化学平衡图像题解题方法和技巧

化学平衡图像题的解题方法和技巧
江西崇仁二中陈毅武
化学平衡图像题是高考中一个重点，也是一个难点。

在高考中，出现某些涉及化学平衡图像试题，可以直接考查学生对观察能力结果的初步加工能力。

解图像题离不开识图、析图和解答。

识图是解题的基础，析图是关键，解答是目的。

而由于曲线和图形都包含着大量的信息，而这些信息往往是隐含的，学生必须对观察结果进行加工，才能总结出其中反映出的规律，提取出与考题有关的信息。

下面分类归纳各类图像题的解题方法和技巧。

1．速率～时间图
这类图像定性地揭示了反应过程中v（正）、v（逆）随时间（含条件改变对化学反应速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“逆、动、等、定、变、同”的基本特征，以及平衡移动的方向。

解这一类题常分三步：
①看起点
首先要分清反应物和生成物，从起点应能看出起始加入是只有反应物、还是生成物，还是都有。

浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，生成物多数以原点为起点。

②看变化趋势
要看清逐渐增大或逐渐减小的分别是正反应速率，还是逆反应速率；曲线是连续的，还是跳跃的，分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”、“变大”和“变小”、变化后是否仍然相等等情况；
⑴浓度的影响增大反应物浓度，v（正）突变，v（逆）渐变；
⑵温度的影响对于可逆反应，改变温度时，吸热反应的速率受到的影响程度大：升高温度，v（吸）大增，v（放）小增；降低温度，v（吸）大减，v（放）小减；
⑶压强的影响 a.对于体积可变的气体反应体系，方程式中气态物质化学计量数大的一侧，其反应速率受压强的影响程度大。

增大压强，v（正）、v（逆）都增大，气体体积之和（系数和）大的一侧增加倍数大于气体体积之和小的一侧增加的倍数；减小压强，v（正）、v（逆）都减小，气体体积之和大的一侧减小的倍数大于气体体积之和小的一侧减小的倍数。

b.对于体积不变的气体反应体系，改变压强时，正、逆反应速率会同等程度的改变。

⑷催化剂的影响使用正（负）催化剂，v（正）、v（逆）都增大（减小）且改变量相等。

③看终点
分清消耗浓度和增生浓度，反应物的消耗浓度与生成物增生浓度之比等于反应方程式中各物质的计量数之比。

例1．在一密闭容器中发生下列反应：
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)（正反应为放热反应），
如图所示是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系。

回答下列问题：
（1）处于平衡状态的时间段是____________。

（2）t1、t3、t4时刻，体系中分别是什么条件？
t1_____；t3_____；t4_______。

（3）下列时间段中，氨的体积分数最高的是（）
A．t2～t3B．t3 ～t4
C．t4 ～t5 D．t5～t6
解析：根据速率～
（１）由v（正）＝v（逆）的速率关系，可知，达到化学平衡的时间。

所以在t0～t1，t2～t3，t3 ～t4，t5～t6时间段，体系处于平衡状态。

（２）反应起始时，v（正）＝v（逆）说明反应体系已达到平衡状态。

在t1、t3 、t4时刻，
速率突变，说明外界条件改变了，引起速率突变。

在t1时刻，其反应速率逐渐变化，且变化后，正反应速率大于逆反应速率，且逆反应速率瞬间不变，故可推测是增加了反应物的浓度。

在t3 时刻，条件改变后，正、逆反应速率增大倍数相同，而合成氨反应前后体积是变化的，故只能是使用了催化剂。

在t4时刻，正、逆反应速率均减小，减小后倍数不同，且速率是突变，由于减小后的反应速率是正反应速率大于逆反应速率，故不可能是减小压强，只能是降低温度。

（３）在t2～t6时间段内，增大反应物浓度平衡向正反应方向移动、使用催化剂平衡不移动、降低温度平衡也向正反应方向移动，故平衡中，氨的质量分数最大的应是改变条件最后的时间段。

