化学平衡图像1.docx

化学平衡图像1.docx

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化学平衡图像1

勒夏特列原理

（1）内容：

如果改变影响平衡的条件之一（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

（2）适用范围：

适用于任何动态平衡体系（如溶解平衡、电离平衡等），非平衡状态不能用此来分析。

（3）平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不是“消除”外界条件的影响，更不是“扭转”外界条件的影响。

例1：

下列颜色的变化不能用勒沙特列原理解释的是（B）

A.红棕色NO2加压后颜色先变深，后逐渐变浅．

B.在H2、I2和HI组成的平衡体系加压后，混合气体颜色变深．

C.FeCl3溶液加热后颜色变深．

D.FeCl3和KSCN的混合溶液中加入无色KSCN溶液，颜色变深．

即时练习：

1.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（D）

A.向饱和氯水中加入NaOH，ClO-浓度增大

B.增大压强，有利于NH3的合成

C.工业上合成氨时及时将生成的NH3分离

D.使用催化剂有利于NH3的合成

2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（B）

A.光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小

B.加催化剂，使氮气和氢气在一定条件下转化为氨气

C.可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制氨

D.增大压强，有利于二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫

3.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（D）

A.工业生产硫酸的过程中使用过量的氧气，以提高二氧化硫的转化率

B.将FeCl3溶液加热蒸干最终得不到FeCl3固体

C.实验室用排饱和食盐水的方法收集氯气

D.经粉碎的黄铁矿在沸腾炉中燃烧得较快、较完全

4．不能用勒夏特列原理解释的是（C）

A.NaOH溶液使酯水解比稀H2SO4使酯水解效果更好

B.饱和FeCl3溶液中加入盐酸，丁达尔效应减弱

C.乙酸乙酯水解时加入稀硫酸

D.氨水的保存需要密封、低温保存

5．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（　B　）

A．溴水中存在Br2+H2O⇌HBr+HBrO，加入AgNO3溶液，溴水渐渐褪色

B．对处于平衡态2HI（g）⇌H2（g）+I2（g）反应，缩小体积后混合物颜色变深

C．醋酸稀溶液加热后溶液pH降低（不考虑醋酸受热挥发）

D．合成氨时适当增大压强有利于提高氮气的转化率

解化学平衡图像题的技巧

1.弄清横坐标和纵坐标的意义。

2.弄清图像上点的意义，特别是一些特殊点（如与坐标轴的交点、转折点、几条曲线的交叉点）的意义。

3.弄清图像所示的增、减性。

4.弄清图像斜率的大小。

一．速率－时间图像（vt图像）：

1．已知引起平衡移动的因素，判断反应是吸热或放热，反应前后气体体积的变化。

引起平衡移动的因素是__________，引起平衡移动的因素是__________，

平衡将向_____方向移动。

平衡将向_____方向移动。

2．已知反应，判断引起平衡移动的因素及方程系数。

对于mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），改变压强时有如下图变化，则压强变化是______（增大或减小），平衡向______反应方向移动，m+n______（>、<、=）p+q。

例2：

对达到平衡状态的可逆反应X+Y

Z+W，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图像如图所示，则图像中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为（）

A．Z、W均为气体，X、Y中有一种是气体

B．Z、W中有一种是气体，X、Y皆非气体

C．X、Y、Z、W皆非气体

D．X、Y均为气体，Z、W中有一种为气体

【答案】A

即时练习：

1．制取水煤气的反应为C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g）　ΔH＞0；在一定条件下达化学平衡后，在时间为t时突然改变条件，反应速率的变化如图所示，在t时所改变的条件是（　B　）

A．加压B．升温

C．增大水蒸气浓度D．增大碳的物质的量

2．向一体积不变的密闭容器中充入H2和I2，发生反应H2（g）＋I2（g）

2HI（g）　ΔH<0，当达到平衡后，t1时刻改变反应的某一条件（混合气体总物质的量不变），造成容器内压强增大，则下列说法正确的是（　D　）

A．容器内气体的颜色变深，混合气体的密度增大

B．平衡不发生移动

C．I2（g）转化率增大，HI平衡浓度变小

D．改变条件前后，速率图像如图所示

3．对于达到平衡的可逆反应：

X＋Y

W＋Z，其他条件不变时，增大压强，正、逆反应速率变化的情况如图所示。

下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是（　B　）

A．W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体

B．X、Y均为气体，W、Z中只有一种为气体

C．X、Y或W、Z中均只有一种为气体

D．X、Y均为气体，W、Z均为液体或固体

4．合成氨反应：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1，在反应过程中，正反应速率的变化如下图：

