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日志

 
 

我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识  

2009-04-19 17:24:22|  分类: 生活,杂 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【内容综述】
掌握平衡移动原理
运用影响平衡移动的因素判断平衡移动方向
【要点讲解】
化学平衡移动的实质是浓度、温度、压强等客观因素对正、逆反应速率变化产生不同的影响,使V正≠V逆,原平衡状态发生移动,根据平衡移动原理分析解决问题。
【例题分析】
一、平衡移动与反应速率
例1、某温度下,反应N2O4=2NO2-Q在密闭容器中达到平衡,下列说法不正确的是
A、体积减小时将使反应速率增大
B、体积不变时加入少许NO2,将使正反应速率减小
C、体积不变时加入少许N2O4,再度平衡时颜色变深
D、体积不变时升高温度,再度平衡时颜色变深
分析:A、B是结合化学反应速率变化判断而设置的选项,C、D是结合化学平衡移动判断而设置的选项,速率变化与平衡移动是测试中的两个不同的侧面在分析中要加以区分。A、体积减小使反应物浓度及生成物浓度都增大,所以无论正反应还是逆反应速率都增大。B、体积不变时增加NO2的瞬间反应物的浓度不变,生成物的浓度增大,正反应速率不变,逆反应速率增大。C、体积不变时加入少许N2O4再度平衡,无论平衡如何移动各物质浓度均增大,颜色一定加深。D、体积不变升高温度,平衡向吸热(正反应)方向移动,颜色一定加深。
答案:B
例2、右图是可逆反应A+2B=2C+3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降压后加压)而变化的情况,由此可推断
A、正反应是放热反应
B、若A、B是气体,则D是液体或固体
C、逆反应是放热反应
D、A、B、C、D均为气体
分析:通过降温线处V正>V逆可知化学平衡向正反应方向移动,进而得知正反应方向为放热反应。通过加压线处V正>V逆可知化学平衡向正反应方向移动,进而得知正反应方向为体积减小方向,而且通过改变压强的瞬间V正、V逆均发生了明显变化这一事实说明反应物与生成物中都一定有气体参加。
答案:A、B
二、化学平衡移动的运用
例3、在A+B(固)C反应中,若增加压强或降低温度,B的转化率均增大,则反应体系应是
A、A是固体,C是气体,正反应吸热 B、A是气体,C是液体,正反应放热
C、A是气体,C是气体,正反应放热 D、A是气体,C是气体,正反应吸热
分析:增加压强平衡向气体体积减小的方向移动,降低温度平衡向放热反应方向移动,结合B的转化率的变化可以判断出上述反应的特点,即:正反应方向为气体体积减小、放热反应,由于A与C的反应系数相等,A必为气体C必为固体,否则压强变化将对本反应无影响。
答案:C
例4、在一个固定体积的密闭容器中,放入3 L X(气)和2 L Y(气),在一定条件下发生下列反应
4X(气)+3Y(气) 2Q(气)+nR(气),达到平衡后,容器内温度不变,混合气体的压强比原来增加5%,X的浓度减少1/3,则该反应方程式中的n值是
A、3 B、4 C、5 D、6
分析:通过X的浓度变化,可以知道化学平衡移动的方向,结合压强的变化可以判断出建立平衡前后气体物质的量的变化趋势应当是增大的,因而选择出答案。
答案:D
例5、在密闭容器中,下列可逆反应达到平衡后,升高温度可以使混合气体平均分子量减小的是
A、H2(气)+Br2(气)=2HBr(气)+Q
B、N2(气)+3H2(气)=2NH3(气)+Q
C、N2O4=2NO2
D、4NH3(气)+5O2(气)=4NO(气)+6H2O(气)+Q
分析:根据质量守恒定律,反应前后质量不变,由于上述反应参加者均是气体,平均分子量的减小是由于气体物质的量增大。升高温度化学平衡应向吸热反应方向移动。应选择吸热方向也是体积增加方向的答案。
答案:B、C
三、其它因素与平衡
例6、在密闭容器中进行H2(气)+Br2(气)=2HBr(气)+Q反应达到平衡后,欲使颜色加深,应采取的措施是
A、升温 B、降温 C、增压 D、减压
分析:要想使容器内气体的颜色加深,就需要加大Br2的浓度,加大Br2浓度的方法结合选项有两种,1、利用平衡移动原理升高温度反应向吸热的方向移动,Br2浓度增大,颜色加深;2、减小容器的体积即加大容器的压强,本反应由于反应前后系数相等,压强变化不会带来平衡的移动,但体积减小,Br2浓度增大,颜色加深。
答案:A、C
例7、在N2O4=2NO2平衡体系中,增大N2O4的浓度,则NO2和N2O4的物质的量比值,应:
A、增大 B、减小 C、不变 D、可能增大也可能减小
分析:在判断比值的变化时,不仅要注意化学平衡移动的方向,还要将反应容器的特点纳入分析的范围。若上述反应是在一个定容容器中进行的反应,加入N2O4后达到新的平衡状态,新的平衡状态与原平衡状态相比压强应当增大,压强增大将不利于N2O4的分解,进而选定B答案。问题是否到此为止呢?若上述反应是在一个恒压容器中进行的反应,加入N2O4后达到新的平衡状态,新的平衡状态与原平衡状态相比压强相同,恒压容器中只要加入的物质物质的量之比不变,新的平衡状态与原平衡状态相同,进而选定C答案。
答案:B或C