答案：（1）t0～
t1，t2～t3，t3 ～t4，t5～t6
（2）增大反应物浓度；使用催化剂；降低反应温度
（3）D
巩固练习：
１．右图是N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)（正反应为放热反应），的平衡移动图，影响该平衡的原因是（）
Ａ．升温，同时加压
Ｂ．减压，同时降温
Ｃ．增大反应物浓度，并作用催化剂
Ｄ．增大反应物浓度，同时减小生成物浓度
２．对达到平衡状态的可逆反应Ｘ＋ＹＺ＋Ｗ，
在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图像
如右图所示，则图像中关于Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗ四种物质的聚
集状态为（）
Ａ．Ｚ、Ｗ均为气体，Ｘ、Ｙ中有一种是气体
Ｂ．Ｚ、Ｗ中有一种是气体，Ｘ、Ｙ皆非气体
Ｃ．Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗ皆非气体
v
0 1 2 3 4 5 6
Ｄ．Ｘ、Ｙ均为气体，Ｚ、Ｗ中有一种为气体
３．在密闭容器中充入Ａ、Ｂ或Ｇ、Ｈ进行可逆反应：a Ａ(g)＋b Ｂ(g)
g Ｇ(g)＋h Ｈ(g)下
图中（a ）（b ）分别表示在虚线所示部位改变温度和压强对化学反应速率与化学平衡的影响，则下
列结论中正确的是（ ）
Ａ．开始时充入Ｇ和Ｈ，a ＋b ＜g ＋h ，正反应为吸热反应 Ｂ．开始时充入Ｇ和Ｈ，a ＋b ＜g ＋h ，正反应为放热反应 Ｃ．开始时充入Ｇ和Ｈ，a ＋b ＞g ＋h ，正反应为放热反应 Ｄ．开始时充入Ａ和Ｂ，a ＋b ＞g ＋h ，正反应为放热反应 ２．浓度 ～ 时间图
这类图像表明了各种反应物或生成物，或某一组成的浓度反应过程中的变化情况，此类图像往往可反应出化学反应速率与化学计量数的关系（①反应物的浓度在减小，在相同的时间里减小得越多，该物质在化学反应方程式中化学计量数越大。

②生成物的浓度在增多，在相同时间里增大得越多，该物质在化学反应方程式中化学计量数越大。

）或平衡移动方向，解这类题的方法和解第一类题类似，还是要注意曲线的起点、终点、折点（达平衡时刻）及变化趋势。

例２．右图表示800℃时，Ａ、Ｂ、Ｃ三种气体物质的浓度随时间的变化情况，t 1是达到平衡状态的时间，试回答：
（１）该反应的反应物是_______________； （２）反应物的转化率是_______________； （３）该反应的化学方程式为___________。

解析：起始时Ａ的的浓度为2.0mol/L ；Ｂ、Ｃ的浓度 为０，随着时间的推移，Ａ的浓度降低为1.2mol/L ，Ｃ的
浓度升高为1.2mol/L ，Ｂ的浓度升高为0.4mol/L 。

t 1时刻 后各物质浓度不再变化，说明反应已达到平衡，得出Ａ为
反应物，Ｂ、Ｃ为产物，它们浓度变化的差值之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比：v A :v B :v C ＝△C (A ):△C (B ):△C(C )＝0.8︰0.4︰1.2＝2︰1︰3。

答案：（１）Ａ （２）40％ （３）２ＡＢ＋３Ｃ
３．三个变量的图像
这类图像题的解答往往要遵守两个原则，即： ①定一议二
由于平衡移动原理只适用于“单因素”改变，也就是说，图像中有三个变量时，先确定一个量
不变，再讨论另外两个量的关系。

②先拐先平数值大
在转化率（或某物百分含量）～时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡，那么其对应的温度或压强大。

（１）转化率（或某物百分含量）～ 温度（压强）～ 时间 图
这类图像反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征。

例３．（2005·北京卷）在一定温度不同压强（p 1<p 2）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（ω）与反应时间（t ）的关系有以下图示，正解的是（ ）
解析：图像中曲线和横轴平行，表明反应已达平衡。

在其他条件不变时，对于有气体参加的可逆反应，压强越大，达到平衡的时间越短。

由题已知条件，一定温度不同压强，p 1<p 2说明在压强p 2时可逆反应达到平衡的时间短，Ｂ、Ｄ选项正确。

在其他条件不变时，对于有气体参加的可逆反应，增大压强，平衡向体积减小的方向移动。

可逆反应2
Ｘ(g)
2Ｙ(g)＋Ｚ(g)是一个正反应为
体积增大的反应，所以增大压强，平衡向逆反应方向移动，达到平衡时ψ（Ｚ）的体积分数减小，
那么只有Ｂ选项正确。

