化學平衡的有關(guān)圖像問題(二)

1、化學平衡的有關(guān)圖像問題（二） 1.化學平衡圖象的特征分析2.化學平衡問題研究的重要思維方3.有關(guān)轉(zhuǎn)化率的判斷計算二、學法指導t1aA（一）化學平衡的圖象問題研究 1. 作用：化學反應(yīng)速率和化學平衡的有關(guān)理論具有一定的抽象性，.運用各種圖象能直觀地反映可逆反應(yīng)的變化規(guī)律及特點，.能從定性和定量兩方面來分析和研究變化的因素、方向和程度. 2.方法： (1)注重縱坐標和橫坐標所對應(yīng)的物理量.,只要其中一個物理量改變，就可能導致圖象的改變. 例如 對一可逆反應(yīng)從起始到達平衡，某反應(yīng)物的A的百分含量)、A的轉(zhuǎn)化率aA分別對時間作圖，曲線正好相反. A%t t1 t A的百分含量與時間關(guān)系 A的轉(zhuǎn)化率與時

2、間關(guān)系（2）弄清縱坐標和橫坐標兩種物理量之間的相互關(guān)系。.作圖或析圖時要注意變化的方向、趨勢、程度，.如考慮是直線還是曲線？是上升還是下降？到一定時是否會不再改變？若是兩條或兩條以上的直線，斜率是否相同？若是兩曲線，它們的曲率是否相等？這一系列的問題必須思考清楚。. （3）抓住關(guān)鍵的點：如原點、最高點、最低點、轉(zhuǎn)折點（拐點）、交點等.。同樣有一系列問題值得去好好思考，如該不該通過原點？有沒有最高（或最低）點？為何有轉(zhuǎn)折點、交點等？3.圖象類型 （1）橫坐標時間（t） 縱坐標反應(yīng)速率（v） 或某物質(zhì)濃度（C）或某成分的百分含量（A%） 或某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率（aA） 特點： 可逆反應(yīng)從非平衡到達平衡

3、以前，v、C、A% 、aA均隨時間（t）變化，到達平衡后，則不隨時間而改變.。圖象中一定將出現(xiàn)平行于橫坐標的直線，簡稱“平臺”. 出現(xiàn)轉(zhuǎn)折“平臺”的先后取決于達到平衡所需要的時間.而時間的長短又取決于反應(yīng)速率的大小. 溫度（T）一定，壓強（P）越大，V正、V逆越大，t越小 壓強（P）一定，溫度（T）越大，V正、V逆越大，t越小 T、P一定，使用正催化劑后V正、V逆均增大，t縮小. “平臺”的相對高低，則由外界條件對平衡的影響來決定.“平臺”越高，說明條件越有利于縱坐標對應(yīng)物理量的提高.反之，則不利. 故可根據(jù)圖象特點來分析可逆反應(yīng)特點. 例1 已知某可逆反應(yīng)mA(g)nB(g) pC(g)Q在

4、密閉容器中進行反應(yīng)，測得在不同時間t、溫度T和壓強P與反應(yīng)物B在混合氣中的百分含量B%的關(guān)系曲線如圖所示. A.T1T2,P1P2,mnP,Q0 B.T1 T2,P2P1,mnP,Q0 C.T2 T1,P2P1,mnP,Q0 D.T1 T2,P2P1,mnP,Q0 解析：根據(jù)達到平衡的時間長短,可斷定 T2T1,P2P1 根據(jù)“平臺”高低，可斷定 低溫有利于B%增大，說明逆反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即正反應(yīng)為吸熱，Q0 高壓有利B%增大,說明增大壓強,平衡逆移，故mnP. 由此可知，本題答案： 例2 如圖所示,a曲線表示一定條件下可逆反應(yīng):X(g)Y(g) 2Z(g)W(s)Q的反應(yīng)過程中X的轉(zhuǎn)化率和時