【能力训练】
8、已建立化学平衡的某可逆反应,当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述正确是
(1)生成物的质量分数一定增加 (2)生成物的产量一定增大
(3)反应物的转化率一定增大 (4)反应物的浓度一定降低
(5)正反应速率一定大于逆反应速率 (6)使用了合适的催化剂
A、(1)(2) B、(2)(5) C、(3)(5) D、(4)(6)
9、在容积相同的A、B两个密闭容器中,分别充入2molSO2和1molO2,使它们在相同的温度下发生反应:2SO2+O2=2SO3,并达到平衡。在反应过程中,若A容器保持体积不变,B容器保持压强不变,当A中的SO2的转化率为25%时,则B容器中SO2的转化率应是
A、25% B、>25% C、<25% D、12.5%

11、在容积相同的两个密闭容器中A和B保持温度为423K,若同时向AB中加入amol及bmol的HI气体,且a>b,待反应:2HI(气)=H2(气)+I2(气),达到平衡时,下列说法正确的是
A、从反应开始到达到平衡,所需时间tA>tB
B、平衡时I2的浓度[I2]A=[I2]B
C、平衡时I2蒸气在混合气体中的体积分数A容器中的大于B容器
D、HI的分解率a A=a B
12、一定混合气体在密闭容器中发生下列反应:mA(气)+nB(气)=pC(气),达到平衡后,于温度一定时,将气体体积缩小到原来的1/2,当达到新的平衡时,C的浓度为原来的1.9倍,若压缩过程中保持温度不变,则下列说法中正确的是
A、m+n>p B、A的转化率降低 C、平衡向逆反应方向移动
D、C的体积分数增加
13 、在一个活塞式的反应容器中,通入2molSO2和1molO2,于500℃下发生化合反应并达到平衡,在保持恒温、恒压的条件下,再通入通入2molSO2和1molO2,下列叙述的内容完全正确的是
A、V正增大,V逆减小,平衡向正反应方向移动,SO3的百分含量增加
B、V正增大,V逆不变,平衡向正反应方向移动,SO3的百分含量增加
C、V正增大,V逆增大,平衡向正反应方向移动,SO3的百分含量增加
D、开始时V正增大,V逆减小,平衡向正反应方向移动;随后又逐渐恢复到原反应速率和原平衡状态,SO3的百分含量保持不变
14、在一真空恒容容器中盛有1 mol PCl5,加热到200℃时发生如下反应,
PCl5(气)=PCl3(气)+Cl2(气),反应达到平衡时,PCl5所占体积分数为m%,若在同一容器同一温度下,最初投入的是2 mol PCl5,反应达平衡后PCl5所占体积分数为n%,则m与n的关系正确的是
A、m>n B、m<n C、m=n D、无法比较
15、在密闭容器中进行如下反应:N2+3H2=2NH3+Q,若将平衡体系中各物质的浓度都增加到原来的2倍,则产生的结果是
(1)平衡不发生移动 (2)平衡沿着正反应方向移动
(3)平衡沿着逆反应方向移动 (4)NH3的质量分数增加
(5)正逆反应速率都增大
A、(1)(5) B、(1)(2)(5) C、(3)(5) D、(2)(4)(5)
16、某温度下,反应N2O42NO2-Q在密闭容器中达到平衡,下列说法不正确的是
A、体积减小时将使反应速率增大
B、体积不变时加入少许NO2,将使正反应速率减小
C、体积不变时加入少许N2O4,再达到平衡时颜色变深
D、体积不变时升高温度,再达到平衡时颜色变深

 

 

 

 


