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第二節(jié) 化學(xué)平衡 課時(shí)4
第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
1.認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡典型圖像。
2.學(xué)會(huì)化學(xué)平衡圖像題的解題方法。
一、常見(jiàn)化學(xué)平衡的圖像
1.物質(zhì)的量(或物質(zhì)的量濃度)—時(shí)間圖
此類圖像說(shuō)明各平衡體系組分(或某一組分)在反應(yīng)過(guò)程中的變化情況。
解題原則:注意各物質(zhì)曲線的折點(diǎn)(到達(dá)平衡的時(shí)刻),各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系等情況。
據(jù)圖可知:
①橫坐標(biāo)表示反應(yīng)過(guò)程中　　　　　　　,
縱坐標(biāo)表示反應(yīng)過(guò)程中　　　　　　　　　　。
②該反應(yīng)的反應(yīng)物為A、B,生成物為C;在反應(yīng)達(dá)2 min時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)正反應(yīng)速率　　
　　 (填“大于”“小于”或“等于”)逆反應(yīng)速率。
③該反應(yīng)方程式： 。
時(shí)間的變化　
物質(zhì)的量的變化　
等于
3A+B 2C　
2.速率-時(shí)間圖像(v-t圖像)
解題原則:分清正反應(yīng)、逆反應(yīng)及二者的相對(duì)大小,分清“突變”和“漸變”;正確判斷化學(xué)平衡的移動(dòng)方向;熟記濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑等對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響規(guī)律。
據(jù)圖可知：
①如圖A,該平衡向　　　　方向移動(dòng);
表示是　　　　　　　　引起的平衡移動(dòng)。
②如圖B,該平衡向　 　　　方向移動(dòng);若是改變溫度引起的平衡移動(dòng),則改變溫度的方式是　　 　　 ,且該反應(yīng)的正反應(yīng)是　 　　　;若是改變壓強(qiáng)引起的平衡移動(dòng),則改變壓強(qiáng)的方式是　 　　　　 ,且該反應(yīng)的正反應(yīng)是　 　　　　　　　反應(yīng)。
正反應(yīng)
增加反應(yīng)物濃度　
正反應(yīng)
升高溫度　
吸熱反應(yīng)
增大壓強(qiáng)　
氣體體積減小的　
3.百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—時(shí)間—溫度(或壓強(qiáng))圖像
解題原則——“先拐先平數(shù)值大”。
在化學(xué)平衡圖像中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)即為先達(dá)到平衡,速率快,溫度較高、壓強(qiáng)較大(如圖Ⅰ、圖Ⅱ)或使用了催化劑(如圖Ⅲ)。再看平臺(tái)高度,縱坐標(biāo)大小與平衡狀態(tài)相對(duì)應(yīng),將溫度高低、壓強(qiáng)大小與平衡狀態(tài)相聯(lián)系,即可得到反應(yīng)熱或氣體分子數(shù)信息。
如圖Ⅰ中T2>T1,溫度升高平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。
圖Ⅱ中p2>p1,壓強(qiáng)增大平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)方向氣體體積增大。
圖Ⅲ中平衡不移動(dòng),但反應(yīng)速率a>b,可能是a使用了催化劑;也可能是反應(yīng)前后氣體總體積不變的可逆反應(yīng)中,a增大了壓強(qiáng)。
據(jù)圖可知：
恒溫恒容的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g),得到如圖所示關(guān)系。
Ⅰ.據(jù)A圖可知
①因“先拐先平”,T2時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡所用時(shí)
間短,則T2時(shí)反應(yīng)速率大,故T1與T2表示的溫度
大小關(guān)系為T(mén)2　　　T1。
②T1→T2時(shí)改變溫度的方式是　 　　　,生成物
百分含量C%變小,說(shuō)明　　　 　平衡向　　 　　　移動(dòng),故知該反應(yīng)的正反應(yīng)是　　　　反應(yīng)。
>
升高溫度　
升高溫度　
逆反應(yīng)方向　
放熱
Ⅱ.據(jù)B圖可知
①因“先拐先平”,p1時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡所用時(shí)間短,則p1時(shí)反應(yīng)速率大,故p1與p2表示的壓強(qiáng)大小關(guān)系為p1　　　p2。
②p1→p2時(shí)壓強(qiáng)改變方式是　　　 　,
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率α變大,說(shuō)明　　　　　平衡
向　　　　　　移動(dòng),故知該反應(yīng)中
a+b　　　c。
>
減小壓強(qiáng)　
減小壓強(qiáng)　
正反應(yīng)方向　
<
4.百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—壓強(qiáng)—溫度圖像（等溫線、等壓線)
