内容正文:
2.2 化学平衡
第3课时 化学平衡图像
1.掌握化学平衡图像的“五看”分析方法(看面、看线、看点、看辅助线、看定量关系),能准确提
取各类平衡图像中的化学信息。
2.能识别速率-时间()、浓度-时间()、转化率/物质百分含量-时间、转化率/物质百
分含量-温度-压强等常见平衡图像类型,熟练运用“先拐先平数值大”“定一议二”等解题技巧。
3.能结合图像特征分析浓度、温度、压强、催化剂等外界条件对化学平衡的影响,推导反应焓变、反应前后气体计量数关系(与的大小),准确判断平衡移动方向。
重点:1.化学平衡图像的“五看”分析方法;
2.各类常见平衡图像的判据,外界条件对化学平衡影响的图像规律应用。
难点:1.多变量(温度、压强同时存在)平衡图像的信息提取与分析;
2.结合图像综合推导平衡移动方向、反应特征,陌生平衡图像的问题解决。
1.坐标型图像分析思路
(1)找“重点”——起点、拐点、终点、交点、突变点等
借助“重点”中的有效信息,能够快速找到图像解题思路,突破图像分析难点。
(2)看变化——线的走向与斜率大小
①线的走向:随着横坐标自变量的增大,纵坐标因变量是变大、变小或不变。例如,当纵坐标表示的物理量是速率、物质的量浓度、物质的量、转化率、体积分数时,图像中出现一条水平直线,则该反应达到化学平衡状态。
②斜率大小:斜率是化学平衡图像曲线中一个重要的参数。图像中通常对比两条不同曲线的斜率,或者比较同一条曲线不同时刻的斜率变化来判断反应改变的外界条件。
(3)想规律——化学反应规律和化学平衡
结合影响化学反应速率的因素及勒夏特列原理,控制变量分析图像。
2.一定条件下,A(g)+B(g) C(g) ΔH<0,达到平衡后根据下列图像判断:
(1)升高温度,达到新平衡的是______________(填“A”“B”“C”“D”或“E”,下同),新平衡中C的体积分数______________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(2)增大容器容积,达到新平衡的是____________________________,A的转化率______________。
(3)减少C的量,达到新平衡的是______________。
(4)增加A的量,达到新平衡的是______________,此时B的转化率 ______________,A的转化率______________。
(5)使用催化剂,达到新平衡的是______________,C 的质量分数______________。
【答案】(1) B 减小
(2) C 减小
(3)E
(4) A 增大 减小
(5) D 不变
【详解】(1)升高温度时,正、逆反应速率都会瞬间增大(速率出现突变,高于原平衡的速率);由于正反应放热,升温会使平衡向逆反应方向移动,因此逆反应速率增大的幅度大于正反应速率,对应图像为B;平衡逆向移动后,生成物C的占比降低,新平衡中C的体积分数减小。
(2)增大容器容积相当于减小体系压强,正、逆反应速率都会瞬间减小(速率出现突变,低于原平衡的速率);该反应正反应气体分子数减少,减压会使平衡向逆反应方向移动,因此逆反应速率减小的幅度小于正反应速率,对应图像为C;平衡逆向移动后,A的消耗占比降低,A的转化率减小。
(3)减少生成物C的瞬间,逆反应速率会突然降低,正反应速率此时不受影响,会在原平衡速率的基础上逐渐减小,平衡向正反应方向移动,对应图像为E。
(4)增加反应物A的瞬间,正反应速率会突然升高,逆反应速率此时不受影响,会在原平衡速率的基础上逐渐增大,平衡向正反应方向移动,对应图像为A;平衡正向移动后,B的消耗占比提升,B的转化率增大;由于A的投料增量大于其因平衡移动的消耗量,A自身的转化率减小。
(5)催化剂会同等程度地增大正、逆反应速率,改变速率后正逆速率依旧相等,平衡不发生移动,对应图像为D;平衡未移动,体系中各组分的占比不变,C的质量分数不变。
(一)课堂导入
【互动提问】同学们,咱们之前已经学习了化学平衡移动的基本原理,知道改变浓度、温度、压强可以调控平衡的移动方向。老师先问大家两个问题:第一,大家平时做平衡相关的练习题时,是不是经常遇到各种带曲线的图像,搞不清拐点、断点、曲线趋势到底对应什么条件变化?第二,如果让你当合成氨工厂的技术人员,要找到最优的生产条件提高氨的产率,难道要把所有温度、压强组合都做一遍实验吗?(留1-2分钟让学生交流发言,引导学生说出“看图像”“找规律”等答案)
【引入主题】大家说得非常对,不管是做题还是工业生产,平衡图像都是非常重要的工具:工厂的工程师靠读平衡图像就能快速锁定最优生产条件,不用反复试错降低生产成本;咱们做题时读懂平衡图像就能快速找到解题突破口。这些图像就像是平衡体系的“专属密码本”,今天咱们就一起来学习化学平衡图像的分析方法,解锁它的“阅读密码”,既能解决考试里的图像题,也能学会用图像解决实际的平衡调控问题。
(二)化学平衡图像的分析方法
任务一 我们用图像分析化学平衡状态的建立及平衡移动。
【引入】我们从最基础的图像入手,建立图像和平衡本质的关联。
【教师提问】1.化学平衡状态的本质特征和宏观特征分别是什么?
2.观察平衡建立的图像和图像,思考:拐点代表什么含义?拐点后速率、浓度保持不变说明什么?
3.时刻改变外界条件后,和不再相等,t时刻重新相等,这一过程的本质是什么?和浓度商、平衡常数的关系有什么关联?
【学生思考】小组讨论1min后派代表回答:
1.平衡本质特征是,宏观特征是各组分浓度、百分含量等保持不变。
2.拐点代表反应达到平衡,拐点后物理量不变说明反应处于平衡状态。
3.改变条件后旧平衡被破坏,,反应正向/逆向进行,直到重新达到的新平衡状态。
【讲解】强调:所有平衡图像的分析都要回归核心逻辑——平衡的本质是,平衡移动的本质是外界条件改变导致。
知识总结
一、化学平衡图像的分析方法
1.图像分析
(1)横坐标和纵坐标的含义;
(2)曲线的斜率或者趋势;
(3)曲线上的特殊点,如起点、终点、交点和拐点等;
(4)根据需要运用辅助线,如等温线、等压线等。
2.图像要五看
一看面,即看清横坐标和纵坐标的物理量;
二看线,即看线的走向、变化趋势等;
三看点,即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等;
四看,要不要作辅助线、如等温线、等压线;
五看,定量图像中有关量的多少。
任务二 对影响化学平衡移动的因素的图像分析
【教师提问】
1.观察反应增大生成物浓度的图像,时刻速率变化有什么特点?为什么只有突然增大,是渐变的?