下列说法正确的是（　　）

A．t1时升高了温度B．t2时使用了催化剂

C．t3时增大了压强D．t4时降低了温度

答案　B

5.某密闭容器中发生如下反应：

X（g）＋3Y（g）

2Z（g）　ΔH<0。

下图表示该反应的速率（v）随时间（t）变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。

下列说法中正确的是（A）

A．t2时加入催化剂B．t3时降低了温度

C．t5时增大了压强D．t4～t5时间内转化率一定最低

例3：

在A＋B

C（正反应是放热反应）的反应中，如图所示，能正确表示反应速率（纵坐标）与温度（横坐标）关系的是（　　）

解析：

因为正反应是放热反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，且平衡向吸热反应的方向移动，即向逆反应方向移动，所以v（逆）＞v（正）。

答案：

B

即时练习：

1．可逆反应mA（g）

nB（g）＋pC（s）　ΔH＝QkJ·mol－1，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象，以下叙述正确的是（　C　）

A．m>n，Q>0B．m>n＋p，Q>0C．m>n，Q<0D．m

2．在密闭容器中进行反应：

A（g）＋3B（g）

2C（g）。

下列有关图像的说法不正确的是（　D　）

a　　　　b　　　　　c　　　　d

A．依据图a可判断正反应为放热反应

B．在图b中，虚线可表示使用了催化剂

C．若正反应的ΔH<0，图c可表示升高温度使平衡向逆反应方向移动

D．由图d中混合气体的平均相对分子质量随温度的变化情况，可推知正反应的ΔH>0

二．百分含量（或转化率）－时间－温度（或压强）图像：

解题原则：

先拐先平数值大原则

Ⅰ.表示T2__T1，正反应是_____反应，温度升高，平衡___向移动。

Ⅱ.表示p2__p1，随着压强增大，A的转化率____，说明____反应是气体总体积增大的反应，压强增大，平衡___向移动。

Ⅲ.平衡时生成物C的百分含量____，说明平衡____移动，但反应速率a___b，故__使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，____增大了压强（压缩体积）。

例4：

右图曲线a表示放热反应2X（g）

Z（g）＋M（g）＋N（s）在密闭容器中进行过程中X的转化率随时间变化的关系。

若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，不可能采取的措施是（　A　）

A．升高温度B．X的投入量增加

C．加催化剂D．减小容器体积

即时练习：

1.一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合如图所示的是（　　）

A．CO2（g）＋2NH3（g）

CO（NH2）2（s）＋H2O（g）　ΔH＜0

B．CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g）　ΔH＞0

C．CH3CH2OH（g）

C2H4（g）＋H2O（g）　ΔH＞0

D．2C6H5CH2CH3（g）＋O2（g）

2C6H5CH===CH2（g）＋2H2O（g）　ΔH＜0

解析：

选A　观察图像可知，达到平衡用的时间短的反应速率快，T2>T1、p1>p2。

升高温度水蒸气的百分含量降低，说明平衡逆向移动，反应放热，ΔH<0；增大压强水蒸气的百分含量增大，说明平衡正向移动，正反应气体分子数减少，综合分析A项中反应符合要求

2.可逆反应：

A2（？

）＋B2（？

）

2AB（？

），当温度和压强改变时，n（AB）的变化如图，下列叙述正确的是（　　）

A．A2、B2及AB均为气体，ΔH<0

B．AB为气体，A2、B2至少有一种为非气体，ΔH<0

C．AB为气体，A2、B2有一种为非气体，ΔH>0

D．AB为固体，A2、B2有一种为非气体，ΔH>0

解析：

选B　由图可知压强相等时，升高温度，AB的物质的量减少，可知温度升高平衡向逆反应方向移动，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，ΔH<0；t3开始温度不变，压强增大，AB的物质的量减少，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应是体积减少的方向，说明AB必为气体，A2、B2至少有一种为非气体，不能同时为气体

3.已知某可逆反应mA（g）＋nB（g）

pC（g）在密闭容器中进行，下图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数[φ（B）]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是（　　）。