5、間的關(guān)系.若使a曲線變?yōu)閎曲線,可采取的措施是 A.加入催化劑 B.增大Y的濃度 C.降低溫度 D.增大體系壓強 解析:達平衡所需時間ba 正逆反應(yīng)速率b a 改變條件后ax不變 平衡不移動 該可逆反應(yīng)Vg0 可加催化劑或加壓 答案:在反應(yīng)速率（v）時間（t）圖象中，在保持平衡的某時刻t1改變某一條件前后，V正、V逆的變化有兩種： V正、V逆同時突破溫度、壓強、催化劑的影響 V正、V逆之一漸變一種成分濃度的改變 現(xiàn)圖示如下： 圖 改變條件 增加反應(yīng)物濃度 降低生成物濃度 升溫或加壓（ng0） 降溫或減壓（ng0） 使用正催化劑或加壓（ng0）使用負催化劑或減壓（ng0） （5）在濃度C時間t圖

6、象中 改變溫度瞬間，各物濃度不變，故平衡雖破壞，但各物質(zhì)的濃度變化均連續(xù). 改變壓強瞬間，各物質(zhì)濃度（氣體）均突變.加壓突增，減壓突減. 改變某一成分濃度時，該成分濃度突變，其它物質(zhì)不變，故變化是連續(xù)的. 例 3. 可逆反應(yīng)N23H2 2NH3Q,從反應(yīng)開始經(jīng)t1秒達平衡狀態(tài)，因條件改變，平衡在t2秒時發(fā)生移動，在t3秒時，又達到新的平衡狀態(tài).試根據(jù)t2t3秒曲線判斷，下列圖1、圖2所表示的平衡移動方向和變化條件各是什么？ 圖1 圖2 解析 圖1中t2t3曲線與原來連續(xù)變化，說明只可能為改變_引起.NH3濃度下降,H2濃度增大,說明平衡是逆向移動,故變化的條件是_. 圖2中 ,t2時改變條件前

7、后NH3的濃度連續(xù)變化，而N2濃度突變，說明只能是增加_濃度引起，平衡正向移動. 例 5.氣態(tài)反應(yīng)AB CD,其它條件不變，在有催化劑條件(a)時和無催化劑條件(b)時的反應(yīng)過程中,有關(guān)的量(縱坐標)隨時間(橫坐標)的變化情況錯誤的是 解析：使用催化劑，同等程度改變正逆反應(yīng)速度，縮短達到平衡所需時間，但不改變平衡狀態(tài)。故不論有無催化劑，達到平衡時同一成分的百分含量相同。所以選項A錯_對。選項D中似乎達平衡所需時間長短合理，但使用催化劑，反應(yīng)速率不但不增大，反而減小，顯然不合理。本題正確選項：_例6.2.右圖為條件一定時,反應(yīng) 2NOO2 2NO2Q(Q0)中NO的最大轉(zhuǎn)化率與溫度變化關(guān)系曲線圖

8、,圖中有A、B、C、D、E五點，其中表示未達到平衡狀態(tài)，且V正V逆的點是 A.B和C B.A和E C.E D.A和C 解析：當條件一定時，反應(yīng)的最大轉(zhuǎn)化率一定是達平衡狀態(tài)時。該圖像與初中所學的溶解度曲線很相似。A、D所在的曲線上所有的點均為平衡時的狀態(tài)。曲線上下的點均為非平衡時的狀態(tài)。反應(yīng)從非平衡自發(fā)達平衡。從圖中可看出，B、C所在狀態(tài)的轉(zhuǎn)化率小于該溫度平衡時。說明反應(yīng)正向_方向移動。即V正V逆。而E所在狀態(tài)的轉(zhuǎn)化率大于該溫度平衡時的，說明反應(yīng)正向逆反應(yīng)方向移動。即V正V逆。故本題選_.。 (2)橫標溫度T 縱標百分含量A% 或轉(zhuǎn)化率aA 或反應(yīng)速率C 特點：橫坐標為T時，縱標對應(yīng)的各物理量均