2.观察压强、温度改变时的图像,和浓度改变的图像相比,速率变化有什么不同?为什么会出现这种差异?
3.观察加入催化剂、或反应前后气体系数和相等的反应加压的图像,速率变化有什么特点?平衡有没有移动?
【学生思考】
浓度对化学平衡的影响——速率-时间关系图
压强对化学平衡的影响的速率-时间关系图
温度对化学平衡的影响的速率-时间关系图
结合勒夏特列原理思考后回答:
1.增大生成物浓度的瞬间,生成物浓度突增,所以瞬间变大,反应物浓度瞬间不变,所以不变,之后逐渐变化,曲线是“单断点”,一边突变一边渐变。
2.压强、温度改变时,反应物和生成物的速率都瞬间改变,所以曲线是“全断点”,两边都突变。
3.加入催化剂会同等程度增大正逆反应速率;反应前后气体系数和相等的反应加压,正逆速率也同等程度增大,所以始终等于,平衡不移动,图像是速率突变后保持平行。
【讲解】梳理图像的判断规律:
瞬间速率连续(仅一边突变):为浓度改变,谁突变谁的浓度改变
瞬间速率全断点(两边都突变):为温度或压强改变
速率突变但、平衡不移动:为加入催化剂,或的反应改变压强
知识总结
一、化学平衡图像的分析方法
3.单一“断点”的v-t图像
图像
分析
结论
t1时v′正突然增大,v′逆逐渐增大;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变,增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小,v′逆逐渐减小;v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变,减小反应物的浓度
t1时v′逆突然增大,v′正逐渐增大;v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变,增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小,v′正逐渐减小;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变,减小生成物的浓度
4.全部“断点”的v-t图像
图像
t1时刻所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
正反应为放热反应
正反应为吸热反应
压强
增大
减小
增大
减小
正反应为气体物质的量增大的反应
正反应为气体物质的量减小的反应
5.有“平台”的v-t图像
图像
分析
结论
t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正=v′逆,平衡不移动
动
t1时其他条件不变使用催化剂
t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m+n=p+q
t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正=v′逆,平衡不移动
t1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m+n=p+q
6.速率—时间(v—t)图像解题技巧
①改变条件使平衡移动的瞬间曲线是连续的,则是物质浓度发生改变
②改变条件使平衡移动的瞬间曲线出现断点,则是温度改变或是压强改变
③改变条件反应速率变化但是平衡不移动,则是使用催化剂或是反应前后气体系数不变的反应中压强改变
【例1】某密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)⇌2Z(g) △H<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.t2时加入了催化剂
B.t3时降低了温度
C.t5时增大了压强
D.t4~t5时间内转化率最低
【答案】A
【解析】时刻正逆速率同等程度增大,平衡不移动,该反应,所以是加入催化剂,A正确;时刻速率都减小,且平衡逆向移动,若降低温度,该反应放热,平衡应正向移动,B错误;时刻速率都增大,平衡逆向移动,若增大压强,该反应,平衡应正向移动,C错误;平衡每次逆向移动转化率都会降低,所以之后的转化率最低,D错误。
(三)化学平衡图像的应用
任务三 用浓度 - 时间图分析影响化学平衡移动的因素
【教师提问】
1.观察加压后的图像,时刻所有物质的浓度都瞬间变为原来的2倍,说明什么?之后浓度降低,浓度升高,说明平衡向哪个方向移动?
2.观察升高温度后的图像,时刻浓度是连续的、没有断点,和加压的图像有什么不同?
【学生思考】回答:
1.加压瞬间体积缩小为原来的1/2,所以所有物质浓度都瞬间变为原来的2倍,之后平衡正向移动,反应物浓度降低生成物浓度升高,所以的最终浓度大于原来的2倍。
2.温度改变不会瞬间改变物质的浓度,所以图像没有断点,是渐变的;升温平衡逆向移动,浓度升高,浓度降低。
知识总结
二、化学平衡图像的应用
1.浓度 - 时间图
⑴增大反应物浓度——谁变谁断
⑵加压(体积缩小一半)——全部断点
⑶减压(体积扩大到原来的2倍)——全部断点
⑷升温
⑸降温
浓度瞬间突变:为体积改变(加压/减压),突变幅度和体积变化倍数一致
浓度渐变无断点:为温度改变或浓度改变
任务四 转化率(物质百分含量)—时间图像的应用
【教师提问】
1.观察A的转化率随时间变化的图像,温度下的曲线先出现拐点,先达到平衡,说明什么?温度下A的平衡转化率比高,说明升高温度平衡向哪个方向移动?正反应是吸热还是放热?
2.观察B的转化率随时间变化的图像,压强下先出现拐点,先达到平衡,说明和的大小关系?下B的转化率更低,说明增大压强平衡向哪个方向移动?反应前后气体系数和有什么关系?
【学生思考】回答:
1.先拐先平,温度越高反应速率越快,越先达到平衡,所以;温度升高A转化率增大,平衡正向移动,正反应吸热,。
2.压强越大反应速率越快,先达到平衡,所以;压强增大B转化率降低,平衡逆向移动,说明正反应是气体分子数增大的反应,。
知识总结
二、化学平衡图像的应用素
2.转化率(物质百分含量)—时间图像的应用
mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g);ΔH=QkJ/mol
“先拐先平数值大”——先出现拐点的反应先达到平衡
解题策略:
①看纵坐标含义:
反应物的转化率:数值越大 说明转化的越多
生成物的体积分数(物质的量分数):数值越大,说明生成物的物质的量越大
②看拐点:口诀:先拐先平数值大(温度高/压强大/使用催化剂)
③看特殊点:平衡点对应的纵坐标利用勒夏特列原理分析吸/放热,前后气体系数关系等
【例2】可逆反应mA(s)+nB(g) pC(g)+qD(g)。反应中,当其它条件不变时,C的质量分数与温度(T)和压强(P)的关系如上图,根据图中曲线分析,判断下列叙述中正确的是( )
(A)达到平衡后,若使用催化剂,C的质量分数增大
(B)平衡后,若升高温度,则平衡向逆反应方向移动
(C)平衡后,增大A的量,有利于平衡正向移动
(D)化学方程式中一定有n>p+q
【答案】B
【解析】催化剂不改变平衡移动,C的质量分数不变,A错误;温度越高C的质量分数越低,说明升温平衡逆向移动,正反应放热,B正确;A是固体,增大固体的量平衡不移动,C错误;压强越大C的质量分数越低,说明加压平衡逆向移动,正反应气体分子数增大,,D错误。
任务五 转化率(物质百分含量)—压强—温度图像的应用
【教师提问】观察的A的转化率随压强变化的图像,三条曲线分别对应100℃、200℃、300℃,我们要判断焓变和气体系数关系,应该怎么分析?
