高二化学暑假班讲义(教师版) 第9讲 平衡移动的图像问题教师提升版

平衡图像问题

【要点】

图像题是化学反应速率和化学平衡部分的重要题型。这类题可以全面考查各种条件对化学反应速率和化学平衡的影响，具有很强的灵活性和综合性。该类题型的特点是：图像是题目的主要组成部分，把所要考查的知识寓于坐标曲线上，简明、直观、形象，易于考查学生的观察能力、类比能力和推理能力。当某些外界条件改变时，化学反应速率或有关物质的浓度(或物质的量、百分含量、转化率等)就可能发生变化，反映在图像上，相关的曲线就可能出现渐变(曲线是连续的)或突变(出现“断点”)。

解答化学平衡图像题必须抓住化学程式及图像的特点。析图的关键在于对“数”、“形”、“义”、“性”的综合思考，其重点是弄清“四点”（起点、交点、转折点、终点）及各条线段的化学含义，分析曲线的走向，发现图像隐含的条件，找出解题的突破口。

知识点一、解答化学平衡图像题的一般方法：

化学平衡图像题，一是以时间为自变量的图像；二是以压强或温度为自变量的图像。从知识载体角度看，其一判断化学平衡特征；其二应用勒夏特列原理分析平衡移动过程；其三逆向思维根据图像判断可逆反应的有关特征；其四综合运用速率与平衡知识进行有关计算。

①确定横、纵坐标的含义。

②分析反应的特征：正反应方向是吸热还是放热、气体体积是增大还是减小或不变、有无固体或纯液体物质参与反应等。

③分清因果，确定始态和终态；必要时可建立中间态以便联系始、终态（等效模型）。

④关注起点、拐点和终点，分清平台和极值点，比较曲线的斜率，把握曲线的变化趋势，抓住“先拐先平数值大”。

⑤控制变量：当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量之间的关系。

⑥最后检验结论是否正确。

知识点二、常见化学平衡图像归纳：

例：对于反应m A (g)+n B (g)p C (g)+q D (g)，若m+n＞p+q且ΔH＞0。

1．v-t图像

2．v-p（T）图像

3．c-t图像

4．c-p（T）图像

【典型例题】 例1．将不同量的H 2O (g)和CO 气体分别通入到1 L 的恒容密闭容器中进行反应：H 2O (g)+CO (g) CO 2 (g)+H 2 (g)，

得到以下三组数据，据此回答下列问题：

（1）①由以上数据计算，0～5 min 内实验1中以v (CO 2)表示的反应速率为________。

②该反应在650℃时平衡常数的数值为________，该反应的逆反应为________（填“吸”或“放”）热反应。 ③若实验3要达到与实验2相同的平衡状态（即各物质的质量分数分别相等），且t ＜3 min ，则a 、b 应满足的关系是________。

（2）图1、2表示上述反应在时刻t 1达到平衡，在时刻t 2因改变某个条件而发生变化的情况：

①图l 中时刻t 2发生改变的条件可能是________（写2条）。

②图2中时刻t 2发生改变的条件可能是________（写2条）。

（3）850℃时，该反应的平衡常数K=1。相同温度下，在该容器中同时充入1.0 mol CO 、3.0 mol H 2O 、1.0 mol CO 2、5.0 mol H 2，此时反应向________（填“正反应”或“逆反应”）方向进行，平衡时CO 2的物质的量为________。 【思路点拨】本题综合性比较强，既有图表，又有图像，表面上看难度比较大，其实仔细分析并不难。对于图表和图像中的数据，一定要清楚它所代表的物理量，回答问题时一定要结合图表、图像进行分析。

【答案】（1）①0.16 mol ／(L ·min) ②8

3 吸 ③b=2a ＞1 mol

（2）①加入催化剂或缩小容器体积 ②通H 2O (g)或降温或减小H 2浓度（任写2条即可） （3）逆反应 0.8 mol 【解析】（1）①根据表格数据和化学方程式计算可得，实验1中达到平衡时CO 2的物质的量为0.8 mol ，以v

(CO 2)表示的反应速率为0.8 mol ÷1 L ÷5 min=0.16 mol ／(L ·min)。②根据

222[CO ][H ]

[CO][H O]K ⋅=

⋅计算可得该反应在650℃

平衡常数的数值为8

3；第二组温度比第一组高，反应物的物质的量比第一组减少一半，但是平衡时H 2的物质的

量比第一组的一半少，表明升高温度，平衡向逆反应方向移动，即该反应的逆反应为吸热反应。③反应前后气体体积不变，达到相同平衡状态且时间更短，故a 、b 应满足的关系是b=2a ＞1 rnol 。（2）①图1中t 2时刻正、逆

反应速率同时、同等程度增大，平衡不移动，故改变的条件可能是使用催化剂或增大压强。②图2中从t 2时刻开始，二氧化碳浓度增大，一氧化碳浓度减小，即平衡正向移动，故改变的条件可能是通H 2O (g)或降温或减小H 2浓度。（3）850℃时在该容器中同时充入 1.0 mol CO 、3.0 mol H 2O 、1.0 mol CO 2、5.0 mol H 2，

222(CO )(H ) 1.0 mol / L 5.0 mol / L 5

1

(CO)(H O) 1.0 mol / L 3.0 mol / L 3c c Q c c ⋅⨯=

==>⋅⨯，故反应向逆反应方向进行；设达到平衡状态时消耗n

mol 二氧化碳，则(1.0)mol (5.0)mol

1L 1L

1

(1.0)mol (3.0)mol

1L 1L

n n n n --⨯

=++⨯

，解得n=0.2，故平衡时CO 2的物质的量为(1－0.2) mol=0.8 mol 。

【总结升华】速率-时间图像解题技巧：分清正反应速率、逆反应速率的相对大小，分清“突变”和“渐变”；正

确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度等对化学平衡移动的影响规律。 例2、在容积为1.00L 的容器中，通入一定量的N 2O 4，发生反应N 2O 4（g ）⇌2NO 2（g ），随温度的升高，混合气体的颜色变深。 回答下列问题：

（1）反应的△H 0（填“大于”或“小于”）；100℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60s 时

段，反应速率v （N 2O 4）为 mol•L ﹣1•s ﹣

1；反应的平衡常数K 1为 。

（2）100℃时达平衡后，改变反应温度为T ，c （N 2O 4）以0.0020mol•L ﹣

1•s ﹣

1的平均速率降低，经10s 又达到平衡。

①T 100℃（填“大于”或“小于”），判断理由是 。 ②列式计算温度T 时反应的平衡常数K 2 。 （3）温度T 时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半，平衡向 （填“正反应”或“逆反应”）方向移动，判断理由是 。

【思路点拨】根据外界条件对化学平衡的影响规律做题，在考虑平衡移动时要运用固定变量法就能正确解题。

【答案】（1）大于、0.0010mol•L ﹣1•s ﹣

1、0.36mol/L ；

（2）①大于、正反应方向吸热，反应向吸热方向移动，故温度升高； ②1.3mol/L ；

（3）逆反应、对气体体积增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动。 【解析】（1）随温度的升高，混合气体的颜色变深，化学平衡向正反应方向移动，即△H ＞0；0～60s 时段，N 2O 4

浓度变化为：0.1mol/L ﹣0.04mol/L=0.06mol/L ，v （N 2O 4）==0.0010mol•L ﹣

1•s

﹣1

；K==

=0.36mol/L ；

（2）①N 2O 4的浓度降低，平衡向正反应方向移动，由于正反应方向吸热，T ＞100℃；