2.2.5化学平衡图像（讲义）-2024-2025学年高二化学同步教学课件+讲义（人教版2019选择性必修1）

第二节化学平衡（5）化学平衡图像 【学习目标】 1、能根据速率时间图像判断条件的改变以及平衡移动的方向 2、能根据百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像判断反应吸放热和方程式两边气体系数的关系 【探索新知】 一、化学平衡图像的类型与解题方法 1、速率—时间图像(v－t图像) 此类图像定性地揭示了 v(正)、v(逆)随时间而变化的规律，体现了平衡的“动、等、变”等基本特征以及平衡移动（“变”）方向等。 ①“渐变”类v－t图像 如右图所示，v′(正)突变，而 v′(逆)渐变，t1 时刻图像中有一条线是连续的，且 v′(正)＞v′(逆)，说明 t1 时刻改变的条件是 ，使 v′(正)突变，平衡 移动。 请同学们自行分析上述三幅图像，t1时改变的条件分别是什么？平衡如何移动？ 图①：t1时v′(正)突然减小，v′(逆)逐渐减小；v′(逆)＞v′(正)，t1时 ，平衡向 移动 图②：t1时v′(正)逐渐增大，v′(逆)突然增大；v′(逆＞v′(正)，t1时 ，平衡向 移动 图③：t1时v′(逆)突然减小，v′(正)逐渐减小；v′(正)＞v′(逆)，t1时 ，平衡向 移动 【小结】 由以上分析可知，判断平衡移动方向，是根据v′(正)与v′(逆)的相对大小，若v′(正)＞v′(逆)，则平衡 ，若v′(正)<v′(逆)，则平衡 。 ②“断点”类v­t图像：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1 分析：上述图①图②，t1时刻v′(正) ，v′(逆)都增大，说明改变的条件只能是： （速率始终跟着条件走——即条件变好，速率增大，条件变差，速率减小）。 图①，平衡 移动，若改变的条件为升温，则ΔH 0;若改变的条件为加压，则：m＋n p＋q。 图②，平衡 移动，若改变的条件为升温，则ΔH 0;若改变的条件为加压，则：m＋n p＋q。 请同学们自行分析图③和图④ 上述图③图④，t1时刻v′(正) ，v′(逆)都减小，说明改变的条件只能是： 。 图③，平衡 移动，若改变的条件为降温，则ΔH 0;若改变的条件为减压，则：m＋n p＋q。 图④，平衡 移动，若改变的条件为降温，则ΔH 0;若改变的条件为减压，则：m＋n p＋q。 ③“平台”类v­t图像 对于任意反应：aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) 如图所示， 图像中 v(正)、v(逆)都是突然增大，且增大的程度相同， t1 时刻，图像中出现了“平台”，化学平衡不发生移动，原因是 ， 改变的条件可能是 ，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化（即a+b = c+d）的反应， 压强。 【总结】对于速率—时间图像(v－t图像)，有如下重要规律： 1、看图像是向上移还是向下移： 上移则速率 ——条件变好（升温或加压） 下移则速率 ——条件变差（降温或减压） 2、 比较v(正)、v(逆)的大小：判断移动方向: 若v(正) v(逆)则平衡正向移动, 若v(正) v(逆)则平衡不移动，若v(正) v(逆)则平衡逆向移动。 【课堂练习1】 1、如图是可逆反应A＋2B2C＋3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。由此可推断下列说法正确的是(　) A．正反应是放热反应 B．D可能是气体 C．逆反应是放热反应 D．A、B、C、D均为气体 2、在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然改变的条件可能是(　　) A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度 C．降低体系温度 D．增大容器的体积 3、密闭容器中发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH<0，根据v­t图像，回答下列问题： (1)下列时刻所改变的外界条件是t1__________________；t3________________；t4_____________ (2)反应速率最快的时间段是_______ (3)下列措施能增大正反应速率的是_______ A．通入A(g)　　　　　B．分离出C(g) C．降温 D．增大容器容积 2、含量-时间-温度（压强）图 此类图像表示的是不同的温度或压强下反应物或生成物的物质的量（体积）分数或转化率的变化过程，包含达到平衡所需的时间和不同温度（压强）下的平衡状态的物质的量分数比较等信息，由图像可以判断 T1、T2 或 P1、P2 的大小，再判断反应的ΔH （是吸热反应还是放热反应）或气体物质的化学计量数之间关系（气体体积增大还是缩小的反应） (1)解题方法 斜率即速率，平台即平衡：在化学平衡图像中，斜率的绝对值越大表示 ，曲线表示的 ，平台表明反应达到平衡后 或者 。 以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 T2曲线斜率大，表示T2>T1，从T2到T1，可以理解为降低温度生成物的百分含量增多，即是：降低温度平衡 ，因此正反应是 ，ΔH 0. P1曲线斜率绝对值大，表示P1>P2，从P2到P1，可以理解为 反应物的百分含量增多，即是：增大压强平衡 ，因此逆反应是 的反应即（m+n <p+q），则正反应是 的反应. 