【学生思考】回答:可以固定一个变量,分析另一个变量的影响,比如固定压强不变,看温度升高A的转化率怎么变;或者固定温度不变,看压强增大A的转化率怎么变。
【讲解】这类图像的解题原则是定一议二:当有两个变量影响平衡时,先固定其中一个变量不变,分析另一个变量对平衡的影响,必要时可以作等温线或等压线辅助分析。
知识总结
二、化学平衡图像的应用
3.转化率(物质百分含量)—压强—温度图像的应用
(1)恒压线图像
反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同压强下
①选一等压线,随着温度的升高,C%减小,化学平衡逆向移动,ΔH <0;
②作一等温线(如T1),随着压强的增大,C%增大,化学平衡正向移动,a+b>c。
(2)恒温线图像
反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同温度下(T1<T2)
①选一等温线(如T1),随着压强的增大,C%减小,化学平衡逆向移动,a+b<c;
②作一等压线(如p3),温度升高,C%增大,化学平衡正向移动,正反应是吸热反应。
解题策略:定一议二
分析时可作一条平行于纵轴的虚线,即为等压线或等温线,然后分析另一条件变化对该反应的影响。
【例3】在可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g);△H<0中m、n、p为系数,且m+n>p。分析下列各图,在平衡体系中A的质量分数与温度t℃、压强P关系正确的是( )
【答案】B
【解析】该反应放热,升温平衡逆向移动,A的质量分数增大;,加压平衡正向移动,A的质量分数减小,只有B符合。
【教师提问】观察课件中C的百分含量随温度变化的图像,M点是平衡点,M点之前和之后分别代表什么?E点在平衡线的上方,A的百分含量比平衡点高,说明反应要向哪个方向进行?和的大小关系是什么?
【学生思考】回答:M点之前反应还没达到平衡,反应正向进行;M点之后是平衡随温度的变化。E点A的百分含量比平衡点高,要降低A的百分含量达到平衡,所以反应正向进行,。
知识总结
二、化学平衡图像的应用
4.化学平衡中的其他图像的应用
(1)对于化学反应:mA(g)+nB(g) ⇌ pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点;M点后为平衡受温度影响的情况,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ΔH<0。
(2)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。L线的上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量,所以E点满足v正>v逆;同理L线的下方(F点)满足v正<v逆。
【例4】对于密闭容器中的可逆反应,探究单一条件改变情况下,可能引起平衡状态的改变,得到如图所示的曲线(图中T表示温度,n表示物质的量)。下列判断正确的是( )
A.加入催化剂可以使状态d变为状态b
B.若T1>T2,则逆反应一定是放热反应
C.达到平衡时,A2的转化率大小为c>b>a
D.在T2和n(A2)和不变时达到平衡,AB3的物质的量的大小为b>a>c
【答案】C
【解析】催化剂不改变平衡转化率,A错误;若,温度越高的百分含量越低,说明升温平衡逆向移动,正反应放热,逆反应吸热,B错误;的量越大,的转化率越高,所以,C正确;的量越大,平衡正向移动,生成的越多,所以,D错误。
1.已知反应 ,下列叙述与图对应的是
A.图①表示,对达到平衡状态的反应,在t0时刻充入了一定量的C,平衡逆向移动
B.由图②可知,p2>p1、T2>T1
C.图③随着压强变化K值的变化
D.图④y轴可以表示B的百分含量,则p3小于p4
【答案】C
【解析】A. 充入C时正反应速率瞬间不变,v-t曲线应有连续段,若速率均突变则为改变压强/温度,A错误;B. 该反应为气体分子数减小的放热反应,压强越大、温度越低,C的百分含量越高,故、,B错误;C. 平衡常数K只与温度有关,压强改变K不变,与图③一致,C正确;D. 压强越大平衡正向移动,B的百分含量越低,故,D错误。
2.已知某密闭容器中发生可逆反应3H2(g) +N2(g)⇌2NH3(g) ΔH <0,t1时刻反应达到平衡,t2时刻改变某条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是
A.t2时刻改变的条件可能是加入了催化剂
B.过程I与过程II达到平衡后,平衡常数相等
C.过程I与过程II达到平衡后,N2的转化率: I< II
D.若断裂3mol H-H键的同时形成6mol N-H键,则该反应达到平衡状态
【答案】B
【解析】A. 催化剂同等程度改变正逆反应速率,平衡不移动,图中平衡移动,A错误;B. 平衡常数只与温度有关,若改变的条件为浓度/压强,温度不变,K相等,B正确;C. 由图可知后逆反应速率大于正反应速率,平衡逆向移动,N2转化率降低,故转化率I>II,C错误;D. 断裂H-H键、形成N-H键均为正反应方向,不能判断平衡,D错误。
3.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的质量分数D %与温度T或压强p的关系如图所示,下列说法正确的是
A.化学方程式中化学计量数m+n<p+q
B.降温,化学平衡向正反应方向移动
C.使用催化剂可使平衡时的D%有所增加
D.该反应的ΔH>0
【答案】B
【解析】A. B为固体,压强越大反应越快先达平衡,压强增大降低,说明平衡逆向移动,故,A错误;B. 温度越高越低,说明正反应放热,降温平衡正向移动,B正确;C. 催化剂不改变平衡状态,不变,C错误;D. 正反应放热,,D错误。
4.反应mA(g)+nB(g) ⇌ pC(g)的速率和平衡图像如下,下列判断正确的是 ( )
A.由图甲可知,T1<T2,该反应正反应为吸热反应
B.由图乙可知,该反应m+n<p
C.图丙中,表示反应速率v正>v逆的是点3
D.图丁中,若m+n=p,则a曲线一定使用了催化剂
【答案】C
【解析】A. 先拐先平,故,温度越高C%越低,正反应放热,A错误;B. 压强越大C%越高,说明增大压强平衡正向移动,,B错误;C. 点3的A%高于同压强下平衡时的A%,说明反应正向进行,,C正确;D. 时,增大压强也能同等程度加快反应速率,平衡不移动,a曲线也可能是加压,D错误。
5.在保持体系总压为105 Pa的条件下,发生反应
2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g),原料气中SO2和O2的物质的量之比m不同时,SO2的平衡转化率与温度(T) 的关系如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.该反应是吸热反应
