高届高级高二化学选修4学案第二章微专题三化学平衡图像.docx

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高届高级高二化学选修4学案第二章微专题三化学平衡图像

微专题（三）　化学平衡图像

1.化学平衡图像的类型及特点

（1）速率—时间图像（v－t图像）

Ⅰ.正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正＞v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。

Ⅱ.v正、v逆都是突然减小的，v′正＞v′逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。

Ⅲ.v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强（压缩体积）所致。

判断平衡移动方向，根据v′正、v′逆的相对大小；判断改变的哪种外界条件，根据改变条件的那一时刻v′正、v′逆的变化，若v′正或v′逆有一个发生了“突变”，则为改变的浓度；若两个都发生了“突变”，则为改变的温度或压强；若两个都发生了“突变”且仍然相等，则为加入催化剂或等体反应改变压强。

（2）百分含量（或转化率）—时间—温度（或压强）图像

Ⅰ.T2＞T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。

Ⅱ.p2＞p1，压强增大，A（反应物）的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。

Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a＞b，故a可能使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强（压缩体积）。

（1）“先拐先平数值大”。

在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则是先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高（如图Ⅰ中T2＞T1）、压强较大（如图Ⅱ中p2＞p1）或使用了催化剂（如图Ⅲ中a使用了催化剂）。

（2）正确掌握图像Ⅰ、Ⅱ中反应规律的判断方法

①图Ⅰ中，T2＞T1，升高温度，生成物百分含量降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。

②图Ⅱ中，p2＞p1，增大压强，反应物的转化率降低，平衡逆向移动。

则正反应为气体体积增大的反应。

③图Ⅲ说明了条件改变对化学平衡不产生影响，a可能是加入了催化剂，或该反应是反应前后气体体积不变的反应，a是增大压强。

（3）百分含量（或转化率）—压强—温度图像

如上图中确定压强为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，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，做横坐标的垂线，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的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。

“定一议二”

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量。

确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。

如上图中T1温度下，A→B压强增大，C%增大，平衡正向移动，则正反应是气体分子数减小的反应；1×105Pa时，A→C温度升高，C%减小，平衡逆向移动，则正反应是放热反应。

（4）物质的量（浓度）—时间图像（n/c－t图像）

在2L密闭容器中，某一反应有关物质A（g）、B（g）、C（g）的物质的量变化如图所示。

根据图像回答下列问题：

①横坐标表示反应过程中时间变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。

②该反应的化学方程式是3A（g）＋B（g）2C（g）。

③在反应达2min时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。

④用A物质的量浓度的变化表示反应达平衡（2min）时的正反应速率是0.15mol·L－1·min－1

各物质的n或c不随时间变化时达到平衡状态，据起始量和平衡量求出转化量，各物质的转化量之比等于化学计量数之比，可以得出方程式中化学计量数。

（5）特殊图像

①对于反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）　ΔH＜0，M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况。

②如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。

图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点3，表示v正＜v逆的是点1，而点2、4表示v正＝v逆。

①中图像，由于某一条件对平衡的影响只能使平衡向一个方向移动，所以最高点（最低点）及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。

②中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。

2.解题思维建模

1.（2019·潍坊期中）对于反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＜0已达平衡，在其他条件不变的情况下，如果分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生的影响与图像不相符的是（　　）

【参考答案】:

C

【试题解析】:

改变温度会使v正、v逆都发生“突变”且升温向吸热反应方向，即逆向移动，v逆＞v正。

2.已知某可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）在密闭容器中进行，如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

【参考答案】:

D

【试题解析】:

由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1。

对比①②，由T2升高到T1，φ（B）减小，说明升温向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ（B）增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为体积缩小的反应，即m＋n＜p。

3.（2019·天津和平区高二期末）对反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）　ΔH，反应特点与对应的图像的说法中不正确的是（　　）

A.图①中，若p1＞p2，则a＋b＞c＋d

B.图②中，若T2＞T1，则ΔH＜0且a＋b＝c＋d

C.图③中，t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂

D.图④中，若ΔH＜0，则纵坐标不可能是反应物的转化率

【参考答案】:

C

【试题解析】:

图①中，温度升高，A%增大，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应；若p1＞p2，p1时A%低于p2，说明压强增大，平衡正向移动，则反应前气体分子数大于反应后气体分子数，即a＋b＞c＋d，A正确；图②中压强增大，A的转化率不变，平衡不移动，则a＋b＝c＋d；若T2＞T1，升高温度，A的转化率降低，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH＜0，B正确；图③中，t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂，也可能是增大压强（当a＋b＝c＋d时），C错误；图④中，T1＞T2，若ΔH＜0，升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率减小，则纵坐标不可能是反应物的转化率，D正确。