解題原則——“定一議二”。
在化學(xué)平衡圖像中,討論三個(gè)量之間的關(guān)系,先確定其中一個(gè)量(看曲線趨勢(shì)或做輔助線),再討論另兩個(gè)的關(guān)系,從而得到反應(yīng)熱或氣體分子數(shù)信息。
如分析圖Ⅰ中等壓線,溫度升高C%減小,即平衡逆向移動(dòng),說(shuō)明正反應(yīng)放熱;分析等溫線(做垂線),壓強(qiáng)增大C%增大,即平衡正向移動(dòng),說(shuō)明正反應(yīng)方向氣體總體積減小。
分析圖Ⅱ中等溫線,壓強(qiáng)增大C%減小,即平衡逆向移動(dòng),說(shuō)明正方向氣體總體積增大;分析等壓線(做垂線),溫度升高C%減小,即平衡逆向移動(dòng),說(shuō)明正反應(yīng)方向放熱。
據(jù)圖可知：
反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)在不同溫度下(T1Ⅰ.T1為一條　　　　線,隨著壓強(qiáng)的增大,
C%　 　　,化學(xué)平衡　　　　移動(dòng),
則a+b　　　c。
Ⅱ.在壓強(qiáng)一定時(shí)(如p3),溫度升高,C%　　　　,
化學(xué)平衡　　　　移動(dòng),正反應(yīng)是　　　　反應(yīng)。
等溫
減小
逆向
<
增大
正向
吸熱
二、化學(xué)平衡圖像解題流程
分析已達(dá)平衡的可逆反應(yīng)的特點(diǎn)
1.反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)
2.反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是增加還是減小
3.反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)
看圖像
想規(guī)律
做判斷
一看面(縱、橫坐標(biāo)的意義)
二看線(線的走向和變化趨勢(shì))
三看點(diǎn)(起點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn))
四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線)
五看量的變化(如濃度變化、溫度變化)
聯(lián)想平衡移動(dòng)原理,分析條件對(duì)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)的影響
利用原理,結(jié)合圖像,分析圖像中所代表反應(yīng)速率變化或化學(xué)平衡的線,作出判斷
1.已知NO2與N2O4可相互轉(zhuǎn)化:2NO2(g) N2O4(g) ΔH=-57.2 kJ·mol-1,將一定量NO2和N2O4的混合氣體充入2 L的恒溫密 閉容器中,各組分物質(zhì)的量濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述合理的是（ ）
A.前10 min,反應(yīng)從外界吸收22.88 kJ的熱量
B.反應(yīng)進(jìn)行到10 min時(shí),NO2的轉(zhuǎn)化率為33.33%
C.a點(diǎn)正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率
D.25 min時(shí),改變的條件是增大壓強(qiáng)
A
練一練
解析：根據(jù)圖知,前10 min內(nèi)反應(yīng)物濃度減少量=(0.6-0.4) mol·L-1=0.2 mol·L-1,生成物濃度增加量=(0.6-0.2) mol·L-1=0.4 mol·L-1,濃度變化量之比等于其計(jì)量數(shù)之比,所以反應(yīng)物是N2O4、生成物是NO2,前10 min內(nèi)消耗的n(N2O4)=(0.6-0.4)mol·L-1×2 L=0.4 mol,消耗1 mol N2O4吸收57.2 kJ熱量,據(jù)此計(jì)算消耗0.4 mol N2O4吸收的熱量= ×0.4 mol=22.88 kJ,故A正確;該反應(yīng)中反應(yīng)物是N2O4、生成物是NO2,故B錯(cuò)誤;a點(diǎn)反應(yīng)物和生成物濃度相等,但是該點(diǎn)平衡正向移動(dòng),所以正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,故C錯(cuò)誤;25 min時(shí)改變條件瞬間,生成物濃度增大、反應(yīng)物濃度不變,則改變的條件是增大生成物濃度,故D錯(cuò)誤。
2.可逆反應(yīng)mA(g)+nB(s) pC(g)+qD(g),在反應(yīng)過(guò)程中,當(dāng)其他條件不變時(shí),D的百分含量與溫度(T)和壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示,判斷下列敘述中不正確的是（ ）
解析：由左圖知,溫度為T(mén)2時(shí)先到達(dá)平衡,故T2>T1,升高溫度,D%減小,則平衡向逆反應(yīng)移動(dòng),故A正確;使用催化劑,縮短到達(dá)平衡時(shí)間,平衡不移動(dòng),D%不變,故B正確;由右圖可知,壓強(qiáng)為p2時(shí)先到達(dá)平衡,故p2>p1,增大壓強(qiáng),D%減小,則平衡逆向移動(dòng),增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng),反應(yīng)中B為固體,故mA.達(dá)到平衡后,升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
B.達(dá)到平衡后,若使用催化劑,D的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不變
