高中化学：2020年化学平衡图像专题解析

2020年化学平衡图像专题解析牢固掌握有关的概念与原理，尤其要注意：外界条件的改变对一个可逆反应来讲，正逆反应速率如何变化，化学平衡如何移动，在速度—时间图、转化率—时间图、反应物的含量—浓度图等上如何体现。

要能够画出有关的变化图像。

一、对于化学反应速率的有关图像问题，可按以下的方法进行分析：(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。

(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物；一般生成物多数以原点为起点。

(3)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。

升高温度时，v(吸)＞v(放)，在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。

例如，升高温度时，v(吸)大增，v(放)小增；增大反应物浓度时，v(正)突变，v(逆)渐变。

(4)注意终点。

例如在浓度一时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。

(1)速率—时间的曲线反应2NO2(g)→2NO(g)+O2(g)在一定时间内反应物、产物浓度的变化曲线。

反应物随反应进行浓度在不断减小，生成物浓度却在不断增加。

瞬时速率——浓度随时间的变化率。

瞬时速率只能用作图的方法得到，图1 图2 图3xy xyO看图3：说出反应起始时是从正反应；还是从逆反应开始？化学平衡向什么方向移动？ 答：正、逆同时反应开始。

平衡向正反应方向移动。

(2)化学反应过程中能量的变化 例如， A + B -C → [A ‥· B ‥· C]* → A -B + C反应物 活化络合物 产物 (始态) (过渡态) (终态)过渡状态又叫活化络合物（activated complex ）催化剂对反应速率的影响：通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间 幂函数性质：如： y 随x 的增大而减小y 随x 的增大而增大二、对于化学平衡的有关图像问题，可按以下的方法进行分析：(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩。

(2)紧扣可逆反应的特征，看清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等。

ak指数底数 幂x210.51.4 1 0.7 y 12y x-=Oy = x a （a<1） 性质：y 的数值有一定的限度。

xyO性质：y 的数值爆炸性减小。

y = x a （0<a<1）性质：y 的数值有一定的限度。

性质：y 的数值爆炸性增长。

(3)看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。

(4)看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。

(5)先拐先平。

例如，在转化率一时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。

(6)定一议二。

当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。

对于反应mA(气) + nB(气)≒ pC(气)+qD(气) △H ＝QKJ/mol （1）转化率－时间（2）含量－时间图先出现拐点的反应先达到平衡，斜率大的曲线表示的温度或压强等数值较大 实例1：(2020年上海卷)一定条件下，在体积为3 L 的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu 2O/ZnO)：CO(g)＋2H 2(g)CH 3OH(g) 实例2：(2020年山东理综)SO 2催化氧化生成SO 3： 2SO 2(g)＋O 2(g)△催化剂2SO 3(g)某温度下，SO 2的平衡转化率(α )与体系总压强(p )的关系如图所示。

实例3：（08四川卷）在密闭的容器中进行如下的反应：H 2(g)＋I 2(g)2HI(g)，在温度T 1和T 2时，产物的量与时间的关系如下图所示，符合图象的正确的判断是( ) A ．T 1＞T 2，△H ＞0 B ．T 1＞T 2，△H ＜0 C ．T 1＜T 2，△H ＞0 D ．T 1＜T 2，△H ＜0 实例4：（08上海卷）在2L 密闭容器中，800℃时反应2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：时间（s ）0 1 2 3 4 5 n (NO) (mol) 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 0t /minn (甲醇)/moln (B)n (A)t (B)t (A)曲线A 300 ℃曲线B 500 ℃EC Dαp /MPa0.100.500.800.85AB时间碘化氢的量T 2T 1右图中表示NO 2的变化的曲线是 __b ____。

实例5：（2000上海卷）二氧化氮在加热条件下能够分解成一氧化氮和氧气。

该反应进行到45秒时，达到平衡（NO 2浓度约为0.0125mol·L －1）。

反应至70秒的反应进程曲线。

若在反应开始时加入催化剂（其他条件都不变），图上虚线画出加催化剂后的反应进程曲线。

（3）转化率－温度－压强图判断：A 转化率温度01.01⨯107Pa1.01⨯106Pa1.01⨯105PaTmA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)；△H ＝ＱkJ/molm+n p+q>Q 0等温线<三、百分含量（转化率或产率）-温度-压强图像300︒C 转化率压强0P等压线200︒C 100︒Cm+n > p+q Q< 0 m+n > p+q Q> 0三、平衡移动：是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。

一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。

即总结如下：注意：加快化学反应速率可以缩短到达化学平衡的时间，但不一定能使平衡发生移动。

四、化学平衡的计算有关化学平衡计算的一般解题模式：化学平衡计算的基本模式：平衡“三步曲” 例： mA + nB pC + qD 起始量： a b 0 0 转化量： mx nx px qx 平衡量：a-mx b-nx px qx 注意：转化量与方程式中各物质的系数成比例；这里a 、b 可指：物质的量、浓度、体积等。

