第15讲化学平衡图像(学生)

1、 第15讲 化学平衡图像高考大纲（1）了解化学反应速率的概念和表示方法（2）结合具体实例，理解外界条件对化学反应速率的影响（3）了解化学反应的可逆性和化学平衡建立的过程（4）理解化学平衡和化学平衡常数的含义，并进行简单计算（5）结合具体实例，理解外界条件对化学平衡的影响（6）认识化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用（7）通过催化剂实际应用的实例，了解催化剂在生活、生产和科学研究领域中的重大作用高考真题测试1. （2016海南11）由反应物X转化为Y和Z的能量变化如图所示。下列说法正确的是A由反应的H=E5E2B由反应的H<0C降低压强有利于提高Y的产率D升高

2、温度有利于提高Z的产率2. （2016四川11）一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。 设起始，在恒压下，平衡时CH4的体积分数与Z和T（温度）的关系如右图所示，下列说法正确的是（ ）A该反应的焓变B图中Z的大小为C图中X点对应的平衡混合物中D温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后减小3. （2015安徽11）汽车尾气中，产生NO的反应为：N2(g)+O2(g)2NO(g)，一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，下图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始条件改变时N2的浓

3、度随时间的变化。下列叙述正确的是：A温度T下，该反应的平衡常数K=B温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小C曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂D若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的H04. （2015海南11）下列曲线中，可以描述乙酸（甲，Ka=18×10-5）和一氯乙酸（乙，Ka=14×10-3）在水中的电离度与浓度关系的是 5. （2015四川7）一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)+CO2(g) 2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示：已知：气体分压（P分）=气体总压（P总）×体积分数。下

4、列说法正确的是A550时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动B650时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0%CT时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动D925时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数KP=24.0P总 6. （2014安徽10）臭氧是理想的烟气脱硝剂，其脱硝反应为：2NO2(g)+O3(g) N2O5(g)+O2(g)，反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是ABCD升高温度，平衡常数减小03s内，反应速率为：v(NO2)=0.2molL-1t1时仅加入催化剂，平衡正向移动达平衡时，仅改变x，则x为c(O2)7. （2014

5、重庆12）在恒容密闭容器中通入X并发生反应2X（g）Y（g），温度T1、T2下X的物质的量浓度c（X）随时间t变化的曲线如题7图所示，下列叙述正确的是A该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量B.T2下，在0t1时间内，v（Y）=（a-b）/t1 mol L-1min-1CM点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆DM点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小8. (2013安徽11）一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO:MgSO3(s) + CO(g) MgO(s) + CO2(g) +SO2(g) H>0该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标

6、x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是选项xyA温度容器内混合气体的密度BCO的物质的量CO2与CO的物质的量之比CSO2的浓度平衡常数KDMgSO4的质量（忽略体积）CO的转化率9. （2014北京高考26）(2)中，2NO(g)+O2(g) 2NO2(g).在其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强下（p1、p2）下温度变化的曲线（如右图）。较p1、p2的大小关系：_随温度升高，该反应的平衡常数变化的趋势是_ _(3)中，将NO2(g)转化为N2O4(l)，再制备浓硝酸。 已知：2NO2(g) N2O4(g) H1 2NO2(g) N2O4(l) H2下列能量变化示

7、意图中，正确的是（选填字母）_ N2O4与O2、H2O化合的化学方程式是_ 10. (2012·北京卷.13分)用Cl2生产某些含氯有机物时会产生副产物HCl。利用反应A，可实现氯的循环利用。 反应A： (2)对于反应A，下图是在4种投料比n(HCl)n(O2)，分别为11、21、41、61下，反应温度对HCl平衡转化率影响的曲线。曲线b对应的投料比是_。当曲线b、c、d对应的投料比达到相同的HCl平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是_。投料比为21、温度为400 时，平衡混合气中Cl2的物质的量分数是_。 知识要点 一.图像分析的方法与思路、改变外界条件对化学反应速率及化学

8、平衡的影响，可用各种图像来表示。解答图像题的方法与思路如下： （1）看懂图像：一看“面”（及看清横坐标和纵坐标）；二看“线”（即看线的走向和变化的趋势）；三看“点”（即起点、终点、转折点、拐点、交叉点）；四看要不要做辅助线（如等温等压曲线）；五看定量关系图中的量是多少。 （2）联想规律：即联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 （3）作出判断：依题意仔细分析，做出正确判断。注意：图像中有三个量时，使用“定一议二”的方法。曲线中先出现拐点的，该曲线所在条件下先出现平衡，该曲线所示温度或压强较高，即“先拐先平数值大”。如果曲线反应为达到平衡的时间不同但平衡状态相同，则可能是加入催化剂或对

