微专题突破3 化学平衡图像(word教参)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

（见学生用书P46） 【例题】（2021·湖南卷）（多选）已知：A（g） ＋2B（g） 3C（g）　ΔH ＜ 0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1时达到平衡状态Ⅰ，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（　　） A.容器内压强不变，表明反应达到平衡 B. t2时改变的条件：向容器中加入C C.平衡时A的体积分数φ：φ（Ⅱ）＞φ（Ⅰ） D.平衡常数K：K（Ⅱ）＜K（Ⅰ） 答案　BC　 解析　容器内发生的反应为A（g）＋2B（g）3C（g），该反应是气体分子数不变的可逆反应，所以在恒温恒容条件下，气体的压强始终保持不变，则容器内压强不变，不能说明反应达到平衡状态，A项错误； t2～t3过程中，t2时，v正瞬间不变，平衡过程中不断增大，则说明反应向逆反应方向移动，且不是“突变”图像，属于“渐变”过程，所以排除温度与催化剂等影响因素，改变的条件为：向容器中加入C，B项正确；最初加入体系中的A和B的物质的量的比值为1∶3，当向体系中加入C时，平衡逆向移动，最终A和B各自物质的量增加的比例为1∶2，因此平衡时A的体积分数φ（Ⅱ）＞φ（Ⅰ），C项正确；平衡常数K与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，D项错误；故选BC。 1.速率—时间图像（v－t图像） [解题策略]　Ⅰ. v正突变，v逆渐变，且v正＞v逆，说明是增大了反应物的浓度，使v正突变，且平衡正向移动。 Ⅱ. v正、v逆都突然减小，且v正＞v逆，说明平衡正向移动，该反应的正反应可能是放热反应或气体体积增大的反应，改变的条件可能是降温或减压。 Ⅲ. v正、v逆都突然增大，且增大程度相同，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体积不变的反应压缩体积（即增大压强）。 2.百分含量（或转化率）—时间—温度（或压强）图像 [解题策略]　“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，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）。 Ⅰ.表示T2＞T1，正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动。 Ⅱ.表示p2＞p1，反应物A的转化率减小，说明正反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动。 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使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体体积不变的可逆反应，a增大了压强（即压缩体积）。 3.百分含量（或转化率）—温度（压强）图像 [解题策略]　“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。 如图Ⅰ中确定压强为105 Pa或 107 Pa，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，作横轴的垂线，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，增大压强，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体体积减小的反应。同理分析图Ⅱ。 1.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. t4～t5时间内转化率最低 B. t3时降低了温度 C. t5时降低了温度 D. t2时加入了催化剂 答案　D　 解析　t1时刻达到平衡，t2时刻改变条件后反应速率增大，但平衡未移动，该反应为分子数减小的反应，若压强改变，则平衡将移动，所以该时刻改变条件为使用催化剂，D项正确；t3时刻改变条件后正逆反应速率减小，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移动，t4时刻达到平衡；t5时刻改变条件后正逆反应速率增大，且v（正）＜v（逆），平衡逆向移动，t6时刻达到平衡。