例题：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例，其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量，请分析下列各图像中ΔH与0的关系以及m+n 与p+q的大小关系 T2 T1，ΔH>0 P2 _P1，m+n_ _p+q T2_ __T1，ΔH_ 0 P2_ _P1，m+n_ p+q练习：判断由b到a改变的条件？ 【总结】仔细分析上述图像，可以发现含量-时间-温度（压强）图，有以下规律： 1、判断温度高低或者压强大小，直接看斜率大小，斜率越大，表明 或者 。 2、如果图像有交点，则ΔH 0或者m+n p+q，如果图像没有交点，则ΔH 0或者m+n p+q，如果平衡后图像重合，则是：要么 ，要么m+n=p+q时加压。 【课堂练习2】 1、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 3、百分含量(或转化率)—压强—温度图像 对于反应：aA(g)+bB(g) cC(g) (1)图像展示 (2)解题原则——“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 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 的百分含量增大，说明该反应:a+b c 例题：分析下列图像中反应热和化学计量系数关系 ①恒压线图像 m+n p+q，ΔH___0 m+n___p+q，ΔH___0 ②恒温线图像 m+n___p+q，ΔH___0 m+n___p+q，ΔH_ 0 【课堂练习3】 1、反应mX(g)nY(g)＋pZ(g)　ΔH，在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(　) A．该反应的ΔH＞0 B．m＜n＋p C．B、C两点化学平衡常数：KB＞KC D．A、C两点的反应速率v(A)＜v(C) 2、在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol· L－1 CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是(　　) A．上述反应的ΔH<0 B．压强：p4>p3>p2>p1 C．1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64 D．压强为p4时，在y点：v正>v逆 4、其他图像 (1)百分含量—压强图像或百分含量温度图像 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，因此压强增大，A的百分含量增大，说明增大压强，平衡逆向移动，即：m+n＜p+q；L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆；EF两点的反应速率：vE＜vF (2)凹凸型图像——全程百分含量—压强图像或全程百分含量温度图像 图像表示：在不同温度下，进行着无数组实验（每个温度对应一组实验），反应相同的时间。 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如左图)；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 ，故正反应ΔH 0。即M点前由 决定百分含量，M点后由 决定百分含量。易错提醒：以上结论没有考虑催化剂影响，如果使用了催化剂，图②M点后也可能是催化剂失去活性所致。 （3）全程速率—时间图 ①Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化如图所示。 AB段： BC段： ②H2C2O4溶液中加入酸性KMnO4溶液，随着反应的进行，反应速率随时间的变化如图所示 反应方程式 2KMnO4 +5H2C2O4 +3H2SO4 = AB段：反应产生的： BC段：随着反应的进行， 【课后练习】 1、     ，一定条件下CO与H2O(g)反应的v-t图像如下。30min、40min时分别只改变一个条件。下列说法错误的是 A．30min时，降低体系压强 B．40min时，增加或的浓度 C．平衡常数： D．CO转化率： 2、在容积不变的密闭容器中，一定量的SO2和O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，温度分别为T1和T2时，SO3的体积分数随时间的变化如图所示，平衡时体系的压强分别为p1、p2。下列说法正确的是 A．T1＞T2 B．该反应的ΔH＞0 C．p1＜p2 D．若T1、T2时该反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2 3、一定条件下，分别向等体积的密闭容器中充入反应气：①恒温条件充入4molX和2molY；②恒温条件下充入2molZ；③绝热条件下充入2molZ。组反应气发生反应： ，测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．曲Ⅱ对应实验① B．正反应为吸热反应 C．气体的总物质的量： D．c点平衡常数比b点平衡常数大 4、利用合成甲醇也是有效利用资源的重要途径。