9、气体体积不变的反应改变压强使其速率发生变化但平衡不移动，或是几种等效平衡的曲线。化学平衡在平衡图像中往往隐含出现，曲线斜率越大的表示速率越快，相应的条件可能是温度高或压强大或使用了催化剂。、关于图像分析的具体方法如下：（1）对于化学反应速率的有关图象问题，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-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

10、变和小变。例如，升高温度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反应物浓度，v(正)突变，v(逆)渐变。4）注意终点。例如在浓度-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。（2）对于化学平衡的有关图象问题，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，并与勒沙特列原理挂钩。2）紧扣可逆反应的特征，搞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。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-时间图上，先出现拐点的

11、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。二.化学反应速率与反应平衡的图像类型1速率时间图 此类图像定性揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变” 的基本特征，以及平衡移动的方向等。以反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)H>0，且mn>pq为例，各类条件改变图像如下：2浓度时间图此类图像能说明平衡体系组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况。仍以上述反应为例，图像如下：此类图像要注意各曲线的折点(达平衡)时刻相同，各物质浓度变化的比

12、例符合化学方程式中的化学计量数关系。3全程速率时间图如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现的情况，如右图所示，解释原因：AB段(v渐增)，因反应为放热反应，随反应的进行，温度渐增，导致反应速率的渐增；BC增(v渐小)，则主要因为随反应的进行，溶液中c(H)渐小，导致反应速率的渐小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析。4含量时间温度(压强)图常见的形式有如下图所示的几种(C%指某生成物百分含量，B%指某反应物百分含量)，这种图像的折点表示达到平衡的时间，曲线的斜率反映了反应速率的大小，可以确定T(p)的高低(大小)，水平线高低对应平衡移动方向。 5恒压(温)线该类图的纵坐标为物质

13、的平衡浓度(c)或反应物的转化率()，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型有(如下图所示)： 6速率温度（压强）图 这类图像体现的是正、逆反应速率随着温度（或压强）变化而变化。通过正、逆反应速率发生变化的程度的不一样，来判断化学反应速率移动的方向，从而进一步判断反应的热效应（或是气体反应前后体积的变化） 7其他（1）如下图所示曲线，是其他条件不变时，某反应物的最大转化率()与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v(正)v(逆)的点是3，表示v(正)v(逆)的点是1，而2、4点表示v(正)v(逆)。 （2）平衡常数、转率 例题分析1.速率-时间图像分析【例1】 一定温度

14、下可逆反应：A(s)+2B(g)2C(g)+D(g)；DH0。现将1 mol A和2 mol B加入甲容器中，将4 mol C和2 mol D加入乙容器中，此时控制活塞P，使乙的容积为甲的2倍，t1时两容器内均达到平衡状态(如图1所示，隔板K不能移动)。下列说法正确的是（ ）甲乙P活塞K1234 图1 图2 图3A保持温度和活塞位置不变，在甲中再加入1 mol A和2 mol B，达到新的平衡后，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍B保持活塞位置不变，升高温度，达到新的平衡后，甲中B的体积分数减小，乙中B的体积分数均增大C保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新的平衡后，乙中C的体积分

15、数是甲中C的体积分数的2倍D保持温度和乙中的压强不变，t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示(t1前的反应速率变化已省略) 2.浓度时间图像分析【例2】 一定条件下在固定容积的密闭容器中充入a mol O2和b mol SO2发生反应：2SO2+O22SO3。反应过程中物质的浓度变化如右图所示。下列有关判断正确的是AY线是表示SO2的浓度变化B反应在t1时刻达到平衡状态C平衡状态时，容器中气体密度不再改变D再往该容器中充入a mol O2和b mol SO2，该条件下重新达到平衡时c（SO3）>1.2 mol·L-1 【例3】 下图

16、表示反应X（g） 4Y（g）+Z（g） H<0，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线：下列有关该反应的描述正确的是 A第6 min后，反应就终止了 BX的平衡转化率为85% C若升高温度，X的平衡转化率将大于85% D若降低温度，v正和v逆将以同样倍数减小 3.浓度温度(压强)图像分析【例4】 I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)+I(aq)I3(aq)，某I2、KI混合溶液中，I3的物质的量浓度c(I3)与温度T的关系如图所示（曲线上任何一点都表示平衡状态）。下列说法正确的是A反应 I2(aq)+I(aq)I3(aq)的H>0B若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K