B.m1<m2<m3
C.该反应是放热热反应
D. m1>m2>m3
【答案】C
【解析】A. 温度越高SO2转化率越低,说明升高温度平衡逆向移动,正反应放热,A错误,C正确;B. O2浓度越大(越小),SO2的转化率越高,故错误,应为,但题目正确选项只有C,D表述虽然正确但题目单选项,故选C。
一、化学平衡图像的分析方法
1.图像分析
(1)横坐标和纵坐标的含义;
(2)曲线的斜率或者趋势;
(3)曲线上的特殊点,如起点、终点、交点和拐点等;
(4)根据需要运用辅助线,如等温线、等压线等。
2.图像要五看
一看面,即看清横坐标和纵坐标的物理量;
二看线,即看线的走向、变化趋势等;
三看点,即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等;
四看,要不要作辅助线、如等温线、等压线;
五看,定量图像中有关量的多少。
3.单一“断点”的v-t图像
图像
分析
结论
t1时v′正突然增大,v′逆逐渐增大;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变,增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小,v′逆逐渐减小;v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变,减小反应物的浓度
t1时v′逆突然增大,v′正逐渐增大;v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变,增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小,v′正逐渐减小;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变,减小生成物的浓度
4.全部“断点”的v-t图像
图像
t1时刻所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
正反应为放热反应
正反应为吸热反应
压强
增大
减小
增大
减小
正反应为气体物质的量增大的反应
正反应为气体物质的量减小的反应
5.有“平台”的v-t图像
图像
分析
结论
t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正=v′逆,平衡不移动
动
t1时其他条件不变使用催化剂
t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m+n=p+q
t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正=v′逆,平衡不移动
t1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m+n=p+q
6.速率—时间(v—t)图像解题技巧
①改变条件使平衡移动的瞬间曲线是连续的,则是物质浓度发生改变
②改变条件使平衡移动的瞬间曲线出现断点,则是温度改变或是压强改变
③改变条件反应速率变化但是平衡不移动,则是使用催化剂或是反应前后气体系数不变的反应中压强改变
二、化学平衡图像的应用
1.浓度 - 时间图
⑴增大反应物浓度——谁变谁断
⑵加压(体积缩小一半)——全部断点
⑶减压(体积扩大到原来的2倍)——全部断点
⑷升温
⑸降温
浓度瞬间突变:为体积改变(加压/减压),突变幅度和体积变化倍数一致
浓度渐变无断点:为温度改变或浓度改变
2.转化率(物质百分含量)—时间图像的应用
mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g);ΔH=QkJ/mol
“先拐先平数值大”——先出现拐点的反应先达到平衡
解题策略:
①看纵坐标含义:
反应物的转化率:数值越大 说明转化的越多
生成物的体积分数(物质的量分数):数值越大,说明生成物的物质的量越大
②看拐点:口诀:先拐先平数值大(温度高/压强大/使用催化剂)
③看特殊点:平衡点对应的纵坐标利用勒夏特列原理分析吸/放热,前后气体系数关系等
3.转化率(物质百分含量)—压强—温度图像的应用
(1)恒压线图像
反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同压强下
①选一等压线,随着温度的升高,C%减小,化学平衡逆向移动,ΔH <0;
②作一等温线(如T1),随着压强的增大,C%增大,化学平衡正向移动,a+b>c。
(2)恒温线图像
反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同温度下(T1<T2)
①选一等温线(如T1),随着压强的增大,C%减小,化学平衡逆向移动,a+b<c;
②作一等压线(如p3),温度升高,C%增大,化学平衡正向移动,正反应是吸热反应。
解题策略:定一议二
分析时可作一条平行于纵轴的虚线,即为等压线或等温线,然后分析另一条件变化对该反应的影响。
4.化学平衡中的其他图像的应用
(1)对于化学反应:mA(g)+nB(g) ⇌ pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点;M点后为平衡受温度影响的情况,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ΔH<0。
(2)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。L线的上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量,所以E点满足v正>v逆;同理L线的下方(F点)满足v正<v逆。
考点01 化学平衡图像的分析方法
1.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( )
【答案】C
【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移动,即逆向移动,v逆>v正。
2.如图是恒温下H2(g)+I2(g)2HI(g)+Q(Q>0)的化学反应速率随反应时间变化的示意图,t2时刻改变的外界条件是( )
A.升高温度 B.增大压强 C.增大反应物浓度 D.加入催化剂
【答案】C
【解析】由题给图像得出O~t1时间内是建立化学平衡状态的过程,t2以后改变条件,原平衡被破坏,在新的条件下重新建立平衡,升高温度,正、逆反应速率同时增大(增加的起点与原平衡不重复),且H2(g)+I2(g)2HI(g)+Q(Q>0)是放热反应,逆反应速率增大的倍数大于正反应,即逆反应速率的曲线在上方,A错误;增大压强,对H2(g)+I2(g)2HI(g)+Q(Q>0)平衡不移动,但浓度增大,正、逆反应速率同等程度增大,即新平衡曲线应该是高于原平衡的一条直线,B错误;增加反应物的浓度,正反应速率应该瞬间提高,而生成物浓度瞬间不变,而后逐渐升高,增加反应物浓度,平衡正向移动,正反应曲线在上方,C正确;加入催化剂能够同等程度改变正、逆反应速率,即是高于原平衡的一条直线,D错误。