将原料气充入某一恒容密闭容器中，只发生  ，在不同催化剂作用下，反应tmin时的转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．使用催化剂1时，d点已达到平衡 B．温度下的平衡常数小于温度下的平衡常数 C．若a点时，，则此条件下反应已达到最大限度 D．c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低 5、在恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和，发生反应：，测得平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。下列说法错误的是 A．该反应的 B．压强： C．A、B、D三点的平衡常数关系为： D．压强为、温度为300℃的条件下，C点 6、温度为T ℃，向体积不等的密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol，发生反应：。反应相同时间，测得各容器中的转化率与容器体积的关系如图所示()。下列说法正确的是 A．对c点容器加压，缩小容器体积，则此时 B．T ℃时，a、b两点时反应的平衡常数 C．向a点体系中充入一定量，达到新平衡时，转化率将减小 D．图中c点所示条件下 7、用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图： （1）c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)______v正(d)(填“＞”“＝”或“＜”，下同)。 （2）b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为________。 （3）T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是________________ _______________________________________________________________________________。 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二节化学平衡（5） 化学平衡图像 【学习目标】 1、能根据速率时间图像判断条件的改变以及平衡移动的方向 2、能根据百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像判断反应吸放热和方程式两边气体系数的关系 【探索新知】 一、化学平衡图像的类型与解题方法 1、速率—时间图像(v－t图像) 此类图像定性地揭示了 v(正)、v(逆)随时间而变化的规律，体现了平衡的“动、等、变”等基本特征以及平衡移动（“变”）方向等。 ①“渐变”类v－t图像 如右图所示，v′(正)突变，而 v′(逆)渐变，t1 时刻图像中有一条线是连续的，且 v′(正)＞v′(逆)，说明 t1 时刻改变的条件是 增大反应物的浓度 ，使 v′(正)突变，平衡正反应方向 移动。 请同学们自行分析上述三幅图像，t1时改变的条件分别是什么？平衡如何移动？ 图①：t1时v′(正)突然减小，v′(逆)逐渐减小；v′(逆)＞v′(正)，t1时减小反应物的浓度平衡向逆反应方向移动 图②：t1时v′(正)逐渐增大，v′(逆)突然增大；v′(逆＞v′(正)，t1时增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动 图③：t1时v′(逆)突然减小，v′(正)逐渐减小；v′(正)＞v′(逆)，t1时减小生成物的浓度平衡向正反应方向移动 【小结】 由以上分析可知，判断平衡移动方向，是根据v(正)与v(逆)的 相对大小，若v(正)＞v(逆)，则平衡正向移动，若v(正)<v(逆)，则平衡逆向移动。 ②“断点”类v­t图像：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1 分析：上述图①图②，t1时刻v′(正) ，v′(逆)都增大，说明改变的条件只能是：升温或者加压（速率始终跟着条件走——即条件变好，速率增大，条件变差，速率减小）。 图①，平衡正向移动，若改变的条件为升温，则ΔH>0;若改变的条件为加压，则：m＋n >p＋q。 图②，平衡逆向移动，若改变的条件为升温，则ΔH<0;若改变的条件为加压，则：m＋n <p＋q。 请同学们自行分析图③和图④ 上述图③图④，t1时刻v′(正) ，v′(逆)都减小，说明改变的条件只能是：降温或者减压。 图③，平衡正向移动，若改变的条件为降温，则ΔH<0;若改变的条件为减压，则：m＋n < p＋q。 图④，平衡逆向移动，若改变的条件为降温，则ΔH> 0;若改变的条件为减压，则：m＋n > p＋q。 ③“平台”类v­t图像 对于任意反应：aA(g) + bB(g) cC(g) + dD(g) 如图所示， 图像中 v(正)、v(逆)都是突然增大，且增大的程度相同， t1 时刻，图像中出现了“平台”，化学平衡不发生移动，原因是v′(正)＞v′(逆) ， 改变的条件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（即a+b = c+d）的反应， 增大 压强。 