化学平衡图像

1、化学平衡图像一、解题思路这类题目是讨论自变量x(如时间、温度、压强等)与函数值y(如物质的量、浓度、质量分数、转化率等)之间的定量或定性关系。因此，要运用数学方法解决此类题目。二、图像类型 1.速率压强(或温度)图像：特点：曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强增大后正反应速率增大得快，平衡向正向移动。例题：1(2014·江西新余质检)可逆反应mA(g)nB(g)pC(s)HQ，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图像，以下叙述正确的是() Am>n，Q>0 Bm>np，Q>

2、;0Cm>n，Q<0 Dm<np，Q<0解析由图像可知，温度升高，v正、v逆都增大，且v逆>v正，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应；压强增大，v正、v逆都增大，且v正>v逆，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积减小的反应，C正确。答案C2.转化率时间温度(压强)图像已知不同温度或压强下，反应物的转化率(或百分含量)与时间的关系曲线，推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。以A(g)B(g)C(g)中反应物的转化率A为例说明解答这类图像题时应注意以下两点：（1）“先拐先平，数值大”原则：分析反应由开始(起始物质相同时)达

3、到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如甲中T2>T1。若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙中p1>p2。若为是否使用催化剂，使用适宜催化剂时，反应达平衡所需时间短。如图丙中a使用催化剂。（2）正确掌握图像中反应规律的判断方法：图甲中，T2>T1，升高温度，A降低，平衡逆移，正反应为放热反应。图乙中，p1>p2，增大压强，A升高，平衡正移，则正反应为气体体积缩小的反应。若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应。例题：2已知可逆反应：4NH3(g)5O2(g

4、) 4NO(g)6H2O(g)H1 025 kJ/mol，若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()解析因为正反应为放热反应，升高温度，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，但是平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，A正确、C错误；增大压强，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，B正确；催化剂对平衡没有影响，只是加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，D正确。答案C3恒温线(或恒压线)图像已知不同温度下的转化率压强图像或不同压强下的转化率温度图像，推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。以

5、反应A(g)B(g)C(g)中反应物的转化率A为例说明解答这类图像题时应注意以下两点：(1)“定一议二”原则：可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A增大，平衡正移，正反应为气体体积减小的反应，乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线，也能得出结论。(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如利用上述分析方法，在甲中作垂直线，乙中任取一曲线，即能分析出正反应为放热反应。例题：3(2014·湖北十堰模

6、拟)有一化学平衡mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，如图所示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是()A正反应是放热反应；mn>pqB正反应是吸热反应；mn<pqC正反应是放热反应；mn<pqD正反应是吸热反应；mn>pq解析图像中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即mn>pq。答案D4几种特殊图像(1)对于化学反应mA(g)nB(g)

7、pC(g)qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，则v正 >v逆；M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A%增大(C%减小)，平衡左移，H<0。(2)对于化学反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系中的A%，E点必须朝正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，E点v正>v逆；则右下方(F点)v正<v逆。例题：4将I2溶于KI溶液中，能配制成浓度较大的碘水，主要是发生了反应：I2(aq)I(aq) I(aq)。该平衡体系中，I的物质的量浓度与温度(T)的关系如图所示(曲线上的任

8、何一点都代表平衡状态)。下列说法正确的是 () A反应速率：vM>vPB平衡常数：KN<KPCM、N两点相比，M点的c(I)大DQ点时，v正>v逆解析A中，温度越高，反应速率越大，vM<vP；B中，由题图可知，升温，c(I)减小，所以平衡常数：KN>KP；C中，M、N两点相比，M点温度低于N点温度，升温，平衡左移，所以M点的c(I)小。答案D综合训练：1.(2014·湖南衡阳高三摸底)密闭容器中进行的可逆反应：aA(g)bB(g) cC(g)在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，混合气体中B的质量分数w(B)与反应时间(t)的关系如图所示。下列

9、判断正确的是 ()AT1<T2，p1<p2，ab>c，正反应为吸热反应BT1>T2，p1<p2，ab<c，正反应为吸热反应CT1<T2，p1>p2，ab<c，正反应为吸热反应DT1>T2，p1>p2，ab>c，正反应为放热反应解析：选B当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，这叫做“定一议二”。解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”的原则。由(T1，p1)和(T1，p2)两条曲线可以看出：温度相同(T1)，但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2>p1；压强较大(即压强