正确答案：Ｂ
例4
．同压、不同温度下的反应：Ａ(g )＋Ｂ(g )
Ｃ(g )
＋Ｑ。

Ａ的含量ψ（Ａ）和温度的
关系如右图所示，下列结论正确的是（ ）
Ａ．Ｔ1＞Ｔ2
，Ｑ＜0 Ｂ．Ｔ1＞Ｔ2，Ｑ＜0 Ｃ．Ｔ1＞Ｔ2，Ｑ＞0 Ｄ．Ｔ1＜Ｔ2，Ｑ＞0
解析：其他条件不变的情况下，升高温度加快反应速率，
缩短反应达到平衡的时间。

由图像可知，Ｔ1温度下，反 应先达平衡，所以Ｔ1＞Ｔ2。

在其他条件不变的情况下，升 高温度，平衡向吸热方向移动，降低温度，平衡向放热方 向移动。

因为Ｔ1＞Ｔ2，达平衡下Ａ的含量较大，即Ａ的转 化率降低，所以升高温度时，平衡向逆反应方向移动。

因此该反应的正方向为放热反应，即Ｑ＞0。

正确答案：Ｃ
巩固练习：
４．可逆反应：a Ａ(g)＋b Ｂ(g )
c Ｃ(g)＋
d Ｄ(g)，试根据图I 、图Ⅱ回答下列问题：
2 1 )
t(时间) 2 1 ω A
ω B
ω C
ω D
ψ浓度 mol/L
时间
1
0.1.2.
（１）压强p1_______p2（填“＞”或“＜”）
（２）（a＋b）______（c＋d）（填“＞”或“＜”）
（３）温度T1℃______T2℃（填“＞”或“＜”）
（４）正反应是_______热反应。

（２）转化率（或某物百分含量）～压强～温度图
该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度（反应物或生成物）或反应物的转化率，横坐标为温度或压强。

解答此类图像问题，往往可作辅助线——恒压线或恒温线，然后进行定一议二，从而可解决问题。

例５．（2005高考全国卷Ⅰ）右图是温度和压强对Ｘ＋Ｙ２Ｚ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只有一种气态，Ｚ为气态
D．上述反应的逆反应的△Ｈ＞０
解析：从对曲线的观察中我们可以得知，
曲线反映的是温度、压强与Ｚ的体积分数之
间的关系，然后利用“定一议二”：
①看一条等压线，随着温度的升高，Ｚ的体积分数增大，说明平衡向正反应方向移动，运用温度对化学平衡移动的影响规律，升高温度，平衡向吸热反应方向移动。

可知正反应为吸热反应△Ｈ＞０，那么逆反应就为放热反应△Ｈ＜０；②作一条等温线，随着压强的增大，Ｚ的体积分数降低，说明平衡向逆反应方向移动。

运用压强对化学平衡移动的规律，增大压强，平衡向体积减小的方向移动，可知该反应的逆反应为体积减小的反应，那么该反应的正反应为体积增大的气体反应体系，且Ｚ的体积分数降低，说明Ｚ一定为气体，那么Ｘ和Ｙ只有一种为气态。

综合上述分析，正确答案为Ｃ。

例６．对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)＋qD(g)，（m、n、p、q均为为化学计量数），根据图示曲线回答：
（１）正反应是________热反应。

（２）m＋n______p＋q（填“＞”“＜”“＝”）。

（３）若将纵坐标Ａ的转化率换成Ａ在平衡混合物中的质量分数，则逆反应是______热反应，
m＋n______p＋q（填“＞”“＜”“＝”）。

解析：由图知，用定一议二的原则，看等压线，温度越高，Ａ的转化率越大，说明平衡向正反应方向移动，运用温度对化学平衡移动的影响规律，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，可知该反应的正反应是吸热反应。

看等温线，压强越大，Ａ的转化率越大，说明平衡向正反应方向移动，运用压强对化学平衡移动的影响规律，增大压强，平衡向体积减小的方向移动，可知该反应的正反应是体积减小的反应，即m＋n＞p＋q。