A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应

B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应

C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应

D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应

本题考查根据温度、压强变化对化学平衡移动的影响来判断化学方程式的特点。

分析图像，可以分两个层次考虑（如图将三条曲线分别标为①②③）。

从①②曲线可知，当压强相同（为p2）时，②先达平衡，说明T1＞T2；又因为T2低，φ（B）大，即降低温度，平衡逆向移动，说明逆向放热，正向吸热。

从②③曲线可知，当温度相同（为T1）时，②先达平衡，说明p2＞p1；又因为p2大，φ（B）大，即增大压强，平衡逆向移动，说明逆方向为气体体积减小的方向，m＋n＜p。

综合以上分析结果：

T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，正反应为吸热反应。

4.对于可逆反应mA（g）＋nB（s）

pC（g）＋qD（g），反应过程中，其他条件不变时，产物D的物质的量分数D%与温度T或压强p的关系如下图，下列说法正确的是（　　）

A．降温可使化学平衡向正反应方向移动

B．使用合适的催化剂可使D%有所增加

C．化学方程式中化学计量数：

m>p＋q

D．B的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动

答案　A

5.对于反应A（气）+2B（气）

2C（气）△H＜0，下面各图能正确反映在这一反应中，反应时间t，温度T与平衡混合物中C的百分含量关系的是（）

ABCD

【答案】B

三．百分含量（或转化率）－压强－温度图像：

解题原则：

在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系。

如上图Ⅰ中确定压强为105Pa或107Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是_____反应；再确定温度T不变，作横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量_____，说明___反应是气体总体积减小的反应。

例5：

在容积一定的密闭容器中发生可逆反应：

A（g）＋2B（g）

2C（g）　ΔH＝＋Q（Q>0）条件变化时，影响平衡移动的关系如图所示。

下列说法不正确的是（　　）

A．p1

B．p1>p2，纵坐标指C的质量分数s

C．p1

D．p1>p2，纵坐标指A的转化率

解析：

选C　结合图像可确定，若p1

若p1>p2，增大压强平衡正向移动，混合气体中C的质量分数增加，A的转化率将增大，故B、D项正确。

即时练习：

1.有一化学平衡mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。

下列叙述正确的是（　D　）

A．正反应是放热反应；m＋n>p＋q

B．正反应是吸热反应；m＋n

C．正反应是放热反应；m＋n

D．正反应是吸热反应；m＋n>p＋q

2．在体积恒定的密闭容器中发生反应N2O4（g）

2NO2（g）ΔH（ΔH>0），在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。

下列说法正确的是（　C　）

A．A、C两点的反应速率：

A>C

B．A、C两点气体的颜色：

A浅，C深

C．由状态B到状态A，可以用加热的方法

D．A、C两点气体的平均相对分子质量：

A>C

3.（双选）某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律（图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量）：

根据以上规律判断，下列结论正确的是（　　）

A．反应Ⅰ：

ΔH>0，p2>p1B．反应Ⅱ：

ΔH<0，T1>T2

C．反应Ⅲ：

ΔH>0，T2>T1；或ΔH<0，T2

ΔH<0，T2>T1

解析：

由反应Ⅰ的图可知，温度升高，A的转化率减小，说明该反应的正反应是放热反应，ΔH<0，由反应式得：

压强越大，A的转化率越大，故p2>p1，A不正确；由反应Ⅱ的图得：

先达平衡对应的温度高，即T1>T2，温度越高时n（C）越小，说明该反应的正反应是放热反应，即ΔH<0，B选项正确；反应Ⅲ由于没有其他限制条件和提示，能从两方面进行讨论，一方面若该反应的正反应是吸热反应，ΔH>0，则有T2>T1的关系，若该反应的正反应是放热反应，ΔH<0，则可推出T2T1，则该反应的正反应是吸热反应，即ΔH>0，D错误。

答案：

BC

4.反应N2O4（g）

2NO2（g）　ΔH＝＋57kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。

下列说法正确的是（　C　）

A．A、C两点的反应速率：

A>C

B．A、C两点气体的颜色：

A深，C浅

C．由状态B到状态A，可以用加热的方法

D．A、C两点气体的平均相对分子质量：

A>C

5.对于可逆反应：

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），（m、n、p、q均为化学计量数），根据图示曲线回答：

（1）正反应是________（填“吸热”或“放热”）反应。

（2）m＋n________p＋q（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”）反应，m＋n________p＋q（填“＞”、“＜”或“＝”）。