通过分析可知，t3时刻和t5时刻反应逆向移动，转化率降低，t6时刻转化率最低，A项错误；该反应为放热反应，t3时刻若降低温度平衡正向移动，则v（正）＞v（逆），B项错误；t5时刻升高温度平衡逆向移动，v（正）＜v（逆），C项错误。 2.下列图示与对应的叙述相符的是（　　） 图1　图2 图3　图4 A.图1表示反应：mA（s）＋nB （g） pC（g） ΔH＞0，在一定温度下B的百分含量与压强变化的关系如图所示，则x点正反应速率小于逆反应速率 B.图2是可逆反应：A（g）＋B （s） C（s）＋ D（g） ΔH＞0的速率时间图像，在t1时刻改变条件只能是加入催化剂 C.图3表示对于化学反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），反应相同时间，A的百分含量与温度（T）的变化情况，则该反应的ΔH＜0 D.图4所示图中的阴影部分面积的含义是该物质物质的量的变化量 答案　C　 解析　图像中的曲线为平衡线，根据图像，x点没有达到平衡，在等压下，需要降低B的百分含量，才能达到平衡，反应向正反应方向进行，即正反应速率大于逆反应速率，A项错误；t1时刻改变因素，只提高反应速率，平衡没有移动，因为B、C的状态为固体，A、D为气态，且A、D系数相等，因此t1时刻还可能增大压强，B项错误；A为反应物，根据图像，M为平衡点，M点右侧，随温度升高，A％增大，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，该反应的正反应为放热反应，即ΔH＜0，C项正确；根据反应速率的定义，阴影部分面积的含义是该物质物质的量浓度的变化量，即（v正－v逆）与时间的乘积，D项错误。 3.已知气相直接水合法制取乙醇的反应为H2O（g）＋C2H4（g） CH3CH2OH（g）。在容积为3 L的密闭容器中，当n（H2O）∶n（C2H4）＝1∶1时，乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系如下图所示： 下列说法正确的是（　　） A. a、b两点平衡常数：Kb＝Ka B.压强大小顺序： p1＞p2＞p3 C.当混合气的密度不变时反应达到了平衡 D.其他条件不变，降低起始投料，可提高乙烯转化率 答案　A　 解析　a、b点温度相同，则a、b两点平衡常数相等即Ka＝Kb，A项正确；该反应为气体体积减小的反应，增大压强乙烯的转化率增大，则压强大小顺序：p1＜p2＜p3，B项错误；混合气体的质量、体积均不变，则密度始终不变，不能判定平衡状态，C项错误；其他条件不变，降低起始投料，相当于减小H2O（g）的浓度，平衡了逆向移动，乙烯转化率降低，D项错误。 4.可逆反应mA（g）＋nB（s）rC（g）＋qD（g）在反应过程中，其他条件不变，D的体积百分 含量和温度T或压强p关系如图所示，下列叙述中正确的是（　　） 　　 A.温度降低，化学平衡向正反应方向移动 B.使用催化剂，D的物质的量分数增加 C.化学方程式系数m＋n ＝ r＋q D.物质B的颗粒越小，反应越快，有利于平衡向正反应方向移动 答案　A　 解析　由左图知，温度T2先到达平衡，故T2＞T1，升高温度，D％减小，则平衡向逆反应移动，A项正确；使用催化剂，缩短到达平衡时间，平衡不移动，D％的不变，B项错误；由右图可知，压强为p2先到达平衡，故p2＞p1，增大压强，D％不变，则平衡不移动，反应中B为固体，故m＝r＋q，C项错误；B为固体，物质B的颗粒越小，接触面积越大，反应越快，但对平衡移动没有影响，D项错误。 （见学生用书P48） 1.（勒夏特列原理的应用）下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（　　） A.氢气、氯气、氯化氢在气体组成的平衡体系加压后颜色变深 B.实验室可以用排饱和食盐水的方法收集氯气 C.打开啤酒瓶盖，逸出大量气泡 D.工业上利用H2和N2在高压环境下进行合成氨反应 答案　A　 解析　加压后平衡不移动，但体积缩小，浓度增大，体系颜色变深，故不能用勒夏特列原理解释，A符合题意；氯化钠在溶液中完全电离，所以饱和食盐水中含有大量的氯离子，氯气溶于水的反应是一个可逆反应，由于饱和食盐水中含有大量的氯离子，相当于氯气溶于水的反应中增加了大量的生成物氯离子，根据勒夏特列原理平衡向逆反应方向移动，氯气溶解量减小，所以可以用勒夏特列原理解释，B不符合题意；啤酒瓶中存在平衡H2CO3H2O＋CO2 ，打开汽水瓶时，压强降低，平衡向生成二氧化碳方向移动，可以用勒夏特列原理解释，C不符合题意；合成氨正反应气体体积减小，加压平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释，D不符合题意。 