化学平衡图像题的解题方法和技巧

第 1 页 共 4 页 化学平衡图像题的解题方法和技巧 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 速率 时间图时间图 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 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 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 浓度的影响 增大反应物浓度 v 正 突变 v 逆 渐变 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 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 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 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 t5D t5 t6 解析 根据速率 时间图像中速率变化的特点进行分析 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 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 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 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 升温 同时加压 减压 同时降温 增大反应物浓度 并作用催化剂 增大反应物浓度 同时减小生成物浓度 对达到平衡状态的可逆反应 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 四种物质的聚 集状态为 均为气体 中有一种是气体 中有一种是气体 皆非气体 皆非气体 v 逆 v t 0 t0t1t2t3t4t5 t6 v 正 v 正 v 正 v 逆 v 逆 v 逆 v t0 v 正 v 正 v 逆 v 逆 反 应 速 率 t v 正 v 正 v 逆 v 逆 第 2 页 共 4 页 均为气体 中有一种为气体 在密闭容器中充入 或 进行可逆反应 a g b g g g 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 开始时充入 和 a b g h 正反应为吸热反应 开始时充入 和 a b g h 正反应为放热反应 开始时充入 和 a b g h 正反应为放热反应 开始时充入 和 a b g h 正反应为放热反应 浓度 浓度 时间图时间图 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 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 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 右图表示 800 时 三种气体物质的浓度随时间的变化情况 t1是达到平衡 状态的时间 试回答 该反应的反应物是 反应物的转化率是 该反应的化学方程式为 解析 起始时 的的浓度为 2 0mol L 的浓度 为 随着时间的推移 的浓度降低为 1 2mol L 的 浓度升高为 1 2mol L 的浓度升高为 0 4mol L t1时刻 后各物质浓度不再变化 说明反应已达到平衡 得出 为 反应物 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 vA vB vC C A C B C C 0 8 0 4 1 2 2 1 3 答案 40 三个变量的图像 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 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 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 转化率 或某物百分含量 转化率 或某物百分含量 温度 压强 温度 压强 时间时间 图图 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 2005 北京卷 在一定温度不同压强 p1 p2 下可逆反应 2 g 2 g g 中 生成物 在反应混合物中的体积分数 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 p1 v 逆 的点是 a 点 b 点 c 点 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 例 可逆反应 mA s nB g qC g 在一定温度密闭容器中进行 的体积分数 与压强的关系如右图一所示 下列叙述正确的是 m n q n q n q 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 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 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 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 速率 温度 压强 图 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 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 为例 例 对于可逆反应 A2 g 3B2 g 2AB3 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 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 的含量增加 只加压而 使平衡向正反应方向移动 的含量减少 也正确 对可逆反应 温度越高 达到平衡的时间