4.符合图1、图2的反应是（　　）

A.X（g）＋3Y（g）3Z（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

【参考答案】:

B

5.I2在KI溶液中存在平衡：

I2（aq）＋I－（aq）I

（aq），某I2、KI混合溶液中，温度T与平衡时c（I

）的关系如图。

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时对应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2

C.当反应进行到状态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）小

【参考答案】:

A

【试题解析】:

由图中曲线的变化趋势可知，当温度升高时，I

的物质的量浓度减小，说明升温平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，即ΔH＜0，故A项不正确；升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，T1＜T2，则K1＞K2，故B项正确；当反应进行到状态D时，反应未达到平衡状态，反应向生成I

的方向进行，则v正＞v逆，故C项正确；状态B相当于在状态A的基础上升高温度，平衡向逆反应方向移动，则状态B的c（I2）大，故D项正确。

6.有可逆反应A（g）＋3B（g）2C（g）　ΔH＜0。

该反应的速率与时间的关系如图所示：

如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件，则对应t2、t4、t6、t8时改变的条件正确的是（　　）

A.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度

B.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂

C.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度

D.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂

【参考答案】:

B

【试题解析】:

t2时刻，正逆速率均增大，而且平衡逆向移动，由方程式信息可知应该是升高温度的影响，t4时刻，正逆速率均“突变”减小，而且平衡逆向移动，由方程式信息可知为减小压强，t6时刻正向速率增大，逆向速率未变，可知为增大反应物浓度，t8时刻正向速率、逆向速率同等倍数增大，且平衡不移动，可知为加入了催化剂。

7.（2020·扬州高二下学期期末）向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2（g）＋NO2（g）SO3（g）＋NO（g）达到平衡，在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图所示。

由图得出的结论正确的是（　　）

A.反应在c点达到平衡状态

B.反应物浓度：

a点小于b点

C.反应物的总能量低于生成物的总能量

D.若Δt1＝Δt2，则SO2的转化量：

a～b段小于b～c段

【参考答案】:

D

【试题解析】:

这是一个反应前后气体分子数不变的可逆反应，由于容器恒容，因此压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。

由图可以看出随着反应的进行正反应速率逐渐增大，而后逐渐减小，但只要开始反应，反应物浓度就要降低，正反应速率应该降低，而此时正反应速率却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的。

由于容器是绝热的，因此该反应只能是放热反应，从而导致容器内温度升高，正反应速率加快，当到达c点后正反应速率逐渐降低，说明此时反应物浓度的影响是主要的，因为反应物浓度越来越小，但反应不一定达到平衡状态，所以选项A、B、C均不正确；正反应速率越快，相同时间段内消耗的二氧化硫就越多，因此选项D正确。

8.（2019·重庆中山外国语学校月考）亚硝酸氯（ClNO）可由NO与Cl2在通常条件下反应得到，化学方程式为2NO（g）＋Cl2（g）2ClNO（g）　ΔH。

在1L的恒容密闭容器中充入2molNO（g）和1molCl2（g）。

在不同温度下测得c（ClNO）与时间的关系如图A：

（1）该反应的ΔH________（填“＞”“＜”或“＝”）0。

（2）反应开始到10min时NO的平均反应速率v（NO）＝________mol·L－1·min－1。

（3）T2时该反应的平衡常数K＝________。

（4）一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入NO（g）和Cl2（g），平衡时ClNO的体积分数随

的变化图像如图B，则A、B、C三状态中，NO的转化率最大的是_____点，当

＝1.5时，达到平衡状态时ClNO的体积分数可能是D、E、F三点中的_____点。

【参考答案】:

（1）＜　

（2）0.1　（3）2　（4）A　D

【试题解析】:

（1）根据图像可知，T2＞T1，降低温度c（ClNO）增大，平衡向正反应方向移动，说明正反应是放热反应，ΔH＜0。

（2）反应开始到10min时，c（ClNO）＝1mol·L－1，v（ClNO）＝

＝0.1mol·L－1·min－1，则NO的平均反应速率v（NO）＝v（ClNO）＝0.1mol·L－1·min－1。

（3）　　　　　　2NO（g）＋Cl2（g）2ClNO（g）

起始/mol·L－121 0

改变/mol·L－110.51

平衡/mol·L－110.51

T2时该反应的平衡常数K＝

＝

＝2。

（4）

的比值越小，NO的转化率越大，因此NO的转化率最大的是A点；当

＝1.5时，较C点NO的物质的量较大，平衡右移，产物的含量增大，达到平衡状态时ClNO的体积分数可能是D。

9.反应aA（g）＋bB（g）

cC（g）　ΔH＜0在等容条件下进行。

改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：

（1）反应的化学方程式中a∶b∶c为______________。

（2）A的平均反应速率vⅠ（A）、vⅡ（A）、vⅢ（A）从大到小排列次序为______________。

（3）B的平衡转化率αⅠ（B）、αⅡ（B）、αⅢ（B）中最小的是________，其值是________。

（4）由第一次平衡到第二次平衡，平衡向______移动，采取的措施是_______________。

（5）比较第Ⅱ阶段反应温度（T2）和第Ⅲ阶段反应温度（T3）的高低：

T2_______（填“＜”“＞”或“＝”）T3，判断的理由是___________________________________________________。

【参考答案】:

（1）1∶3∶2　

（2）vⅠ（A）＞vⅡ（A）＞vⅢ（A）　（3）αⅢ（B）　19%　（4）右　从平衡混合物中分离出了C　（5）＞　因为Ⅱ→Ⅲ平衡正向移动，该反应为放热反应，故降温才能使平衡正向移动

【试题解析】:

（1）Ⅰ阶段，20min内，Δc（A）＝2.00mol·L－1－1.00mol·L－1＝1.00mol·L－1，Δc（B）＝6.00mol·L－1－3.00mol·L－1＝3.00mol·L－1，Δc（C）＝2.00mol·L－1，则a∶b∶c＝Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C）＝1∶3∶2。

（2）vⅠ（A）＝

＝0.05mol·L－1·min－1，

vⅡ（A）＝

≈0.025mol·L－1·min－1，

vⅢ（A）＝

＝0.012mol·L－1·min－1，

则vⅠ（A）＞vⅡ（A）＞vⅢ（A）。

（3）αⅠ（B）＝

×100%＝50%，

αⅡ（B）＝

×100%＝38%，

αⅢ（B）＝

×100%≈19%，

故αⅢ（B）最小。

（4）由图示可知，由第一次平衡到第二次平衡，A、B的浓度减小，说明平衡正向移动。

由物质C的浓度变化可知，导致平衡正向移动的措施是从反应体系中分离出了产物C。

（5）由图示可知，Ⅱ→Ⅲ平衡正向移动，由于正反应是放热反应，故Ⅱ→Ⅲ是降温过程，即T2＞T3。

10.（2020·盐城高二下学期第一次月考）Ⅰ.工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下：

6H2（g）＋2CO2（g）CH3OCH3（g）＋3H2O（g）　ΔH＜0。

升高温度，该反应的化学平衡移动后达到新的平衡时，CH3OCH3的产率将________（填“变大”“变小”或“不变”，下同），混合气体的平均相对分子质量将________。

Ⅱ.某科研小组欲研究在其他条件不变的情况下，改变起始氧气的物质的量对合成新型硝化剂的反应4NO2（g）＋O2（g）2N2O5（g）　ΔH＜0的影响，其曲线如图所示，图中φ（N2O5）表示N2O5的体积分数。

（1）图中T1和T2的关系是T1________T2（填“＞”“＜”或“＝”）。

（2）比较a、b、c三点所处的平衡状态，反应物NO2的转化率最大的是______（填字母）。

（3）若容器体积为1L，n＝1mol，NO2的转化率为50%，则在T2条件下，此反应的化学平衡常数K＝________。

【参考答案】:

Ⅰ.变小　变小　Ⅱ.

（1）＞　

（2）c　（3）0.125

【试题解析】:

Ⅰ.温度升高，化学平衡逆向移动，CH3OCH3的产率变小；逆反应是气体分子数增加的反应，升高温度气体的物质的量增大，气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量将变小。

Ⅱ.

（1）图中T1→T2时，φ（N2O5）增加，平衡向放热的正反应方向移动，则T1＞T2。

（2）起始时，n（O2）越大，NO2的转化率越大。

（3）b点时N2O5的体积分数最大，则此点通入O2、NO2的物质的量之比与化学方程式中对应的化学计量数之比相等，即通入4molNO2，列三段式可计算该反应的化学平衡常数。