2.（化学平衡移动的影响因素）在密闭容器中发生反应：H2S（g）＋CO（g）COS（g）＋H2（g）ΔH＜0。达到平衡后，改变下列条件能使v正＜v逆的是（　　） A.增大压强 B.升高温度 C.增大CO浓度 D.加入催化剂 答案　B　 解析　该反应为气体体积不变的反应，增大压强，正、逆反应速率以相同倍数增大，化学平衡不移动，v正＝v逆，A项错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，v正＜v逆，B项正确；增大反应物CO浓度，平衡向正反应方向移动，v正＞v逆，C项错误；加入催化剂，正、逆反应速率以相同倍数增大，化学平衡不移动，v正＝v逆，D项错误。 3.（化学平衡移动的判断）光气又称碳酰氯，有剧毒，可发生反应COCl2（g）CO（g）＋Cl2（g）。在一密闭容器中发生该反应，达到平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，下列说法正确的是（　　） A.平衡向逆反应方向移动 B. Cl2的质量分数减小 C. COCl2的平衡转化率减小 D.反应的平衡常数不变 答案　D　 解析　反应COCl2（g）CO（g）＋Cl2（g）是气体体积增大的反应，减小压强平衡正向移动。达到平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，相当于减小压强，平衡向正反应方向移动，Cl2的质量分数增大，COCl2的平衡转化率增大，A、B、C项错误；温度不变，反应的平衡常数不变，D项正确。 4.（化学平衡图像分析）在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（s） ΔH＜0，在其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析不正确的是（　　） Ⅰ　Ⅱ Ⅲ　Ⅳ A.图Ⅰ表示增加反应物浓度对该平衡的影响 B.图II可表示减小压强对该平衡的影响 C.图III表示温度对该平衡的影响，温度：乙＞甲 D.图Ⅳ表示催化剂对该平衡的影响，反应速率：甲＞乙 答案　A　 解析　增大反应物浓度的瞬间，逆反应速率不变，A项错误；反应前后气体分子数不变，压强变化不影响平衡移动，减小压强正、逆反应速率同等程度减慢，B项正确；先拐先平数值大，说明乙的温度高于甲，升温平衡逆向移动，A的转化率降低，C项正确；催化剂不影响平衡移动，可以缩短反应达到平衡所用时间，D项正确。 5.（综合应用）将0.4 mol N2O4气体充入2 L固定容积的密闭容器中发生反应：N2O4（g）2NO2（g）　ΔH。在T1和T2时，测得NO2的物质的量随时间的变化如图所示： （1）T1时，40～80 s内用N2O4表示该反应的平均反应速率为　　　　mol·L－1·s－1。 （2）ΔH　　　　0（填“＞”“＜”或“＝”）。 （3）改变条件重新达到平衡时，要使减小，可采取的措施有　　　　（填字母，下同）。 A.增大N2O4的起始浓度 B.升高温度 C.向混合气体中通入NO2 D.使用高效催化剂 （4）在温度为T3、T4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　　　　。 A. A、C两点的反应速率：A＞C B. A、B两点N2O4的转化率：A＞B C. A、C两点气体的颜色：A深，C浅 D.由A点到B点，可以用加热的方法 解析　（1）T1时，40～80 s内，v（N2O4）＝v（NO2）＝×＝0.001 25 mol·L－1·s－1。（2）由题图可知，T1比T2先达到平衡状态，所以T1＞T2，由于T1平衡时n（NO2）比T2平衡时n（NO2）大，故升高温度，平衡向生成NO2的方向移动，即向吸热反应方向移动，所以ΔH＞0。（3）A项，增大N2O4的起始浓度相当于增大压强，平衡向左移动，减小；B项，升高温度，平衡向右移动，增大；C项，通入NO2相当于增大压强，平衡向左移动，减小；D项，使用高效催化剂，平衡不移动，不变。（4）A项，由题图可知，A、C两点平衡时温度相同，C点对应压强大，反应速率大；B项，由题图可知，A、B两点平衡时压强相同，温度不同，A点NO2的体积分数大于B点，而反应N2O4（g）2NO2（g）　ΔH＞0，温度升高，平衡向右移动，NO2的体积分数增大，温度T4＞T3，N2O4的转化率A＞B；C项，由题图可知，A、C两点平衡时温度相同，C点对应压强大，NO2的浓度大，故气体颜色C点比A点深；D项，由B项分析可知，T4＞T3，故由A点到B点需要降低温度。 答案：（1）0.001 25　（2）＞　（3）AC　（4）B 学科网（北京）股份有限公司 $$