C.化學(xué)方程式中一定有m＜p+q
D.平衡后增大B的量,有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
D
A.A、C兩點(diǎn)的正反應(yīng)速率的關(guān)系A(chǔ)>C
B.A、B、C、D、E各狀態(tài),v(正)C.維持p1不變,E→A所需時(shí)間為x,維持p2不變,D→C所需時(shí)間為y,則xD.使E狀態(tài)從水平方向到達(dá)C狀態(tài),從理論上來(lái)講,可選用的條件是從p1突然加壓至p2
3.對(duì)于反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)在溫度一定時(shí),平衡體系中NO2的體積分?jǐn)?shù)φ(NO2)隨壓強(qiáng)的變化情況如圖所示(實(shí)線上的任何一點(diǎn)為對(duì)應(yīng)壓強(qiáng)下的平衡點(diǎn))。下列說(shuō)法正確的是（ ）
D
解析：增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率增大,C點(diǎn)壓強(qiáng)大于A點(diǎn)壓強(qiáng),C點(diǎn)反應(yīng)體系的濃度大于A點(diǎn)反應(yīng)體系的濃度,所以v(A)v(逆),D點(diǎn)NO2的物質(zhì)的量多于平衡狀態(tài)時(shí)的物質(zhì)的量,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),此時(shí)v(正)y,故C錯(cuò)誤;從p1突然加壓至p2,瞬間平衡沒(méi)有移動(dòng),NO2的體積分?jǐn)?shù)不變,故D正確。
4.反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)　ΔH,學(xué)習(xí)小組針對(duì)反應(yīng)特點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的圖像展開(kāi)了討論,其中不正確的是(　　)
A.圖①中,若p1>p2,則a+b>c+d
B.圖②中,若T2>T1,則ΔH<0且a+b=c+d
C.圖③中,t1時(shí)刻改變的條件一定是
使用了催化劑
D.圖④中,若ΔH<0,則縱坐標(biāo)不可能表示
反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
C
解析： 圖①中,若p1>p2,加壓平衡右移,
則a+b>c+d,A項(xiàng)正確;
圖②中,若T2>T1,升溫平衡左移,加壓平
衡不移動(dòng),則ΔH<0且a+b=c+d,B項(xiàng)正確;
若a+b=c+d,圖③中,t1時(shí)刻改變的條件
還可能是加壓,C項(xiàng)錯(cuò)誤;
圖④中,T2時(shí)反應(yīng)速率較小,所以T25.下列各圖中,表示2A(g)+B(g)2C(g)(正反應(yīng)放熱)這個(gè)可逆反應(yīng)的正確圖像為（ ）
A
解析： 隨著溫度的升高,化學(xué)平衡應(yīng)向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng),即向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以C的體積分?jǐn)?shù)減小,A的轉(zhuǎn)化率減小,A正確,D錯(cuò)誤;
增大體系的壓強(qiáng),由于反應(yīng)的兩邊都是氣態(tài)物質(zhì),所以正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率都增大,B錯(cuò)誤;
而加入催化劑,只能加快反應(yīng)速率,縮短達(dá)到平衡的時(shí)間,不能使平衡移動(dòng),所以達(dá)到平衡后,各組分的濃度及體積分?jǐn)?shù)不變,C錯(cuò)誤。
6．對(duì)于H2(g)＋I(xiàn)2(g) 2HI(g)，ΔH＜0，根據(jù)下圖，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A．t2時(shí)可能使用了催化劑
B．t3時(shí)可能采取減小反應(yīng)體系壓強(qiáng)的措施
C．t5時(shí)采取升溫的措施
D．反應(yīng)在t6時(shí)刻，HI體積分?jǐn)?shù)最大
解析：改變壓強(qiáng)、使用催化劑，平衡均不移動(dòng)，t2時(shí)可能增大壓強(qiáng)或使用催化劑，A正確；t3時(shí)正、逆反應(yīng)速率同等程度減小，可能為減小壓強(qiáng)，B正確；t5時(shí)正、逆反應(yīng)速率增大，且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，改變條件為升高溫度，C正確；平衡逆向移動(dòng)，HI的體積分?jǐn)?shù)減小，t1時(shí)HI的體積分?jǐn)?shù)最大，D錯(cuò)誤。
D
常見(jiàn)化學(xué)平衡的圖像
物質(zhì)的量(或物質(zhì)的量濃度)—時(shí)間圖
速率-時(shí)間圖像(v-t圖像)
百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—時(shí)間—溫度(或壓強(qiáng))圖像
百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—壓強(qiáng)—溫度圖像
化學(xué)平衡圖像解題流程
平衡圖像

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