3.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ·mol-1。若反应物起始的物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )
【答案】C
【解析】因为正反应为放热反应,升高温度,反应速率加快,达到平衡所用时间减少,但是平衡向逆反应方向移动,NO的含量减小,A正确、C错误;增大压强,反应速率加快,达到平衡所用时间减少,正反应为气体体积增大的反应,增大压强,平衡向逆反应方向移动,NO的含量减小,B正确;催化剂对平衡没有影响,只是加快反应速率,缩短达到平衡所用的时间,D正确。
4.若只改变某一条件,化学反应aA(g)+B(g)cC(g)的平衡变化图像如图1、图2所示(图中p表示压强,T表示温度,α表示平衡转化率,v表示反应速率,t表示反应时间),据此分析下列说法正确的是( )
A.由图1可以判断该反应为吸热反应
B.在图1中,若p1>p2,则a+1<c
C.在图2中,t0时刻改变的条件为移走部分生成物C
D.在图2中,a、b、c、d中正反应速率最大的点是d点
【答案】D
【解析】根据图1知,同一压强下,升高温度,A的平衡转化率降低,说明平衡逆向移动,所以该反应是放热反应,A项错误;在图1中,若p1>p2,温度相同时,压强越大,α(A)越大,即平衡正向移动,说明此反应为气体分子数减小的反应,即a+1>c,B项错误;在图2中,t0时刻v逆瞬间增大,改变的条件可能为增大C的浓度、增大压强或升高温度,若移走部分生成物C,v逆会因浓度减小而减小,C项错误;在图2中,t0时刻后,v逆逐渐减小,v正逐渐增大,直至v逆=v正,达到平衡状态,则正反应速率最大的点是d点,D项正确。
5.已知A(g)+B(g)2C(g),反应过程中C的百分含量与温度的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.正反应速率:v(c)>v(d)>v(b) B.化学平衡常数:K(d)>K(c)
C.c点向d点变化时,v正<v逆 D.d点状态加入合适的催化剂可使C%增大
【答案】C
【解析】温度越高,反应速率越大,则正反应速率v(d)>v(c)>v(b),A错误;正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,K减小,则化学平衡常数:K(d)<K(c),B错误;由c点向d点变化时,平衡逆向移动,可知v正<v逆,C正确;d点时加入催化剂不会使平衡移动,C%不变,D错误。
考点02 化学平衡图像的应用
6.(2026·安徽马鞍山高二期末)用活性碳还原一氧化氮的反应为C(s)+2NO(g)⇌CO2(g)+N2(g) ΔΗ<0 。一定温度下,向容积可变的密闭容器中加入足量的活性炭和NO,在t2时刻改变某一条件,其逆或正反应的速率随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NO的体积分数:Ⅱ>Ⅰ
B.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NO
C.t1时刻的v正小于t2时刻的v逆
D.若混合气体的密度不变,不能说明该反应达到平衡状态
【答案】B
【解析】反应C(s)+2NO(g)CO2(g)+N2(g)是气体分子数不变的反应,容器为容积可变的恒压容器,温度不变。A项,温度不变,平衡后最终反应速率和原平衡相等,说明新平衡下各物质浓度和原平衡完全相同,因此NO的体积分数I =II,A错误;B项,t2时刻向恒压容器中加入NO,瞬间NO浓度增大,正反应速率突然增大,符合图像中t2时刻v正突变升高的特点;该反应气体分子数不变,恒压温度不变时,新平衡与原平衡为等效平衡,平衡时各物质浓度和原平衡一致,因此最终v正回到原平衡的速率,和图像完全吻合,B正确;C项,T1时刻达到平衡,(原平衡速率);t2时刻改变条件瞬间,v逆小于原平衡速率(恒压充入NO,体积增大,生成物浓度减小),反应正向进行过程中v逆逐渐增大到,因此,C错误;D项,混合气体密度,反应有固体碳参与,气体总质量是变量;恒压温度不变,反应前后气体总物质的量不变,因此容积V不变,ρ是变量,当ρ不变时,说明气体质量不变,反应达到平衡状态,D错误;故选B。
7.有可逆反应:A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0。
已知在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是( )
A.降低温度、增大压强、减小反应物浓度、使用催化剂
B.使用催化剂、增大压强、增大反应物浓度、升高温度
C.增大反应物浓度、使用催化剂、减小压强、升高温度
D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用催化剂
【答案】D
【解析】t2到t3正逆反应速率增大,且v逆>v正,平衡逆向移动,该反应放热,升高温度平衡逆向移动,改变条件为升高温度;t4到t5速率减小,且v逆>v正,平衡逆向移动,该反应为分子数减少的反应,减小压强向分子数增多的方向移动,改变条件为减小压强;t6到t7正逆反应速率增大,且v正>v逆,平衡正向移动,其改变条件为增大反应物浓度;t8时刻速率增大,但v逆=v正,平衡未移动,改变条件为使用催化剂。
8.(2026·福建南平高二期末)关于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0说法错误的是( )
A.图甲,恒温恒容下I > II时刻反应已达到平衡
B.图乙,t2时刻升温,平衡时SO3的体积分数:I > II
C.图丙,w表示物质的量分数,a、b的相等
D.图丁,恒温压缩体积,横坐标表示压强,纵坐标可表示平衡时气体密度
【答案】C
【解析】A项,由图甲可见,t2时SO2的物质的量为2.2mol,变量为1.8mol,结合化学计量数可知道此时SO3物质的量为1.8mol,故t1到t3阶段SO3物质的量不再改变,故 t2时体系已达平衡,故A正确;B项,反应为放热反应(ΔH<0),升温会使平衡向左移动,气体总物质的量增大,SO₃ 物质的量减小,其体积分数:I > II,故B正确;C项,a、b 两点虽可对应相同的平衡物质的量分数相等,但由于两个点初始配比不相同,反应进行的程度不相同,两点的不相等,故C错误;D项,图丁:恒温压缩体积增大压强,气体总质量不变,体积缩小,平衡时气体密度增大,与图相符,故D正确;故选C。
