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。

例4：氨催化氧化制NO 在热的铂铑（Pt-Rh ）合金催化下进行，4NH 3(g)＋5O 2(g) 4NO(g)＋6H 2O(g)，反应过程中合金始终保持红热。

NH 3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T 2（T 2大于T 1），在框图中画出温度T 2下NH 3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
O t 0 t 1 t 2 时间
M
25
20 15
10 5
例5：在一容积为4 L的密闭容器中，加入的N 2和的H2，在一定条件下发生反应：N2(g)＋3H2(g)
2NH 3(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：N 2(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：
CaSO 4(s)+CO(g) CaO(s) + SO2(g) + CO2(g)
ΔH1=·mol-1(反应Ⅰ)
CaSO 4(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：
N 2（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)N 2(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：2N 2(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 2O (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)CH 3OH(g) +H 2O(g) △H 1=－ kJ •mol -1 反应Ⅱ：CO 2(g)+ H 2(g)CO (g)+H 2O(g) △H 2 反应Ⅲ： CO(g)+2 H 2(g)CH 3OH(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 3OH 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 (H 2)=3mol ，n (CO 2)= 曲线Ⅱ：n (H 2)=3mol ，n (CO 2)=2mol。