9、隨T變化而變化. 若測得在不同溫度下經(jīng)過足夠長時間達平衡時A%、A、C均隨T單調(diào)變化. 若測得在不同溫度下經(jīng)過同一時間在某一時刻測得A%、A、C隨T變化而可能呈現(xiàn)先上升達最高點 下降的變化趨勢 例7 下圖表示外界條件（溫度、壓力）的變化對下列反應(yīng)的影響. L（s）G（g） 2R(g)Q(吸熱) 在圖中Y軸是指A.平衡混合氣中R的質(zhì)量分數(shù) B.平衡混合氣中G的體積分數(shù) C.G的轉(zhuǎn)化率 D.L的轉(zhuǎn)化率 解析 由圖象可知:T,Y. G%,R%. 由反應(yīng)可知:T,平衡正移. 反應(yīng)物. 答案:_ 例5 在容積相同的五個密閉容器中分別放入同量的A2和B2，在不同溫度下同時任其發(fā)生反應(yīng)：A2（g）3B2(g

10、) 2AB3（g），分別在某一同時刻測得其中AB3所占的體積分數(shù)變化如圖所示.下列說法不正確的是 A.正反應(yīng)是放熱反應(yīng) B.E、F二點尚未達到平衡 C.H、I二點尚未達到平衡 D.G、H、I三點可能已達平衡狀態(tài) 解析 隨著溫度的升高反應(yīng)速率加快.從G到H、I，AB3%所占的體積分數(shù)降低，能得出正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；E、F兩點AB3%比G點低，原因是低溫下反應(yīng)速率慢，反應(yīng)未達平衡狀態(tài).選_(二)解決化學平衡問題的重要思維方法 1.可逆反應(yīng)“不為零”原則. 可逆性是化學平衡的前提，達到平衡時應(yīng)是反應(yīng)物和生成物共存的狀態(tài)，每種物質(zhì)的量不為零. 一般可用極限分析法推斷. 即假設(shè)反應(yīng)不可逆，則最多生成產(chǎn)物多

11、少，有無反應(yīng)物剩余，余多少.這樣的極值點是不可能達到的，故可用確定某些范圍或在范圍中選擇合適的量. 例3 在一定溫度下將1 molCO和1mol水蒸氣放在密閉容器中反應(yīng)：COH2O CO2H2,達平衡后測得CO2為0.6mol，再通入4mol水蒸氣，達新平衡后CO2的物質(zhì)的量可能是 解析 加入H2O（g）平衡正移，n·CO20.6mol但不可能任意增大,根據(jù)“不為零”原則，1molCO即使完全反應(yīng)也只可能生成1molCO2，所以0.6molnCO21mol.答案_合適 2.“一邊倒”原則 可逆反應(yīng)，在條件相同時（等溫等容），若達到等同平衡，其初始狀態(tài)必須能互變，從極限角度看，就是各物

12、質(zhì)的物質(zhì)的量要相當.因此可以采用一邊倒的原則來處理以下問題： （1）化學平衡等同條件（等溫等容） aA(g)bB(g) cC(g) 始 a b 0 平衡態(tài) 始 0 0 c 平衡態(tài) 始 x y z 平衡態(tài) 為了使平衡 根據(jù)“一邊倒”原則，即可得 xza 1 yzb 1 例8 溫度、催化劑不變，向某一固定體積的密閉容器內(nèi)按下列各組物質(zhì)的量加入H2、N2、NH3，反應(yīng)達平衡時；氨氣濃度最大的一組是 ABCDH2613.55N22011.5NH30421 解析 2NH3 N23H2.根據(jù)反應(yīng)“一邊倒”換算. B 0 2 617 C 0 2 33.56.5 D 0 2 1.556.5 由此可知，符合題意

13、的是_ 3.“過渡態(tài)”方法. 思路：相同倍數(shù)增加各種反應(yīng)物的濃度，相當于增大體系壓強，根據(jù)平衡移動方向來確定轉(zhuǎn)化率的變化情況. 例9. .一真空密閉容器中盛有molPCl5,加熱到200時發(fā)生反應(yīng).PCl5(g) PCl3(g)Cl2(g),反應(yīng)達到平衡時,PCl5所占體積百分數(shù)為M%.若在同一溫度和同一容器中,最初投入的是2molPCl5 ,反應(yīng)達平衡時,PCl5所占體積百分數(shù)為N%,則M和N的正確關(guān)系是 A.MN B.M N C.MN D.無法比較 解析：從molPCl5 到2molPCl5投料，相當于增大體系壓強，對該可逆反應(yīng)而言，促使平衡逆移，反應(yīng)達平衡時,PCl5所占體積百分數(shù)增大，