【总结】对于速率—时间图像(v－t图像)，有如下重要规律： 1、看图像是向上移 还是向下移： 上移则速率 增大 ——条件变好（升温或加压） 下移则速率 减小 ——条件变差（降温或减压） 2、 比较v(正)、v(逆)的大小：判断移动方向: 若v(正) > v(逆)则平衡正向移动, 若v(正) = v(逆)则平衡不移动，若v(正) < v(逆)则平衡逆向移动。 【课堂练习1】 1、如图是可逆反应A＋2B2C＋3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。由此可推断下列说法正确的是(　) A．正反应是放热反应 B．D可能是气体 C．逆反应是放热反应 D．A、B、C、D均为气体 A。解析：降温后v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应放热；加压后v″正＞v″逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应气体体积减小，则D不可能是气体。 2、在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然改变的条件可能是(　　) A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度 C．降低体系温度 D．增大容器的体积 C。解析：从图像可以看出：改变条件后，反应速率与原平衡速率出现断点且低于原平衡反应速率，说明改变的条件可能是降低温度或减压。从改变条件后的v′正与v′逆的大小关系，可得出化学平衡正向移动。降低温度，该平衡正向移动，必有v′正>v′逆，故选C。 3、密闭容器中发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH<0，根据v­t图像，回答下列问题： (1)下列时刻所改变的外界条件是t1__________________；t3________________；t4_____________ (2)反应速率最快的时间段是_______ (3)下列措施能增大正反应速率的是_______ A．通入A(g)　　　　　B．分离出C(g) C．降温 D．增大容器容积 (1)升高温度　加入催化剂　减小压强　(2)t3～t4　(3)A 解析：(1)t1时刻，改变条件，v′正、v′逆均增大，且v′逆>v′正，平衡逆向移动，说明改变的条件是升高温度。t3时刻，改变条件，v″正、v″逆同等程度增大，且该反应是反应前后气体物质的量不相等的反应，故改变的条件是加入催化剂。t4时刻，改变条件，v正、v逆均减小，且v逆>v正，平衡逆向移动，说明改变的条件是减小压强。 (2)t3～t4时间段内，反应使用催化剂，由图像可知该时间段内反应速率最快。 (3)降温、增大容器容积均会使正、逆反应速率减小；分离出C(g)时，v正不变，v逆减小，随着反应的进行v正会减小，通入A(g)，反应物的浓度增大，v正增大。 2、含量-时间-温度（压强）图 此类图像表示的是不同的温度或压强下反应物或生成物的物质的量（体积）分数或转化率的变化过程，包含达到平衡所需的时间和不同温度（压强）下的平衡状态的物质的量分数比较等信息，由图像可以判断 T1、T2 或 P1、P2 的大小，再判断反应的ΔH （是吸热反应还是放热反应）或气体物质的化学计量数之间关系（气体体积增大还是缩小的反应） (1)解题方法 斜率即速率，平台即平衡：在化学平衡图像中，斜率的绝对值越大表示速率越大，曲线表示的温度较高或压强较大，平台表明反应达到平衡后转化率或者百分含量。 以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 T2曲线斜率大，表示T2>T1，从T2到T1，可以理解为降低温度生成物的百分含量增多，即是：降低温度平衡正向移动，因此正反应是放热反应，ΔH<0. P1曲线斜率绝对值大，表示P1>P2，从P2到P1，可以理解为增大压强反应物的百分含量增多，即是：增大压强平衡逆向移动，因此逆反应是气体体积减小的反应即（m+n <p+q），则正反应是气体体积增大的反应. 例题：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例，其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量，请分析下列各图像中ΔH与0的关系以及m+n 与p+q的大小关系 T2>T1，ΔH>0 P2_<_P1，m+n_>_p+q T2__>__T1，ΔH__<_0 P2_<_P1，m+n_<_p+q练习：判断由b到a改变的条件？ 答案：a曲线使用催化剂或加压(m+n=p+q） 【总结】仔细分析上述图像，可以发现含量-时间-温度（压强）图，有以下规律： 1、判断温度高低或者压强大小，直接看斜率大小，斜率越大，表明温度越高或者压强越大。 2、如果图像有交点，则ΔH < 0或者m+n < p+q，如果图像没有交点，则ΔH>0或者m+n_>_p+q，如果平衡后图像重合，则是：要么使用催化剂，要么m+n=p+q时加压。 【课堂练习2】 1、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 D。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，说明升温平衡向正反应方向移动，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，所以逆向为缩体，即m＋n＜p。 