弄清起始浓度、平衡浓度、平衡常数和转化率四者之间的互换关系，并列出下面图解。

05101520253035404550556065700.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.045浓度（mol/L)时间（s ）二氧化氮的浓度与时间的关系0.0400.0310.0250.0210.0180.016平衡不移动程度相同 v 正 ＝v 逆 使用催化剂气体体积不变的反应改变压强 程度不同 v 正 ≠v 逆浓度变化 压强变化 温度变化平衡移动改变条件若反应速率不变（如容积不变时充入稀有气体）速率改变例题：已知起始浓度和转化率，求平衡常数。

解：以图解为思路，进行分析：（1）先根据起始浓度和转化率，求平衡浓度。

（2）再利用平衡浓度，求平衡常数。

练习：1. 下列各图是温度（或压强）对应2A(s) + 2B(g)2C(g) + D(g)；△H>0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是（ ）A B C D1. 曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，升高温度，增加压强，V 正、V 逆均增大，B 中V 逆，D 中V 正、V 逆走向均减小，则B 、D 均错；可逆反应2A(s) + 2B(g)2C(g) + D(g)；△H>0的正反应是一个气体体积增大的吸热反应，则升高温度，向正反应方向移动， 故V 正> V 逆；增加压强，向逆反应方向移动，故V 正<V 逆。

可见答案为A 、C 。

2. 1 mol A 气体和n mol B 气体，按下式反应生成气体C ：A(g) + n B(g)m C(g)，一段时间后测得A 的转化率为50%，反应前气体的密度在同温同压下是反应后3/4，则n 和m 的数值可能是 ( )A ．n=1，m=1B ．n=2，m=2C ．n=3，m=2D ．n=2，m=3 2. 在同温同压条件下，气体的密度之比将等于(平均)相对分子质量之比。

即2121M M =ρρ，又由于气体物质反应前后的总质量不变，即M 1n 1=M 2n 2，即1221n n M M =。

因此122121n n M M ==ρρ。

A(g) + nB(g)mC(g)起始量(mol) 1 n 0 变化量(mol) 0.5 0.5n 0.5m 平衡量(mol) 0.5 0.5n 0.5mt t p p图1由1221n n =ρρ得)a 1()b a 1(5.043+++=，整理可得：a + 1 = 2b ，将A 、B 、C 、D 四个选项代入，可得A 、D 符合题意。

答案：AD方法探究：本题的一个关健就是要知道密度比在等温等压时等于相对分子质量之比。

推导过程如下：由理想气体气态方程pV=nRT 及Mmn =(m 为气体的质量，M 为气体的相对分子质量)得：RT M m pV =。

移项，pV=RT V m，即RT pV ρ=。

因此，在T 、p 相同时，有2121M M =ρρ。

3． T ℃时，在1L 密闭容器中A 气体与B 气体反应生成C 气体。

反应过程中A 、B 、C 浓度变化如图I 所示；若保持其他条件不变，温度分别为T l 和T 2时，B 的体积百分含量与时间的关系如图Ⅱ所示。

则下列结论正确的是 ( )A ．在达平衡后，保持其他条件不变，增大压强，平衡向正反应方向移动B ．在达平衡后，保持压强不变，通入稀有气体，平衡向正反应方向移动C ．保持其他条件不变，若反应开始时A 、B 、C 的浓度分别为0.4mo1·L -1、0.5 mo1·L -1和0.2 mo1·L —1，则达到平衡后，C 的浓度大于0.4 mo1·L -1D ．保持其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且A 的转化率增大 3．由Ⅰ图可知发生反应：A + 3B2C ，压强增大，平衡向正反应方向移动；保持压强不变，通入稀有气体，体积增大，平衡向体积增大的方向移动，平衡向逆反应方向移动；完全转化为A 、B 相当于0.5 mo1·L -1，0.8 mo1·L -1，增加了B 的浓度，平衡向正正反应方向移动，C 的浓度增大；升高温度，正逆反应速率均增大，平衡向吸热方向移动，由Ⅱ可知逆反应吸热，，A 的转化率降低。

4. 一定温度下，有可逆反应：2A(g)＋2B(g)C(g)＋3D(g)；ΔH ＜0。

现将2 mol A 和2 mol B充入体积为V 的甲容器，将2 mol C 和6 mol D 充入乙容器并使乙容器在反应开始前的体积为2V (如图1)。

图2关于两容器中反应的说法正确的是( )A．甲容器中的反应先达到化学平衡状态B．两容器中的反应均达平衡时，平衡混合物中各组份的体积百分组成相同，混合气体的平均相对分子质量也相同C．两容器达平衡后升高相同的温度，两容器中物质D的体积分数随温度变化如图2所示D．在甲容器中再充入2 mol A和2 mol B，平衡后甲中物质C的浓度是乙中物质C的浓度的2倍4．BD 本题的关健是气体体积相等的反应。