9.在2L恒容密闭容器中充入2molX和1molY发生反应2X(g)+Y(g)3Z(g) △H<0,反应过程持续升高温度,测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示,下列推断正确的是
A.升高温度,平衡常数增大
B.W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
C.Q点时,Y的转化率最大
D.平衡时充入X,达到新平衡时X的转化率增大
【答案】C
【分析】温度在Q点之前,升高温度,反应速率增大,反应正向进行,X的含量减小;反应为放热反应,温度在Q点之后,升高温度,反应达到平衡且逆向移动,X的含量增大,曲线上最低点Q为平衡点;
【解析】A.该反应为放热反应,升高温度,平衡逆移,平衡常数减小,A错误;
B.W点对应的温度低于M点对应的温度,温度越高,反应速率越高,所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率,B错误;C.曲线上最低点Q为平衡点,升高温度平衡向逆反应移动,Y的转化率减小,所以Q点时,Y的转化率最大,C正确;D.平衡时充入X,促使反应正向进行,但是达到新平衡时X自身的转化率降低,故D错误;故选C。
10.将0.4 mol N2O4气体充入2 L固定容积的密闭容器中发生如下反应: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________(填“>”“<”或“=”)0。
(3)改变条件重新达到平衡时,要使的值变小,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
【答案】(1)0.001 25 (2)> (3)AC (4)B
【解析】(1)T1时,v(N2O4)=v(NO2)=×=0.001 25 mol·L-1·s-1。
(2)由图可知反应在T1比T2先达到平衡状态,所以T1>T2,由于T1平衡时n(NO2)比T2平衡时的多,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,使用催化剂,平衡不移动,不变。
(4)A项,由图可知: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,转化率A>B;C项,由图像可知,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项分析知,A点平衡时温度T4高于B点平衡时温度T3,故由A点到B点需要降低温度。
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2.2 化学平衡
第3课时 化学平衡图像
1.掌握化学平衡图像的“五看”分析方法(看面、看线、看点、看辅助线、看定量关系),能准确提
取各类平衡图像中的化学信息。
2.能识别速率-时间()、浓度-时间()、转化率/物质百分含量-时间、转化率/物质百
分含量-温度-压强等常见平衡图像类型,熟练运用“先拐先平数值大”“定一议二”等解题技巧。
3.能结合图像特征分析浓度、温度、压强、催化剂等外界条件对化学平衡的影响,推导反应焓变、反应前后气体计量数关系(与的大小),准确判断平衡移动方向。
重点:1.化学平衡图像的“五看”分析方法;
2.各类常见平衡图像的判据,外界条件对化学平衡影响的图像规律应用。
难点:1.多变量(温度、压强同时存在)平衡图像的信息提取与分析;
2.结合图像综合推导平衡移动方向、反应特征,陌生平衡图像的问题解决。
1.坐标型图像分析思路
(1)找“重点”—— 等
借助“重点”中的有效信息,能够快速找到图像解题思路,突破图像分析难点。
(2)看变化——线的走向与斜率大小
①线的走向: 。例如,当纵坐标表示的物理量是速率、物质的量浓度、物质的量、转化率、体积分数时,图像中出现一条水平直线,则该反应达到化学平衡状态。
②斜率大小:斜率是化学平衡图像曲线中一个重要的参数。图像中通常对比两条不同曲线的斜率,或者比较同一条曲线不同时刻的斜率变化来判断 。
(3)想规律——化学反应规律和化学平衡
结合影响化学反应速率的因素及 分析图像。
2.一定条件下,A(g)+B(g) C(g) ΔH<0,达到平衡后根据下列图像判断:
(1)升高温度,达到新平衡的是______________(填“A”“B”“C”“D”或“E”,下同),新平衡中C的体积分数______________(填“增大”“减小”或“不变”,下同)。
(2)增大容器容积,达到新平衡的是____________________________,A的转化率______________。
(3)减少C的量,达到新平衡的是______________。
(4)增加A的量,达到新平衡的是______________,此时B的转化率 ______________,A的转化率______________。
(5)使用催化剂,达到新平衡的是______________,C 的质量分数______________。
(一)课堂导入
【互动提问】同学们,咱们之前已经学习了化学平衡移动的基本原理,知道改变浓度、温度、压强可以调控平衡的移动方向。老师先问大家两个问题:第一,大家平时做平衡相关的练习题时,是不是经常遇到各种带曲线的图像,搞不清拐点、断点、曲线趋势到底对应什么条件变化?第二,如果让你当合成氨工厂的技术人员,要找到最优的生产条件提高氨的产率,难道要把所有温度、压强组合都做一遍实验吗?(留1-2分钟让学生交流发言,引导学生说出“看图像”“找规律”等答案)
【引入主题】大家说得非常对,不管是做题还是工业生产,平衡图像都是非常重要的工具:工厂的工程师靠读平衡图像就能快速锁定最优生产条件,不用反复试错降低生产成本;咱们做题时读懂平衡图像就能快速找到解题突破口。这些图像就像是平衡体系的“专属密码本”,今天咱们就一起来学习化学平衡图像的分析方法,解锁它的“阅读密码”,既能解决考试里的图像题,也能学会用图像解决实际的平衡调控问题。
(二)化学平衡图像的分析方法
任务一 我们用图像分析化学平衡状态的建立及平衡移动。
【引入】我们从最基础的图像入手,建立图像和平衡本质的关联。
【教师提问】1.化学平衡状态的本质特征和宏观特征分别是什么?
2.观察平衡建立的图像和图像,思考:拐点代表什么含义?拐点后速率、浓度保持不变说明什么?
3.时刻改变外界条件后,和不再相等,t时刻重新相等,这一过程的本质是什么?和浓度商、平衡常数的关系有什么关联?
【学生思考】小组讨论1min后派代表回答:
【讲解】强调:
知识总结
一、化学平衡图像的分析方法
1.图像分析
2.图像要五看
任务二 对影响化学平衡移动的因素的图像分析
【教师提问】
1.观察反应增大生成物浓度的图像,时刻速率变化有什么特点?为什么只有突然增大,是渐变的?
2.观察压强、温度改变时的图像,和浓度改变的图像相比,速率变化有什么不同?为什么会出现这种差异?
3.观察加入催化剂、或反应前后气体系数和相等的反应加压的图像,速率变化有什么特点?平衡有没有移动?