14、故選_鞏固練習（一）選擇題1 如右圖所示表示平衡混合物中x的百分含量在不同的壓強下，隨濕度變化的情況，在下列平衡體系中，x可以代表用下橫線標明的物質(zhì)（反應(yīng)中各物質(zhì)為氣態(tài)）的是（ ）AN2+2H2 2NH3H0BH2+I2 2HI+H0C2SO3 2SO2+O2H0D4NH3+5O2 4NO+6H2OH02 在溶積固定的4L密閉容順中，進行可逆反應(yīng)：X（氣）+2Y（氣） 2Z（氣）并達到平衡，在此過程中，以Y的濃度改變表示的反應(yīng)速率(正)、(逆)與時間t的關(guān)系如右圖，如圖中陰影部分面積表示（ ）AX的濃度的減少 BY的物質(zhì)的量的減少CZ的濃度的增加 DX的物質(zhì)的量的減少3今有反應(yīng)X(g)+Y(g

15、) 2Z(g)+ H0若反應(yīng)開始經(jīng)t1秒后達到平衡，又經(jīng)t2秒后，由于反應(yīng)條件的改變使平衡破壞，則t3時又達到平衡，如圖表示，試分析，以t2到t3秒曲線變化的原因因是（ ）A增大了X和Y的濃度B使用了催化劑C增加了反就體系的壓強D升高了反應(yīng)的濕度4可逆反應(yīng)N2O5 N2O4+O2H0在t1時達到平衡，然后在t2時開始加熱，至一定濕度后停止加熱并增溫，到t3時又建立平衡，下列各圖解表示上述情況的是（ ）A B C D5可逆反應(yīng)aX(氣)+bY(氣) cZ(氣)+dW(氣) H=Q在壓強P1、P2濕度T1、T2下，產(chǎn)物W 的質(zhì)量與反應(yīng)時間t的關(guān)系如圖。下列各項正確的是（ ）AP1P2BQ0CT1T

16、2Dc+da+b6都符合兩個圖象的反應(yīng)是（C%表法反應(yīng)物質(zhì)量分數(shù)，v表示速率，P表示壓強，t表示時間）（ ）AN2O3(g) NO2(g)+NO(g) H0B2NO2(g)+H2O(1) 2HNO3(1)+NO(g)+ H0C4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) H0DCO2(g)+C(s) 2CO(g) H0（1） （2） 7對于反應(yīng)A(氣)+2B(氣) 2C(氣) H0，下面各圖能正確反映在這一反應(yīng)中，反應(yīng)時間t，濕度T與平衡混合物中C的百分含量關(guān)系的是（ ）A B C D8在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2SO2+O2 2SO2(氣)，起始時SO2和O2分別為20mol和10m

17、ol，達到平衡時，SO2的轉(zhuǎn)化率為80%，若從SO3開始進行反應(yīng)，在相同的條件下，欲使平衡時各成分的體積分數(shù)與前者相同，則起始時SO3的物質(zhì)的量及SO3的轉(zhuǎn)化率分別為（ ）A10mol和10% B20mol和20%C20mol和40% D30mol和80%9右圖中，a曲線表示一定條件下可逆反應(yīng)X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s)+Q的反應(yīng)過程，若使a曲線變?yōu)閎曲線，可采取的措施是（ ）A降低濕度 B增大Y的濃度C加入催化劑 D增大體系壓強10在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：aX(氣)+bY(氣) cZ(氣)+dW(氣)，反應(yīng)達到平衡后，保持濕度不變，將氣體壓縮到原來的體積，當再次達到平衡時，W的濃度

