平(I－3)，故可逆反应正向进行的程度大，即v正>v逆，C 正确；状态A―→状态B，c(I－3)减小，化学平衡逆向移动，c(I2)增大，即状态B的c(I2)大，D错误。

1．取五等份NO2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：
2NO2
(g) 2O4(g) ΔH＜0
反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量(NO2%)，并作出其随反应温度(T)变化的关系图。

下列示意图中，可能与实验结果相符的是( )
A．①② B．①④ C．②③ D．②④
答案 D
解析在恒容状态下，在五个相同的容器中同时通入等量的NO2，反应相同的时间。

那么则有两种可能，一是已达到平衡状态，二是还没有达到平衡状态，仍然在向正反应方向进行。

假若，5个容器在反应相同的时间下，均已达到平衡，因为该反应是放热反应，温度升高，平衡向逆反应方向移动，NO2的百分含量随温度升高而升高，所以②正确；假若，5个容器中有未达到平衡状态的，那么温度越高，反应速率越大，会出现温度高的NO2转化得快，导致NO2的百分含量少的情况。

在④中，图中的转折点为平衡状态，转折点左侧为未平衡状态，右侧为平衡状态，④正确。

2．汽车尾气净化中的一个反应如下：
NO(g)＋CO(g)1
2N2(g)＋CO2(g)
ΔH＝－373.4 kJ·mol－1
在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是( )
答案 C
解析对于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，CO的转化率降低，A、B错误；温度不变，K值不变，C正确；增加N2的量，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，D错误。

3.
如图是可逆反应A＋
2B＋3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后
加压)而变化的情况。

由此可推断( )
A．正反应是放热反应 B．D可能是气体
C．逆反应是放热反应 D．A、B、C、D均为气体
答案 A
解析降温后v′正>v′逆，平衡向正反应方向移动，证明正反应放热，加压后v″正>v″逆，平衡向正反应方向移动，正反应体积减小，D不可能是气体。

4.
上图是温度和压强对X＋Y反应影响的示意图。

图中横坐标表示温度，纵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( )
A．上述可逆反应的正反应为放热反应
B．X、Y、Z均为气态
C．X和Y中只有一种为气态，Z为气态
D．上述反应的逆反应的ΔH>0
答案 C
解析根据图象，在压强不变的情况下，例如1 000 kPa时，随着温度的升高，Z的体积分数增大，即随着温度的升高，平衡向正反应方向移动，所以，正反应为吸热反应，ΔH>0，
逆反应为放热反应，ΔH<0，所以A、D错误；同样，在温度不变的情况下，从1 000 kPa→100 kPa→10 kPa,随着压强的减小，Z的体积分数增大，即随着压强的减小，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积增大的反应，所以C正确。

5.
有一化学平衡：m A(g)＋n
B(g)p C(g)＋q D(g)，如图是表示A的转化率与压强、温度
的关系，分析下图可以得出的正确结论是( )
A．正反应是吸热反应，且m＋n>p＋q
B．正反应是吸热反应，且m＋n<p＋q
C．正反应是放热反应，且m＋n>p＋q
D．正反应是放热反应，且m＋n<p＋q
答案 A
解析此题是两个条件同时对化学平衡产生影响的图象。

先固定一个条件不变，分析另一个条件变化对平衡的影响，得出一个结论，然后再固定这个条件不变，分析另一条件变化对平衡的影响。

温度不变，压强越大，A的转化率越高，得出：m＋n>p＋q；压强不变，温度越高，A的转化率越大，得出：正反应吸热。

6．反应a M(g)＋b N(g)c P(g)＋d Q(g)达到平衡时，M的体积分数y(M)与反应条件的关系如下图所示。

其中z表示反应开始时N的物质的量与M的物质的量之比。

下列说法正确的是( )
A．同温同压z时，加入催化剂，平衡时Q的体积分数增加
B．同压同z时，升高温度，平衡时Q的体积分数增加
C．同温同z时，增加压强，平衡时Q的体积分数增加
D．同温同压时，增加z，平衡时Q的体积分数增加
答案 B
解析由图象可知M的体积分数随着温度升高而减小，因此正反应是吸热反应。

催化剂只能改变反应达到平衡所需的时间，而对化学平衡移动无影响。

升高温度平衡正向移动，因此Q的体积分数增加。

比较两图可知同温时增加压强，化学平衡逆向移动，Q的体积分数减小。

同温同压时增加z，平衡时Q的体积分数不一定减小，因为N的物质的量增加不定，因此A、C、D选项错误，只有B正确。

7.在密闭容器中投入一定量的A和B发生反应：
m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)。

(1)若开始时加入A物质m mol，欲使A与B的转化率相等，则加入B物质________mol。

(2)相同的压强下，充入一定量的A、B后，在不同温度下C的百分含量与时间的关系如图1所示。

则T1(填“＞”、“＜”或“＝”)______T2，该反应正反应方向的ΔH(填“＞”、“＜”或“＝”)______0。

(3)一定条件下，从正反应开始至达到化学平衡的过程中，混合气体的平均相对分子质量随时间的变化如图2所示，测得达到平衡时A、B、C、D的物质的量均为1 mol。

①若在恒温恒容的条件下，向该平衡体系中再通入A、B、C、D各1 mol，则体系中气体的平均相对分子质量(填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”)__________。

②若恒温恒压的条件下，向原平衡体系中再通入A、B、C、D各1 mol，则体系中气体的密度(填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”)__________。

答案(1)n(2)＞＞(3)①增大②不变
解析(1)反应过程中体系中各物质的变化量与方程式中各物质的化学计量数成正比。

若使A、B的转化率相同，则需要按化学方程式中A、B的计量数之比投料，故当加入m mol A时，应加入n mol B。

(2)根据“先拐先平”，T1＞T2，T1时C%大于T2时C%，即升高温度，平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，ΔH＞0。

(3)由图2可知，随着反应的进行，混合气体平均相对分子质量增大，由于反应体系中各物质均为气体，故m＋n＞p＋q。

①在恒温恒容时再加入A、B、C、D各1 mol，同时将体系中各物质的浓度同时增加一倍，即相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，M增大。

①在恒温恒压时，再加入A、B、C、D各1 mol，气体体积增加一倍，压强不变，平
衡不移动，ρ不变。