17、2则K1<K2C若反应进行到状态D时，一定有v正v逆D状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大【例5】 取5等份NO2 ，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，H0。反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分量（NO2%），并作出其随反应温度（T）变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是 4.含量(转化率)时间温度(压强)图像分析【例6】 已知：4NH3(g)+5O2(g) = 4NO(g)+6H2O(g)，H=1025kJ·mol1，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（ ）

18、CD1200NO含量 时间 1000NO含量 时间 1000 催化剂1000 无催化剂NO含量 时间 10×105Pa1×105Pa ABNO含量 时间 10001200 【例7】 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：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g），根据题意，以下说法正确的是AE点的平衡常数大于D点的平衡常数，且该反应的H>0B容器中气体的总物质的量E点大于D点CF点的正反应速率大于逆反应速率Dv（甲醇）=nB/3tB mol/（L·min）表示500 时以上反应在D点的速率【例8】 硼酸（H3BO3）在食品、医药领

19、域应用广泛。（1）请完成B2H6气体与水反应的化学方程式：B2H6 + 6H2O=2H3BO3 +_。（2）在其他条件相同时，反应H3BO3 +3CH3OHB(OCH3)3 +3H2O中，H3BO 3的转化率（）在不同温度下 随反应时间（t）的变化见图12，由此图可得出：温度对应该反应的反应速率和平衡移动的影响是_ _该反应的_0(填“<”、“=”或“>”).（3）H3BO 3溶液中存在如下反应：H3BO 3（aq）+H2O（l） B(OH)4-( aq)+H+（aq）已知0.70 mol·L-1 H3BO 3溶液中，上述反应于298K达到平衡时，c平衡（H+）=2. 0

20、 × 10-5mol·L-1，c平衡（H3BO 3）c起始（H3BO 3），水的电离可忽略不计，求此温度下该反应的平衡常数K（H2O的平衡浓度不列入K的表达式中，计算结果保留两位有效数字）【例9】 在溶液中，反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)=0.100mol/L、c(B)=0.200mol/L、c(C)=0mol/L。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。请回答下列问题：（1）与比较，和分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：_；_；（2）实验平衡时B的转化率为_；实验平衡时C的浓度为_；（3）该反应的_0，判断其理由是_；

21、（4）该反应进行到4.0min时的平均反应速度率：实验：=_；实验：=_。 5.恒压(温)线图像分析【例10】 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BX、Y、Z均为气态CX和Y中只有一种为气态，Z为气态D上述反应的逆反应的H>06.平衡综合图像分析【例11】 T时，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（）所示，若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图（）所示，则下列结论正确的是（ ）A在（t1+10）min时，保持其

22、他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动B（t1+10）min时，保持容器体积不变，通入稀有气体，平衡向逆反应方向移动CT时，在相同容器中，若由0.3mol·L-1 A，0.1 mol·L-1 B和0.4 mol·L-1 C反应，达到平衡后，C的浓度仍为0.4 mol·L-1D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【例12】 （2015海淀一模12）某温度下，将6 mol CO2和8 mol H2 充入2 L密闭容器中发生反应CO2(g) +3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) H < 0，容器中H2 的物质的

23、量随时间的变化关系如右图中的实线所示。图中虚线表示仅改变某一反应条件时，H2的物质的量随时间的变化关系。下列说法正确的是 A. 曲线对应的条件改变可能降低温度 B. 曲线对应的条件改变可能是充入氦气 C. 该温度下，此反应的化学平衡常数的数值为0.5 D. 从反应开始至a 点，(CO2) = 0.6 mol·L-1·min-1【例13】 （四川2015绵阳一模7）  在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol X，在一定温度下发生反应：X(g)Y(g)Z(g) DH0容器内气体总压强p随反应时间t的变化关系如下图所示。以下分析正确的是p

24、0;/kPa0  t1 t2 t /min 0.9 0.7 0.5 A. 从反应开始到t1时的平均反应速率v(X) mol/(L·min) B. 该温度下此反应的平衡常数K0.32 C. 欲提高平衡体系中Y的含量，可升高体系温度或减少Z的量 D. 其他条件不变，再充入0.1 mol 气体X，平衡正向移动，X的转化率增大 【例14】 （2015青岛市高三统一质量检测5A-13）某化学研究小组探究外界条件对化学反应 mA(g) +nB(g) pC(g) 的速率和平衡的影响图象如下，下列判断正确的是（ ） A.由图甲可知，T1<T2，该反应正反应为吸热反应 B.由图乙可知，该反应m+n<p C.图丙中，表示反应速率V正>V逆的是点 D.图丁中