3、百分含量(或转化率)—压强—温度图像 对于反应：aA(g)+bB(g) cC(g) (1)图像展示 (2)解题原则——“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，说明该反应:a+b > c 例题：分析下列图像中反应热和化学计量系数关系 ①恒压线图像 m+n_>__p+q，ΔH_>__0 m+n__>_p+q，ΔH_>__0 ②恒温线图像 m+n_>__p+q，ΔH_<__0 m+n__>_p+q，ΔH__<_0 【课堂练习3】 1、反应mX(g)nY(g)＋pZ(g)　ΔH，在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是(　C　) A．该反应的ΔH＞0 B．m＜n＋p C．B、C两点化学平衡常数：KB＞KC D．A、C两点的反应速率v(A)＜v(C) C。解析：由图可知温度升高，Y的体积分数增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应；增大压强，Y的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则m＜n＋p；对吸热反应来说，温度升高，K增大，KB＜KC; A、C两点温度相同，C点压强大，则C点的速率大于A点。 2、在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol· L－1 CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是(　　) A．上述反应的ΔH<0 B．压强：p4>p3>p2>p1 C．1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64 D．压强为p4时，在y点：v正>v逆 A。解析：p1、p2、p3、p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH>0，A项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强p4>p3>p2>p1，B项正确；压强为p4、温度为1 100 ℃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c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，即平衡常数K＝≈1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆，D项正确。 4、其他图像 (1)百分含量—压强图像或百分含量温度图像 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，因此压强增大，A的百分含量增大，说明增大压强，平衡逆向移动，即：m+n＜p+q；L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正>v逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆；EF两点的反应速率：vE＜vF (2)凹凸型图像——全程百分含量—压强图像或全程百分含量温度图像 图像表示：在不同温度下，进行着无数组实验（每个温度对应一组实验），反应相同的时间。 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如左图)；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，故正反应ΔH＜0。即M点前由速率决定百分含量，M点后由平衡决定百分含量。易错提醒：以上结论没有考虑催化剂影响，如果使用了催化剂，图②M点后也可能是催化剂失去活性所致。 （3）全程速率—时间图 ①Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化如图所示。 AB段：Zn与盐酸反应是放热反应，随着反应进行，溶液的温度升高，化学反应速率逐渐增大。 BC段： 随着反应的进行，盐酸浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小。 ②H2C2O4溶液中加入酸性KMnO4溶液，随着反应的进行，反应速率随时间的变化如图所示 反应方程式 2KMnO4 +5H2C2O4 +3H2SO4 = K2SO4 +MnSO4 +10CO2 ↑+8H2O AB段：反应产生的Mn2＋对该反应起催化作用 BC段：随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，化学反应速率逐渐减小 【课堂练习4】 1、下列叙述与下图相对应的是(　　) A．对于达到平衡状态的N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动 B．由图②可知，p2＞p1，T1＞T2满足反应：2A(g)＋B(g)2C(g)　ΔH＜0 C．图③表示的反应方程式为2A===B＋3C D．对于反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＜0，图④y轴可以表示Y的百分含量 B。