【学生思考】
浓度对化学平衡的影响——速率-时间关系图
压强对化学平衡的影响的速率-时间关系图
温度对化学平衡的影响的速率-时间关系图
结合勒夏特列原理思考后回答:
【讲解】梳理图像的判断规律:
知识总结
一、化学平衡图像的分析方法
3.单一“断点”的v-t图像
图像
分析
结论
4.全部“断点”的v-t图像
图像
t1时刻所改变的条件
5.有“平台”的v-t图像
图像
分析
结论
6.速率—时间(v—t)图像解题技巧
【例1】某密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)⇌2Z(g) △H<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.t2时加入了催化剂
B.t3时降低了温度
C.t5时增大了压强
D.t4~t5时间内转化率最低
(三)化学平衡图像的应用
任务三 用浓度 - 时间图分析影响化学平衡移动的因素
【教师提问】
1.观察加压后的图像,时刻所有物质的浓度都瞬间变为原来的2倍,说明什么?之后浓度降低,浓度升高,说明平衡向哪个方向移动?
2.观察升高温度后的图像,时刻浓度是连续的、没有断点,和加压的图像有什么不同?
【学生思考】回答:
知识总结
二、化学平衡图像的应用
1.浓度 - 时间图
⑴增大反应物浓度——谁变谁断
⑵加压(体积缩小一半)——全部断点
⑶减压(体积扩大到原来的2倍)——全部断点
⑷升温
⑸降温
任务四 转化率(物质百分含量)—时间图像的应用
【教师提问】
1.观察A的转化率随时间变化的图像,温度下的曲线先出现拐点,先达到平衡,说明什么?温度下A的平衡转化率比高,说明升高温度平衡向哪个方向移动?正反应是吸热还是放热?
2.观察B的转化率随时间变化的图像,压强下先出现拐点,先达到平衡,说明和的大小关系?下B的转化率更低,说明增大压强平衡向哪个方向移动?反应前后气体系数和有什么关系?
【学生思考】回答:
知识总结
二、化学平衡图像的应用素
2.转化率(物质百分含量)—时间图像的应用
mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g);ΔH=QkJ/mol
解题策略:
①看纵坐标含义:
②看拐点:
③看特殊点:
【例2】可逆反应mA(s)+nB(g) pC(g)+qD(g)。反应中,当其它条件不变时,C的质量分数与温度(T)和压强(P)的关系如上图,根据图中曲线分析,判断下列叙述中正确的是( )
(A)达到平衡后,若使用催化剂,C的质量分数增大
(B)平衡后,若升高温度,则平衡向逆反应方向移动
(C)平衡后,增大A的量,有利于平衡正向移动
(D)化学方程式中一定有n>p+q
任务五 转化率(物质百分含量)—压强—温度图像的应用
【教师提问】观察的A的转化率随压强变化的图像,三条曲线分别对应100℃、200℃、300℃,我们要判断焓变和气体系数关系,应该怎么分析?
【学生思考】回答:
【讲解】这类图像的解题原则是
知识总结
二、化学平衡图像的应用
3.转化率(物质百分含量)—压强—温度图像的应用
(1)恒压线图像
反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同压强下
(2)恒温线图像
反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同温度下(T1<T2)
解题策略:定一议二
【例3】在可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g);△H<0中m、n、p为系数,且m+n>p。分析下列各图,在平衡体系中A的质量分数与温度t℃、压强P关系正确的是( )
【教师提问】观察课件中C的百分含量随温度变化的图像,M点是平衡点,M点之前和之后分别代表什么?E点在平衡线的上方,A的百分含量比平衡点高,说明反应要向哪个方向进行?和的大小关系是什么?
【学生思考】回答:
知识总结
二、化学平衡图像的应用
4.化学平衡中的其他图像的应用
【例4】对于密闭容器中的可逆反应,探究单一条件改变情况下,可能引起平衡状态的改变,得到如图所示的曲线(图中T表示温度,n表示物质的量)。下列判断正确的是( )
A.加入催化剂可以使状态d变为状态b
B.若T1>T2,则逆反应一定是放热反应
C.达到平衡时,A2的转化率大小为c>b>a
D.在T2和n(A2)和不变时达到平衡,AB3的物质的量的大小为b>a>c
1.已知反应 ,下列叙述与图对应的是
A.图①表示,对达到平衡状态的反应,在t0时刻充入了一定量的C,平衡逆向移动
B.由图②可知,p2>p1、T2>T1
C.图③随着压强变化K值的变化
D.图④y轴可以表示B的百分含量,则p3小于p4
2.已知某密闭容器中发生可逆反应3H2(g) +N2(g)⇌2NH3(g) ΔH <0,t1时刻反应达到平衡,t2时刻改变某条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是
A.t2时刻改变的条件可能是加入了催化剂
B.过程I与过程II达到平衡后,平衡常数相等
C.过程I与过程II达到平衡后,N2的转化率: I< II
D.若断裂3mol H-H键的同时形成6mol N-H键,则该反应达到平衡状态
3.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的质量分数D %与温度T或压强p的关系如图所示,下列说法正确的是
A.化学方程式中化学计量数m+n<p+q
B.降温,化学平衡向正反应方向移动
C.使用催化剂可使平衡时的D%有所增加
D.该反应的ΔH>0
4.反应mA(g)+nB(g) ⇌ pC(g)的速率和平衡图像如下,下列判断正确的是 ( )
A.由图甲可知,T1<T2,该反应正反应为吸热反应
B.由图乙可知,该反应m+n<p
C.图丙中,表示反应速率v正>v逆的是点3
D.图丁中,若m+n=p,则a曲线一定使用了催化剂
5.在保持体系总压为105 Pa的条件下,发生反应
2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g),原料气中SO2和O2的物质的量之比m不同时,SO2的平衡转化率与温度(T) 的关系如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.该反应是吸热反应
B.m1<m2<m3
C.该反应是放热热反应
D. m1>m2>m3
一、化学平衡图像的分析方法
1.图像分析
(1)横坐标和纵坐标的含义;
(2)曲线的斜率或者趋势;
(3)曲线上的特殊点,如起点、终点、交点和拐点等;
(4)根据需要运用辅助线,如等温线、等压线等。
2.图像要五看
一看面,即看清横坐标和纵坐标的物理量;
二看线,即看线的走向、变化趋势等;
三看点,即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等;
四看,要不要作辅助线、如等温线、等压线;
五看,定量图像中有关量的多少。
3.单一“断点”的v-t图像
图像
分析
结论
t1时v′正突然增大,v′逆逐渐增大;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变,增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小,v′逆逐渐减小;v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变,减小反应物的浓度
t1时v′逆突然增大,v′正逐渐增大;v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动
t1时其他条件不变,增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小,v′正逐渐减小;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动
t1时其他条件不变,减小生成物的浓度