答案：

（1）吸热　

（2）＞　（3）吸热　＜

四．根据反应式确定图像

例6：

对于可逆反应：

A2（g）＋3B2（g）

2AB3（g）;△H＜0下列图像中正确的是[　　]．

【答案】AB

即时练习：

1．对于可逆反应：

A（g）+2B（g）

2C（g）；△H＞0，下列图像中可能正确的是（）

2．取五等份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）　ΔH＜0反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量（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（　　）

A．①②B．①④C．②③D．②④

答案　D

3．汽车尾气净化中的一个反应如下：

NO（g）＋CO（g）

N2（g）＋CO2（g）ΔH＝－373.4kJ·mol－1在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是（　　）

答案　C

4．对于反应A（气）+2B（气）

2C（气）△H＜0，下面各图能正确反映在这一反应中，反应时间t，温度T与平衡混合物中C的百分含量关系的是（）

ABCD

【答案】B

五．平衡线

例7：

I2在KI溶液中存在下列平衡：

I2（aq）＋I－（aq）

I

（aq）某I2、、KI混合溶液中，I

的物质的量浓度c（I

）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）。

下列说法不正确的是（　　）

A．反应I2（aq）＋I－（aq）===I

（aq）的ΔH<0

B．若温度为T1、T2，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1>K2

C．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

答案　D

即时练习：

1．对于2X（g）

Y（g）的反应体系，在压强一定时，平衡体系中Y的质量分数w（Y）随温度的变化情况如右图所示（实线上的任何一点为对应温度下的平衡状态）。

（1）该反应的正反应方向是一个__________反应（填“吸热”或“放热”）。

（2）A、B、C、D、E各状态中，v（正）

（3）维持t1不变，E→A所需时间为x，维持t2不变，D→C所需时间为y，则x__________y（填“<”、“>”或“＝”）。

（4）欲要求E状态从水平方向到C状态后，再沿平衡曲线到达A状态，从理论上来讲，可选用的条件是____。

六．多图判断

例8：

现有下列两个图象，下列反应中符合两图象的是（　　）

A.N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）　ΔH<0

B.2SO3（g）

2SO2（g）+O2（g）　ΔH>0

C.4NH3（g）+5O2（g）

4NO（g）+6H2O（g）　ΔH<0

D.A2（g）+2B2（g）

C2（g）　ΔH>0

即时练习：

1．符合图1、图2的反应是（　　）

A．X（g）＋3Y（g）

2Z（g）　ΔH>0

B．X（g）＋3Y（g）

2Z（g）　ΔH<0

C．X（g）＋2Y（g）

3Z（g）　ΔH<0

D．X（g）＋3Y（g）

4Z（g）　ΔH<0

解析：

选B　

2．T℃时，A、B、C三种气体在反应过程中浓度变化如图（Ⅰ）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（Ⅱ）所示，则下列结论正确的是（　C　）

A．在（t1＋10）min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动

B．其他条件不变，升高温度时，正、逆反应速率增大，且A的转化率增大

C．T℃时，在相同容器中，若由0.4mol·L－1A、0.4mol·L－1B、0.2mol·L－1C反应，达到平衡后，C的浓度也为0.4mol·L－1

D．（t1＋10）min时，保持压强不变，通入稀有气体，平衡不移动

3．在密闭容器中投入一定量的A和B发生反应：

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）。

（1）若开始时加入A物质mmol，欲使A与B的转化率相等，则加入B物质________mol。

（2）相同的压强下，充入一定量的A、B后，在不同温度下C的百分含量与时间的关系如图1所示。

则T1（填“＞”、“＜”或“＝”）______T2，该反应正反应方向的ΔH（填“＞”、“＜”或“＝”）______0。

（3）一定条件下，从正反应开始至达到化学平衡的过程中，混合气体的平均相对分子质量随时间的变化如图2所示，测得达到平衡时A、B、C、D的物质的量均为1mol。

①若在恒温恒容的条件下，向该平衡体系中再通入A、B、C、D各1mol，则体系中气体的平均相对分子质量（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”）__________。

②若恒温恒压的条件下，向原平衡体系中再通入A、B、C、D各1mol，则体系中气体的密度（填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”）__________。

答案　

（1）n　

（2）＞　＞　（3）①增大　②不变

4．在一密闭容器中发生下列反应：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH<0，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，体系中分别改变的是什么条件？

t1________________；t3________________；t4________________。

（3）下列时间段中，氨的体积分数最高的是________。

A．t2～t3　　　　　　　　　B．t3～t4

C．t4～t5D．t5～t6