解析：图①，如果在t0时刻充入了一定的NH3，逆反应速率瞬间增大，正反应速率瞬间不变，v正应与平衡点相连，A错误；增大压强，反应速率增大，升高温度，反应速率增大，故先达到平衡，由先拐先平知p2＞p1，T1＞T2，压强增大平衡正向进行，C的百分含量增大，图像符合，温度越高，C%含量减小，升温平衡逆向进行，图像符合，B正确；从图像可知到t1时刻，A的浓度减少：(2.0－1.2)mol·L－1＝0.8 mol·L－1，B的浓度增加0.4 mol·L－1，C的浓度增加1.2 mol·L－1，反应为可逆反应，根据浓度变化之比等于化学计量数之比，确定化学反应方程式为2AB＋3C，C错误；从图像可知，温度T升高，y降低。而对于反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＜0，升高温度，平衡左移，Y的百分含量升高，故y不能表示Y的百分含量，D错误。] 2、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，得到如图所示变化规律(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　　　　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　　　　D A．反应Ⅰ：ΔH>0，p2>p1 B．反应Ⅱ：ΔH<0，T1>T2 C．反应Ⅲ：ΔH>0，T2<T1或ΔH<0，T2<T1 D．反应Ⅳ：ΔH<0，T2>T1 B。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错误；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T2<T1，故C错误；由反应Ⅳ的图知，若T2>T1，则该反应的正反应是吸热反应，即ΔH>0，D错误。 【课后练习】 1、     ，一定条件下CO与H2O(g)反应的v-t图像如下。30min、40min时分别只改变一个条件。下列说法错误的是 A．30min时，降低体系压强 B．40min时，增加或的浓度 C．平衡常数： D．CO转化率： 【答案】D 【解析】A．由题干图像可知，30min时改变条件后，正逆反应速率同等幅度地减小，平衡不移动，根据反应前后气体的体积未改变可知，该条件为降低体系压强或者使用负催化剂，A正确； B．由题干图像可知，40min时改变条件后，逆反应速率突然增大，而后正反应速率逐渐增大，故该条件为增大生成物浓度即增加或的浓度，B正确； C．由A、B分析可知，30min和40min时均为改变反应容器的温度，温度不变，平衡常数不变，故平衡常数：，C正确； D．由A、B分析可知，30min时改变条件平衡不移动，而40min时改变条件后平衡逆向移动，CO的转化率减小，即CO转化率：，D错误； 故选D。 2、在容积不变的密闭容器中，一定量的SO2和O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，温度分别为T1和T2时，SO3的体积分数随时间的变化如图所示，平衡时体系的压强分别为p1、p2。下列说法正确的是 A．T1＞T2 B．该反应的ΔH＞0 C．p1＜p2 D．若T1、T2时该反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2 【答案】C 【解析】由图可知，T2条件下反应先达到平衡，说明温度T2大于T1，T2条件下反应达到平衡时的三氧化硫体积分数小于T1，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应。 A项，由分析可知，温度T2大于T1，错误；B项，由分析可知，该反应为放热反应，反应的焓变ΔH小于0，错误；C项，由分析可知，升高温度，平衡向逆反应方向移动，气体的物质的量增大，由理想气体状态方程可知，平衡时体系的压强p1小于p2，正确；D项，由分析可知，升高温度，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，则平衡常数K1大于K2，错误。 3、一定条件下，分别向等体积的密闭容器中充入反应气：①恒温条件充入4molX和2molY；②恒温条件下充入2molZ；③绝热条件下充入2molZ。组反应气发生反应： ，测得实验①、②、③反应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是    A．曲Ⅱ对应实验① B．正反应为吸热反应 C．气体的总物质的量： D．c点平衡常数比b点平衡常数大 【答案】D 【分析】实验①正向进行达到平衡过程中压强减小，则曲线Ⅰ对应反应①；实验②逆向建立平衡，且与实验①最终建立的平衡等效，则曲线Ⅱ对应反应②；曲线Ⅲ对应反应③，据此解答。 【解析】A．实验①正向建立平衡状态，随反应进行体系内压强逐渐减小，曲线Ⅰ符合，故A错误； B．由曲线Ⅲ变化，反应③逆向进行气体分子数增加，但体系内压强减小，可知是温度降低导致，则正反应为放热反应，故B错误； C．由以上分析知该反应为放热反应，而反应③为绝热体系，则随反应逆向进行，反应③对应体系内温度降低，c、d两点压强相同，但c点温度低于d点，则c点气体物质的量比d点大， 故C错误； D．c点温度低，反应为放热反应，则c点平衡常数大于b，故D正确； 故选D。 4、利用合成甲醇也是有效利用资源的重要途径。将原料气充入某一恒容密闭容器中，只发生  ，在不同催化剂作用下，反应tmin时的转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．