4.全部“断点”的v-t图像
图像
t1时刻所改变的条件
温度
升高
降低
升高
降低
正反应为放热反应
正反应为吸热反应
压强
增大
减小
增大
减小
正反应为气体物质的量增大的反应
正反应为气体物质的量减小的反应
5.有“平台”的v-t图像
图像
分析
结论
t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正=v′逆,平衡不移动
动
t1时其他条件不变使用催化剂
t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m+n=p+q
t1时v′正、v′逆均突然减小且v′正=v′逆,平衡不移动
t1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m+n=p+q
6.速率—时间(v—t)图像解题技巧
①改变条件使平衡移动的瞬间曲线是连续的,则是物质浓度发生改变
②改变条件使平衡移动的瞬间曲线出现断点,则是温度改变或是压强改变
③改变条件反应速率变化但是平衡不移动,则是使用催化剂或是反应前后气体系数不变的反应中压强改变
二、化学平衡图像的应用
1.浓度 - 时间图
⑴增大反应物浓度——谁变谁断
⑵加压(体积缩小一半)——全部断点
⑶减压(体积扩大到原来的2倍)——全部断点
⑷升温
⑸降温
浓度瞬间突变:为体积改变(加压/减压),突变幅度和体积变化倍数一致
浓度渐变无断点:为温度改变或浓度改变
2.转化率(物质百分含量)—时间图像的应用
mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g);ΔH=QkJ/mol
“先拐先平数值大”——先出现拐点的反应先达到平衡
解题策略:
①看纵坐标含义:
反应物的转化率:数值越大 说明转化的越多
生成物的体积分数(物质的量分数):数值越大,说明生成物的物质的量越大
②看拐点:口诀:先拐先平数值大(温度高/压强大/使用催化剂)
③看特殊点:平衡点对应的纵坐标利用勒夏特列原理分析吸/放热,前后气体系数关系等
3.转化率(物质百分含量)—压强—温度图像的应用
(1)恒压线图像
反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同压强下
①选一等压线,随着温度的升高,C%减小,化学平衡逆向移动,ΔH <0;
②作一等温线(如T1),随着压强的增大,C%增大,化学平衡正向移动,a+b>c。
(2)恒温线图像
反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同温度下(T1<T2)
①选一等温线(如T1),随着压强的增大,C%减小,化学平衡逆向移动,a+b<c;
②作一等压线(如p3),温度升高,C%增大,化学平衡正向移动,正反应是吸热反应。
解题策略:定一议二
分析时可作一条平行于纵轴的虚线,即为等压线或等温线,然后分析另一条件变化对该反应的影响。
4.化学平衡中的其他图像的应用
(1)对于化学反应:mA(g)+nB(g) ⇌ pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点;M点后为平衡受温度影响的情况,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ΔH<0。
(2)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。L线的上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系中A的百分含量,所以E点满足v正>v逆;同理L线的下方(F点)满足v正<v逆。
考点01 化学平衡图像的分析方法
1.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( )
2.如图是恒温下H2(g)+I2(g)2HI(g)+Q(Q>0)的化学反应速率随反应时间变化的示意图,t2时刻改变的外界条件是( )
A.升高温度 B.增大压强 C.增大反应物浓度 D.加入催化剂
3.已知:4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-1 025 kJ·mol-1。若反应物起始的物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是( )
4.若只改变某一条件,化学反应aA(g)+B(g)cC(g)的平衡变化图像如图1、图2所示(图中p表示压强,T表示温度,α表示平衡转化率,v表示反应速率,t表示反应时间),据此分析下列说法正确的是( )
A.由图1可以判断该反应为吸热反应
B.在图1中,若p1>p2,则a+1<c
C.在图2中,t0时刻改变的条件为移走部分生成物C
D.在图2中,a、b、c、d中正反应速率最大的点是d点
5.已知A(g)+B(g)2C(g),反应过程中C的百分含量与温度的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.正反应速率:v(c)>v(d)>v(b) B.化学平衡常数:K(d)>K(c)
C.c点向d点变化时,v正<v逆 D.d点状态加入合适的催化剂可使C%增大
考点02 化学平衡图像的应用
6.(2026·安徽马鞍山高二期末)用活性碳还原一氧化氮的反应为C(s)+2NO(g)⇌CO2(g)+N2(g) ΔΗ<0 。一定温度下,向容积可变的密闭容器中加入足量的活性炭和NO,在t2时刻改变某一条件,其逆或正反应的速率随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是( )
A.Ⅰ、Ⅱ两过程达到平衡时,NO的体积分数:Ⅱ>Ⅰ
B.t2时刻改变的条件是向密闭容器中加NO
C.t1时刻的v正小于t2时刻的v逆
D.若混合气体的密度不变,不能说明该反应达到平衡状态
7.有可逆反应:A(g)+3B(g)2C(g) ΔH<0。
已知在t1、t3、t5、t7时反应都达到平衡,如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件,则下列对t2、t4、t6、t8时改变条件的判断正确的是( )
A.降低温度、增大压强、减小反应物浓度、使用催化剂
B.使用催化剂、增大压强、增大反应物浓度、升高温度
C.增大反应物浓度、使用催化剂、减小压强、升高温度
D.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用催化剂
8.(2026·福建南平高二期末)关于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0说法错误的是( )
A.图甲,恒温恒容下I > II时刻反应已达到平衡
B.图乙,t2时刻升温,平衡时SO3的体积分数:I > II
C.图丙,w表示物质的量分数,a、b的相等
D.图丁,恒温压缩体积,横坐标表示压强,纵坐标可表示平衡时气体密度
9.在2L恒容密闭容器中充入2molX和1molY发生反应2X(g)+Y(g)3Z(g) △H<0,反应过程持续升高温度,测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示,下列推断正确的是
A.升高温度,平衡常数增大
B.W点X的正反应速率等于M点X的正反应速率
C.Q点时,Y的转化率最大
D.平衡时充入X,达到新平衡时X的转化率增大
10.将0.4 mol N2O4气体充入2 L固定容积的密闭容器中发生如下反应: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________(填“>”“<”或“=”)0。
(3)改变条件重新达到平衡时,要使的值变小,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
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