高考化学一轮复习讲义 第十一章 难点突破5 化学平衡图像（浙江）

难点突破5化学平衡图像

一、温度(压强)一浓度(含量)一时间图像

1.识图技巧

分析反应由开始(起始物质相同时)到达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。

(1)若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短C

(2)若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短c

(3)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。

2.应用举例

己知：反应为〃7A(g)+〃B(g)=〃C［g)+qD(g)。

(1)

T\<Tiy正反应为放热反应。

(2)

o

Pl92，正反应为气体体积增大的反应。

(3)

图中生使用催化剂；或者增大压强，此时机+〃？+夕。

［技法解读］

“先拐先平，数值大”，即曲线先出现拐点的首先达到平衡，反应速率快，以此判断温度或压强的高

低。再依据外界条件对平衡的影晌分析判断反应的热效应及反应前后气体体积的变化。

3.特殊图像

对于化学反应"?A(g)+〃B(g)=pC(g)+qD(g),如图所示，M点前,表示从反应物开始,v正于逆;M点恰

好达到平衡；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平

衡左移,故△死0。

A%C%

■难点过关

1.(2024•浙江模拟预测)氮氧化物(NO.J是常见的大气污染物，CL氧化法是处理氮氧化物的方法之一，其

原理为2NO(g)+Cl2(g)=2ClNO(g)AH<0,在。0.1MPa条件下，向一一恒压密闭容器中按物质的

量之比为2：1通入NO和Cb的混合气体，20min达到平衡，体系中气体的物质的量分数与时间变化

关系如图所示。已知：气体的分压=气体的总压X气体的物质的量分数。

〃min

下列说法不正确的是()

A.反应在0~20min内C1NO的分压变化速率为0.002MPamin-1

B.若平衡时C1NO的物质的量分数位于图中a点，则改变的条件可能是温度⑺)且T^Ti

C.TiC、0.1MPa下，按〃(NO)：n(CI2):〃(Ne)=2：1：2通入气体，平衡时图中所有点平行下移

D.恒容下，保持其他条件相同，平衡时NO的物质的量分数可能位于图中b点

答案C

解析厂华警=21空注”二o.oo2MPamin」，A项正确；若平衡时CINO的物质的量分数位于图中a点，

At20min

说明平衡时CINO的物质的量减小，平衡逆向移动，而该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动且反

应速率增大，更早达到平衡，即T<T],B项正确；Ti-C、0.1MPa下，按〃(NO):〃(Cb):w(Ne)=2：1：2

通入气体，等温等压条件下”(NO)：”(CL)始终为2：1,但充入稀有气体相当于减小压强，恐衡逆向移

动，QNO的物质的量分数减小程度比NO、Cb的物质的量分数减小程度更大且反应速率降低，到达平衡

时间变长，故平衡时图中所有点不是平行下移，C项错误；该反应为体积缩小的反应，恒容时，压强降

低，平衡逆向移动，NO的含量增加，故平衡时NO的物质的量分数可能位于图中b点，D项正确。

2.(2024•黑吉辽，10)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150℃时其制备过程及相关物质

浓度随时间变化如图所示，15h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是()

殷纥】4-失水山梨醇正幽异山梨醉

山梨醇

甲副产物

•

O

E

)

福

彩

051（）15

时间/h

—山梨砰——1.4-失水山梨科

一异山梨醉--副产物

A.3h时，反应②正、逆反应速率相等

B.该温度下的平衡常数：①〉②

C.0-3h平均速率（异山梨醇）=0.014mol-kg'h1

D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率

答案A

解析由图可知，3h后异山梨醇浓度继续增大，所以3h时，反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率