使用催化剂1时，d点已达到平衡 B．温度下的平衡常数小于温度下的平衡常数 C．若a点时，，则此条件下反应已达到最大限度 D．c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低 【答案】C 【解析】A．使用催化剂I时，CO2的转化率随温度升高先增大后减小。温度低于T4时，该反应未达平衡，温度升高，CO2的转化率随着化学反应速率增大而增大；温度高于T4时，可能是催化剂失活或活性降低，也可能是平衡逆向移动，因此d点未达到平衡，故A错误； B．升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，因此T3K的平衡常数大于T4K的平衡常数，故B错误； C．a点时，v(H2)正=3v(CH3OH)逆，则达到化学平衡状态，此时反应已达到最大限度，故C正确； D．温度高于T4时，可能是催化剂失活或活性降低，也可能是平衡逆向移动，故D错误； 故选C。 5、在恒容密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和，发生反应：，测得平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度的变化情况如图所示。下列说法错误的是 A．该反应的 B．压强： C．A、B、D三点的平衡常数关系为： D．压强为、温度为300℃的条件下，C点 【答案】D 【解析】A．图1可知升高温度，甲醇的体积分数减小，说明正反应是放热反应，所以，故A正确； B．增大压强，平衡正向移动，甲醇的体积分数增大，平衡正向移动，相同温度下，p1对应的甲醇的体积分数大于p2对应的甲醇的体积分数，所以压强：，故B正确； C．平衡常数是温度的函数，升高温度平衡逆向进行，平衡常数减小，B、D两点温度相同，A点温度最低，所以A、B、D三点的平衡常数关系为：，故C正确； D．压强为p2、温度为300℃的条件下，C点在p2曲线上方，反应逆向进行，则，故D错误； 故选D。 6、温度为T ℃，向体积不等的密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol，发生反应：。反应相同时间，测得各容器中的转化率与容器体积的关系如图所示()。下列说法正确的是 A．对c点容器加压，缩小容器体积，则此时 B．T ℃时，a、b两点时反应的平衡常数 C．向a点体系中充入一定量，达到新平衡时，转化率将减小 D．图中c点所示条件下 【答案】C 【分析】图中b点NO2的转化率最高，则温度为T℃时，b点恰好达到平衡状态，由于ab曲线上对应容器的体积逐渐增大，NO2的起始浓度逐渐减小，但浓度均大于b点，NO2的浓度越大，反应速率越大，达到平衡的时间越短，所以ab曲线上反应均达到平衡状态，反应正向是气体体积增大的反应，随着容器体积的增大，NO2的转化率逐渐增大，b点达到最大；b点以后，随着容器体积的增大，NO2的起始浓度减小，反应速率减慢，达到平衡的时间延长，所以bc曲线上反应均未达到平衡状态，由于NO2的起始浓度低，则反应正向进行。 【解析】A．在相同的反应时间内，c点对应的容器体积最大、压强最小，化学反应速率较慢，故其中二氧化氮的转化率较小，对c点容器加压，缩小容器体积，则化学反应速率加快，向正反应方向进行，此时v(逆)＜v(正），A错误； B．平衡常数只受温度影响，不受压强影响，因此，T°C时，a、b两点时反应的平衡常数Ka=Kb，B错误； C．向a点体系中充入一定量NO2，相当于在原平衡的基础上增大压强（因为另一反应物是固体），化学平衡向逆反应方向移动，则达到新平衡时，NO2转化率将减小，C正确； D．由分析可知，c点反应未达到平衡状态，则v(逆)≠v(正），D错误； 故选C。 7、用(NH4)2CO3捕碳的反应：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到趋势图： （1）c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)______v正(d)(填“＞”“＝”或“＜”，下同)。 （2）b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为________。 （3）T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，其原因是________________ _______________________________________________________________________________。 【答案】（1）＜　（2）Kb＞Kc＞Kd　（3）T3～T4区间，化学反应已达到平衡，由于正反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，不利于CO2 的捕获 【解析】（1）温度越高，反应速率越快，d点温度高，则c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)＜v正(d)。 （2）根据图像，温度为T3时反应达平衡，此后温度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移动，说明正反应是放热反应，则Kb＞Kc＞Kd。 7 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$