若将纵坐标Ａ的转化率换成Ａ在平衡混合物中的质量分数，则与前者相反。

答案：（１）吸（２）＞（３）吸＜
巩固练习：
５．（2006·江苏卷）某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律（图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示转化率，ω表示
根据以上规律判断，下列结论正确的是（）
Ａ．反应I：△Ｈ＞0，p2＞p1
Ｂ．反应Ⅱ：△Ｈ＜0，T1＞T2
Ｃ．反应Ⅲ：△Ｈ＞0，T2＞T1；或△Ｈ＜0，T2＜T
1
Ｄ．反应Ⅳ：△Ｈ＜0，T2＞T1
（３）转化率（或某物百分含量）～压强（温度）
例７．如右图中的曲线是表示其他条件一定时，
2NO＋O2
2NO2（该反应为放热反应）反应中
NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、
d四点，其中表示未达到平衡状态且v（正）> v（逆）
时间
1
2
（图I）
时间
1
2
（图Ⅱ）
温度
Ａ
的
转
化
率
α
反应I：2A(g)＋B(g)2C(g)
反应时间
反应Ⅱ：2A(g)C(g)
n(B)起始
ω
反应Ⅲ：3A(g)＋B(g)2C(g)
α
压强
反应Ⅳ：A(g)＋B(g)2C(g)
的
转
化
率
的点是（ ）
Ａ．a 点 Ｂ．b 点 Ｃ．c 点 Ｄ．d 点
解析：此题为转化率～温度曲线，由于a 点、b 点均在平衡线上，表示a 点与b 点均达到平衡状态。

c 点时，若温度不变，NO 的转化率将要增大，说明反应未达到平衡，且反应向正反应方向进行，即v （正）＞ v （逆），符合题目要求。

d 点时，若温度不变，NO 的转化率将要减小，说明反应未达到平衡，且反应向逆反应方向进行，即v （正）＜ v （逆）， 不符合题目要求。

正确答案：Ｃ
例８．可逆反应mA(s)＋nB(g)
qC(g)在一定温度密闭容器中进行，Ｂ的体积分数ψ（Ｂ）％
与压强的关系如右图一所示。

下列叙述正确的是（ ）
Ａ．m ＋n ＜q Ｂ．n ＞q
Ｃ．n ＜q Ｄ．x 点时v 正＞v 逆
解析：从图中曲线的走向呈上升趋势可知，随着压强增大，ψ（Ｂ）％增大，即平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，逆反应气体体积减小，而与非气态物质的计量数无关。

从x 点向横轴作垂线，并从x 点和相应平衡曲线上的x １
点分别作横轴的平行线，如图二。

从图中可知，在一定温度和压强下，由x 点到平衡x １
，ψ(Ｂ)％减小，即向正反应方向进行达到平衡，所以正反应速率大于逆反应速率。

正确答案：Ｃ、Ｄ
（４）速率～温度（压强）图
对于速率～温度曲线，温度改变后，吸热反应速率变化大，放热反应速率变化小。

即吸热大变，放热小变。

以mA ＋nB
pC ＋qD ；△Ｈ＝Ｑ为例
对于速率～压强曲线，压强改变后，气体体积之和大的一侧反应速率变化大，气体体积之和小的一侧反应速率变化小。

以mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)；△Ｈ＝Ｑ为例
例９．对于可逆反应：A 2(g)＋3B 2(g)
2AB 3(g)，正反应为放热反应，下列图像中正确的是（ ）
解析：该反应的正反应是气体体积缩小且放热的反应。

图像Ａ正确，因为温度升高，正逆反应都加快，在二曲线相交处可逆反应达到平衡，交点后逆反应速率的增加更为明显，与正反应是放热反应相符。

针对该反应特点，只升温而使平衡向逆反应方向移动，Ａ的含量增加；只加压而使平衡
向正反应方向移动，Ａ的含量减少，Ｂ也正确。

对可逆反应，温度越高，达到平衡的时间越短，Ｃ不合题意。

图像Ｄ表示的意义是：增大压强，逆反应速率的加快比正反应明显，与本反应是气体体积缩小的特点相悖，故正确答案：Ａ、Ｂ。

巩固练习答案：
１．Ｄ ２．Ａ ３．Ｂ
４．（１）P 1＜P 2 （２）a+b
＜c+d （３）T 1＜T 2 放热 ５．Ｂ、Ｃ
Ｑ<0 Ｑ>0
P
m ＋n<p ＋q
P
m ＋n>p ＋q
反应速率温度
压强
数Ａ数时间
压强
Ａ Ｂ Ｃ
Ｄ P
图一
P
图二。