不相等，故A错误；图像显示该温度下，15h后所有物质浓度都不再变化，且此时山梨醇转化完全，即反

应充分，而1,4-失水山梨醇仍有轲余，即反应②正向进行程度小于反应①，所以该温度下的平衡常数：

①〉②，故B正确；在。〜3h内异山梨醇的浓度变化量为0.042inol-kg」，所以平均速率（异山梨

醇）二竺竺噤Q=0.014mol-kgLh」，故C正确；催化剂只能改变化学反应速率，不能改变物质平衡转化

率，故D正确。

二、恒温（恒压）线

以利A(g)+〃B(g)=pC(g)+qD(g)bH=QkJ-mor,为例

[A的转化率A的转化率

3()0t

J/2(X)七

/1(M)七2(M)(

30()t：

°压强°压强

甲乙

m+n>j)+q,AH>0m+n<j)+q,A//<0

A的转化率[A的转化率

1.01xUY'Pa

/1.01xl(rPa

\x1()7Pa

\xi(rPa

\J.O1X1(户Pa

°温度°温度

丙T

m+n>p+qtAH<0〃?+〃9+q,A//>0

［技法解读］

解答E寸应用“定一议二”原则，即把自变量（温度、压强）之一设为恒量，讨论另外两个变量的关系。

(1)通过分析相同温度、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人小关系。

(2)通过分析相同压强、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。

-难点过关

1.在一恒容的密闭容器中充入0.1mo卜L"C02、0.1mol-L-'CH4,在一定条件下发生反应:

CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2HKg),测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图，下列有关说法不

正确的是()

A.上述反应的

B.压强：

C.压强为〃4、温度为1100℃时该反应的平衡常数约为1.64

D.压强为〃4时，在)，点：ViE>Vs>

答案A

解析由图像可知，压强一定时，温度越高，CH』的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，AH>0,A项

错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越大，甲烷的平衡转化率越小，故压强：B项

正确；压强为〃4、温度为1100C时，甲烷的平衡转化率为80.00%,故平衡时各物质的浓度分别为

111

C(CH4)=0.02mol-L-,c(C02)=0.02mol-L',c(CO)=0.16mol-L-,c(H2)=0.16mol-L1,平衡常数

代?：；：：：；£1.64,C项正确；压强为〃4时，y点未达到平衡，此时uQi，足，D项正确。

2.在刚性容器中按"(CH.QH)：/7(CO2)=2：1投料直接合成碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,简称DMC,是

一种应用前景广泛的新材料)：2cH30H(g)+CO2(g)=CH30coOCH3(g)+H2O(g)。一定条件下，平衡时

CO2的转化率如图所示。

%

3

w群

d

o

(1)若温度为了℃、pi条件下，在1L密闭容器中通入0.1molCH30H(g)和0.05molC02(g),5min达到

A点平衡状态。则5min内CH30H的平均反应速率为，该条件下平衡常数K二。

达到平衡后，若再通入0.1molCH30H(g)和0.1molH2O(g),则此时u正(填“v”或

“二")”

(2)v(A)、i，(B)、i，(C)由快到慢的顺序为o

答案(1)0.01mol-L'-min110>

(2)v(C)>v(B)>v(A)

解析(1)由图可知，在r℃、pi条件下，二氧化碳的平衡转化率为0.5,列三段式：

2cH30H(g)+CO?(g)=CH30coOCHKgHHzCHg)

起始/]mol・L")0.10.0500

转化4moiL")0.050.0250.0250.025

平衡/［molL」)0.05().0250.025().025

O-OSmolL_1

5min内v(CHOH)==0.01mol-L'-min-,K晨黑黑10。达到平衡后，再通入O.lmol

35min

CHQH(g)和0.1molH?O(g),则此时。二:f；=5.6<K,平衡正向移动，即入会正。(2)温度越高，反应

U.UZDXU.XO

速率越快。根据图像可知，C点对应温度最高，所以NC)最快，通过反应

2cH30H(g)+CCh(g)=CH30coOCH3(g)+H2O(g)可知，该反应是气体体积减小的可逆反应，同一温度下，

反应由AfB,增大压强，平衡正向移动，二氧化碳的转化率增大，因此pi<〃2,B点对应的压强大，反应

速率比A点快,因此v(A)、WB)、v(C)由快到慢的顺序为v(C)>v(B)>i<A)。

三、IgKQn阶端)图像

化学平衡常数对数图像：将体系中的化学平衡常数取常用对数，即IgK,与体系的温度或温度的倒数

等作出的图像称为化学平衡常数对数图像。

［图解］范特霍夫方程；lnK=-翳

nrr\

阿伦尼乌斯公式：上Ae一住一InblnA-豆

R/

：(1)坐标：a.K随”规律：曲线较陡.反应燧变］

)绝对值较大；曲线较平.反应;

;温度的变化与反

耳燧变绝对值较小

:应吸、放热有关.

