2.2.5化学平衡图像 课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

课时2.2.5化学平衡图像 年 级：高二 学 科：化学（人教版） 主讲人：lrp 学 校：四川省华蓥中学 1 【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 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 2 常见化学平衡的图像 物质的量(或物质的量浓度)—时间图 速率-时间图像(v-t图像) 百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 百分含量(或转化率)—压强—温度图像 化学平衡图像解题流程 平衡图像 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 3 【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。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 4 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。 增大反应物的浓度 正反应方向 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 减小反应物的浓度 逆反应方向 增大生成物浓度 逆反应方向 减小生成物的浓度 正反应方向 【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。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 5 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。 逆向降温或者减压 升温或者加压 正向 逆向 降温或者减压 正向 逆向 > > < < < < > > 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 6 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。 v′(正)=v′(逆) 使用了催化剂 = 增大 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 7 【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。 增大 减小 > = < 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 8 【课堂练习1】 1、如图是可逆反应A＋2B 2C＋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 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。 A 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 9 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 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。 C 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 10 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 升高温度 加入催化剂 减小压强 t3～t4 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。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 11 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） 解题方法: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先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高或压强较大 ②看斜率的绝对值：在化学平衡图像中，斜率的绝对值越大表示的温度较高或压强较大 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 12 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 ，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. (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 放热反应 < 速率越大 温度较高或压强较大 转化率 百分含量 增大压强 逆向移动 气体体积减小 < 气体体积增大 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 13 T2 T1，ΔH 0 P2 _P1，m+n_ _p+q T2_ __T1，ΔH_ 0 P2_ _P1，m+n_ p+q 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 > > < > > < < < 解题方法: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先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高或压强较大 ②看斜率的绝对值：在化学平衡图像中，斜率的绝对值越大表示的温度较高或压强较大 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 14 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） mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 【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。 温度越高 压强越大 使用催化剂 = < < > > 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 15 【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。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 16 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 放热 > 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 17 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 > > > > mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 18 ②恒温线图像 m+n____p+q，ΔH____0 m+n____p+q，ΔH____0 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) > < > < 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 19 【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) 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。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 20 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 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＝(0.162×0.162) /(0.02×0.02)≈1.64，C项正确；压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆， A 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 21 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 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 22 (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。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 23 （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。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 24 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 +2MnSO4+10CO2↑+8H2O 2MnO4-+5H2C2O4+6H+ = 2Mn2++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 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 25 【补充：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 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 26 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2A B＋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。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 27 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．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 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 28 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】 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 29 补充1、速率—温度(压强)图 解题方法：曲线的意义是外界条件(温度、压强)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强增大(或温度升高)后正反应速率增大得快，平衡正向移动 v－P图像：交点即为平衡状态，当压强增大，v正>v逆，表明平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应 v－T图像：交点即为平衡状态，当温度升高，v正>v逆，表明平衡正向移动，正反应为吸热反应 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 30 m+n<p+q P v v正 v逆 P v v正 v逆 m+n＞p+q T v v逆 v正 T1 T2 正反应吸热 T v v正 v逆 正反应放热 对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强： 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 31 补充2、图中的曲线是表示其他条件一定时, 反应2NO＋O2 2NO2 (△H<0) 中NO的平衡转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v(正)＞v(逆)的是( ) A. a点 B. b点 C. c点 D. d点 C 线上所有的点都是平衡点。c点的转化率小于此温度下平衡体系的转化率，c点必须朝正反应方向移动才能达到平衡状态，所以，c点v(正)＞v(逆) 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 32 补充3、投料平衡曲线 ①反应物不止一种的可逆反应，如N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，改变反应物的投料比，当反应物按照n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料时，NH3百分含量最大。 ②方法指导 a.投料平衡曲线上的点均为平衡点 b.投料比等于化学计量数之比时，生成物的含量最大 注意:横坐标也可能是一种反应物的起始物质的量。 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 33 课堂小结 图像题思维建模 分析已达平衡的可逆反应的特点 1.反应物和生成物的状态 2.反应前后气体分子数是增加还是减小 3.反应是吸热反应还是放热反应 看图像 一看面(纵、横坐标的意义) 二看线(线的走向和变化趋势) 三看点(起点、拐点、终点) 四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线) 五看量的变化(如浓度变化、温度变化) 想规律 联想平衡移动原理,分析条件对反应速率、化学平衡移动的影响 做判断 利用原理,结合图像,分析图像中所代表反应速率变化或化学平衡的线,作出判断 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 34 高中化学选必1 高中化学高二上册 四川省华蓥中学lrp 第二章 化学反应速率和平衡 35 $