10、为p2)时对应的w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则ab<c。由(T1，p2)和(T2、p2)两条曲线可以看出：压强相同(p2)，但温度为T1时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以T1>T2；温度较高(即温度为T1)时对应的w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。2.对于可逆反应：mA(g)nB(g)pC(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_(填“吸热”或“放热”)反应。(2)mn_pq(填“”、“”或“”)。(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_(填“吸热”或“放热”

11、)反应，mn_pq(填“”、“”或“”)。解析：(1)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。(2)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mnpq。(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，则与前者相反。答案：(1)吸热(2)(3)吸热3.如图所示是表示其他条件一定时，2NO(g)O2(g)2NO2(

12、g)H<0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逆的点是()Aa点 Bb点 Cc点 Dd点解析：选C此题为温度转化率曲线，由于a点、b点均在平衡线上，表示a点与b点达到平衡状态；c点时，NO的转化率小于该温度下达到平衡时的转化率，说明反应没达到平衡，且反应向正反应方向进行，即v正>v逆；d点需转化率减小才能达平衡，故反应逆向进行，v正<v逆，故只有C项符合题目要求。高考链接：1(2013·安徽高考)一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：MgSO4(s)CO(g)MgO(s)CO2(g)

13、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的转化率解析：选A该反应为正反应气体体积增大的吸热反应。升高温度，平衡正向移动，气体的质量增加，而容积不变，所以密度增大，A正确；增加CO的量，平衡正向移动，但压强增大，CO的转化率会减小，故CO2与CO的物质的量之比会减小，B错误；平衡常数只与温度有关，C错误；因MgSO4为固体，增加其量，对平衡没有影响，CO的转化率不变，D错

14、误。2(2011·重庆高考)一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下列图示的是()ACO2(g)2NH3(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H<0BCO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H>0CCH3CH2OH(g)CH2=CH2(g)H2O(g) H>0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CH=CH2(g)2H2O(g)H<0解析：选A由温度时间图像可知，T2先达到平衡，因此T2>T1，温度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此B、C错误；由压强时间图像可知，p1先达到平衡，即p1>p2，随着压强的

15、增加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，D错误，只有A正确。3(2011·安徽高考)电镀废液中Cr2O可通过如下反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O(aq)2Pb2(aq)H2O(l)2PbCrO4(s)2H(aq)H<0，该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是() ABCD解析：选A该反应放热(H<0)，升温平衡逆向移动，平衡常数K减小，A正确；pH增大时，c(OH)增大，平衡正向移动，Cr2O转化率升高，B错误；温度升高，化学反应速率增大，C错误；c(Pb2)增大时，平衡正向移动，n(Cr2O)减小，D错误。4(2011

16、3;北京高考)已知反应：2CH3COCH3(l)催化剂,CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3分别在0 和20 下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Yt)如图所示。下列说法正确的是()Ab代表0 下CH3COCH3的Yt曲线B反应进行到20 min末，CH3COCH3的>1C升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D从Y0到Y0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的1解析：选D由图像可知，a曲线达到平衡所用的时间比b曲线多，b曲线所对应的反应速率快，温度高，A错误；不论反应进行到什么程度，20 对应的反应速率大于0 ，故<1，B错误；升

17、高温度，加快化学反应速率，可缩短达到平衡所用的时间；由图像可知达到平衡时从a曲线到b曲线，CH3COCH3转化分数降低，即升高温度，平衡左移，降低平衡转化率，C错误；从Y0到Y0.113，CH3COCH3转化率相同，由于起始加入量相同，故变化量相同，即1，D正确。5(2013·新课标全国卷节选)二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：甲醇合成反应：()CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)H190.1 kJ/mol()CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g)H249

18、.0 kJ/mol水煤气变换反应：()CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H341.1 kJ/mol二甲醚合成反应：()2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H424.5 kJ/mol回答下列问题： (1)分析二甲醚合成反应()对于CO转化率的影响_。(2)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响_。(3)有研究者在催化剂(含CuZnAlO和Al2O3)。压强为5.0 MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如图所示，其中CO转化率随温度升高而降低的原因是_。解析：(1)二甲醚合成反应()消耗甲醇，使甲醇合成反应()平衡右移，CO的转化率增大。二甲醚合成反应()生成的水，通过水煤气变换反应()消耗部分CO。(2)()×2()可得热化学方程式为2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)，所以其H90.1×2(24.5) kJ/mol204.7 kJ/mol，所以热化学方程式为2CO(g)4H2(g)=CH3OCH3(g)H2O(g)H204.7 kJ/mol；也可以用(