!\!\(J)卜3)反应热效应

InK与K的变化情

兄相同

咛越个温度越小：，浮聿：反应吸热水随力］!

疆蠹费L.ZO…年哩反！

；⑵曲&客义：In4随手;规律：曲线越平,活化

;增大而变化能的绝对值越小；曲线

'越陡.活化能的绝而值越大

、___________________

■难点过关

1.(2022•河北，13改编)恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①X=Y；

@Y^Zo反应①的速率M=hc(X),反应②的速率吟二42c(Y),式中心、6为速率常数。图甲为该体系

中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线，图乙为反应①和②的In公一曲线。下列说法正确的是()

、、、\反应②

反应①卜

\、.一

O

/K1

TtT

甲乙

A.随c(X)的减小，反应①、②的速率均降低

B.体系中v(X)=v(Y)+v(Z)

C.欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间

D.温度低于。时，总反应速率由反应①决定

答案C

解析由图甲中的信息可知，浓度随时间变化逐渐减小的曲线代表的是X,浓度随时间变化逐渐增大的曲

线代表的是Z,浓度随时间变化先增大后减小的曲线代表的是Y;由图乙中的信息可知，反应①的速率常

数随温度升高增大的幅度小于反应②的。由图甲中的信息可知，随c(X)的减小，c(Y)先增大后减小，c(Z)

增大，因此，反应①的速率随c(Xi的减小而减小，而反应②的速率先增大后减小，A错误；根据体系中发

生的反应可知，在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的戒少量等于Y和Z的增加量，因此，

v(X)=v(Y)+v(Z),但是，在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故

v(X)+v(Y)=v(Z),B错误；升高温度可以加快反应①的速率，但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度

小于反应②的，且反应②的速率随着Y的浓度的增大而增大，因此，欲提高Y的产率，需提高反应温度且

控制反应时间，C正确；由图乙信息可知，温度低于5时，为＞心，反应②为慢反应，因此，总反应速率由

反应②决定，D错误。

2.某实验室测定并计算了在136780°C范围内下列反应的平衡常数Ap：

①2NO(g)+2IQ(g)=2NOCl(g)+l2(g)隔

②2NOCl(g)=2NO(g)+C12(g)埠

得到lg和1g勺2T均为线性关系，如图所示，回答下列问题：

⑴反应CL(g)+l2(g)=2ICl(g)的反应物的键能总和(填“大于”或“小于”)生成物的键能总和;

180℃时，该反应的平衡常数Kp=◎

(2)/℃时在某一特制的恒容密闭容器中加入过量氯伯酸饮(BaPtCL)，抽真空后，用•支管通入碘蒸气

(然后将支管封闭)。此时容器的初始压强为10.0kPa,反应迟到平衡时，测得b的平衡转化率为30%。

2

已知BaPtCk固体加热时分解为BaCb(s)、Pt(s)和CL(g)，"C时平衡常数/Cp=1.0kPa<>

①氯铝酸钢固体受热分解时的化学方程式为o

②平衡时容器中总压强为kPa,/180(填或“V”)。

③平衡后，保持温度不变缩小容器体积，C12(g)+L(g)=2ICl(g)平衡(填“正向”“逆向”或

“不”)移动,重新达到平衡,p(L)(填“增大”“减小”或“不变”)。

△

答案⑴小丁10"(2)①BaPiCk—iBiiCk+Pl+2cl2f②14>③逆向增大

解析(1)该反应=-(反应①+反应②)，则该反应的平衡常数Kp=3x--,根据图示可知，lg&2对应曲线斜

率的绝对值更大