18、為原平衡的1.8倍，下列敘述中不正確的是（ ）A平衡向逆反應(yīng)方向移動 Ba+bc+dCZ的體積分數(shù)增加 DX的轉(zhuǎn)化率下降11對于可逆反應(yīng)：A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)+Q(Q0)，下列圖像中正確的是（ ）12在等溫、等容條件下有下列氣體反應(yīng)：2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)。現(xiàn)分別從兩條途徑建立平衡：.A和B的起始濃度均為2mol·L1；.C和D的起始濃度分別為2mol·L1和6mol·L1.下列敘述正確的是（ ）A和兩途徑最終達到平衡時，體系內(nèi)混合氣體的體積分數(shù)相同B和兩途徑最終達到平衡時，中A的轉(zhuǎn)化率與中B的產(chǎn)率之和不為1C達到平衡時，

19、途徑的反應(yīng)速率(A)等于途徑的反應(yīng)速率(A)D達平衡時，第條途徑混合氣體的密度為第條途徑混合氣體密度的1/2（二）填空題13在一固定容積的密閉容器中，1molHI氣體建立如下平衡2HI H2(g)+I2(g)，此時HI的轉(zhuǎn)化率為25%，其它條件不變時再充入1molHI的氣體，重新平衡后HI的轉(zhuǎn)化率為（ ）23%（填“”“”或“=”14對于吸熱反應(yīng)A(g)+B(g) C(g)+D(g) A的轉(zhuǎn)化率與壓強（P）和濕度（T）的關(guān)系如圖所示則T1、T2、T3的關(guān)系是_.15在一定條件下，可逆反應(yīng)A+B Mc的變化如右圖所示，已知坐標表示在不同濕度和壓強下生成物C在混合物中的質(zhì)量分數(shù)，p為反應(yīng)在T2的濕

20、度時達到平衡后向容器加壓的變化情況，問：（1）濕度T1_T2(填、或=.（2）正反應(yīng)是_反應(yīng)（填吸熱或和熱）.（3）如果A、B、C均為氣體，則m_2（填、或=（4）當濕度和容積不變時，如在平衡體系中加入一定量的某稀有氣體，則體生活費的壓強_，平衡_移動.16可逆反應(yīng)2A(g)+B(g) nC(g)H=Q，圖甲為同溫度不同壓強時，混合氣體中A的體積分數(shù)A%隨反應(yīng)時間變化的曲線；圖乙為同一壓強不同濕度時，混合氣體中A的體積分數(shù)A%隨反應(yīng)時間變化的曲線試根據(jù)曲線確定 甲 乙（1）P1與P2關(guān)系_，n_3（填、或=（2）T1與T2的關(guān)系是_，Q_0（填、或=17某化學反應(yīng)2A B+D在四種不同條件下進

21、行，B、D起始濃度為見反應(yīng)物A的濃度(mol/L)B隨反應(yīng)時間（min）的變化情況如下表：實驗序號 時濃 間 度濕度010203040506018001.00.800.670.570.500.500.502800C20.600.500.500.500.500.503800C30.920.750.630.600.600.6048201.00.400.250.200.200.200.20 根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成下列填空：（1）在實驗1，反應(yīng)在10至20分鐘時間內(nèi)平衡速率為_mol(L·min).（2）在實驗2，A的初始濃度C2=_mo/L，反應(yīng)經(jīng)20分鐘就達到平衡，可推測實驗2中還隱隱約約含的條件是_。（3）設(shè)實驗3的反應(yīng)速率為V3，實驗1的反應(yīng)速率為V1，則V3_V1（填、=、，且C3_1.0mol/L（填、=、（4）比較實驗4和實驗1，可推測該反應(yīng)是_反應(yīng)（選填吸熱、放熱）理由是18二氧化氮在加熱條件下能夠分解成一氧化氮和氧氣。該反應(yīng)進行到45秒時，達到平衡（NO2濃度約為0.0125mol/L）。右圖中的曲線表示二氧化氮分解反應(yīng)在前25秒內(nèi)的反應(yīng)進程。（1） 請計算前20秒內(nèi)氧氣的平均生成速度：（2） 若反應(yīng)延續(xù)至70秒，請在圖中用