【答案及提示】
8、C 化学平衡向正反应方向移动可采取的措施有增大反应物的浓度,这样将降低反应物的转化率;可以降低生成物的浓度,这样生成物的质量分数降低。
9、B 由于A、B两个密闭容器体积相同,反应开始前它们的压强相等,2SO2+O22SO3是体积减小的反应,达到平衡后B中的压强大于A,压强对该平衡正向移动有利。
10、A、D 催化剂只影响反应速率变化,对浓度无影响。
11、A、B 容器A中反应物浓度大于容器B,A中反应速率快所需时间短。
2HI(气)=H2(气)+I2(气)反应前后气体物质的量不变,压强的不同对HI的分解率不会造成不同的影响。
12、B、C 体积减小为原来的一半,若平衡不发生移动C的浓度将为原来的两倍,根据题目条件可知平衡向逆反应方向移动。S
13、D 活塞式容器就是恒压容器。
14、B 分析本题前后出现两个平衡状态的相同点:体积相同、温度相同;不同点:因为本反应正反应方向是体积增大的方向,且反应初始时投入的PCl5物质的量不同,反应达平衡后容器内压强不同。反应达平衡过程中压强越大平衡越不易向正反应方向移动。
15、C
16、A 解题的关键是与反应有关的各物质浓度将如何变化。

 

 

 

 

 

 

 

 

一、根据化学平衡的概念:

 

一定条件下的可逆反应,正反应和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

 

即:化学平衡的根本标志是V(正)=V(逆):一定条件下的可逆反应:某物质的消耗速率等于该物质的生成速率;说明该反应达平衡。

 

因为反应速率之比等于方程式的系数比。所以要描述一个可逆反应达平衡,必须一个描述正反应,一个描述逆反应,且描述的量之比等于方程式的系数比。

 

例1:对反应N2+3H2我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !2NH3而言,以下不能说明反应达平衡的是(    )。

 

A.同一时间内消耗1 mol N2的同时生成3 mol H2

 

B.同一时间内消耗1 mol N2的同时消耗2 mol NH3

 

C.1 mol氮氮三键断裂的同时,6 mol氮氢键断裂

 

D.某时刻各物质的物质的量浓度相等

 

解:A中消耗1 mol N2描述的是正反应,生成3 mol H2描述的是逆反应。(根据方程式生成3 mol H2的同时一定生成1 mol N2),所以A可以说明该反应达平衡。

 

B中消耗1 mol N2描述的是正反应,消耗2 mol NH3描述的是逆反应;

 

(根据方程式消耗2 mol NH3的同时一定生成1 mol N2),所以B可以说明该反应达平衡

 

C中1 mol氮氮三键断裂描述的是正反应,6 mol氮氢键断裂描述的是逆反应;

 

(根据方程式6 mol氮氢键断裂的同时一定生成1 mol氮氮三键),所以C可以说明该反应达平衡。

 

答案选D

 

二、根据其他条件判断

 

(一)有气体参加或生成的反应

 

(1)平均摩尔质量M=m(总)/n(总)

 

①      如果全为气体:

 

A:在密闭容器中,如果不是等体积反应:

 

例:如N2(g)+3H2(g)我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !2NH3(g)其平均摩尔质量M一定,可以说明该反应达平衡。(因为全是气体,所以气体的总质量m不变;假设平衡左移,气体总物质的量增大,假设平衡右移,气体总物质的量减小,即平衡移动,M一定改变)

 

B:在密闭容器中,如果是等体积反应:

 

例如I2(g)+H2(g)我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !2HI(g)其平均摩尔质量M一定,不能说明该反应达平衡。(因为全是气体,所以气体的总质量m不变;假设平衡左移,气体总物质的量不变,假设平衡右移,气体总物质的量也不变,即平衡移动,M不变)

 

②      若有固体或液体参加反应或生成:

 

无论是否是等体积反应,其气体的平均摩尔质量M一定,一般可以说明该反应达平衡。

 

特殊情况如反应CO(g)+H2(g)我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !C(S)+H2O(g)

 

如果气体的平均摩尔质量M等于12 g/mol,其平均摩尔质量M一定,不能说明该反应达平衡。(因为假设平衡左移,气体总质量每增加12 g,其气体的物质的量增加1 mol,气体的平均摩尔质量M不变,假设平衡右移,气体总质量每减少12 g,其气体的物质的量减少1 mol,气体的平均摩尔质量M也不变)

 

如果气体的平均摩尔质量M不等于12 g/mol,其平均摩尔质量M一定,能说明该反应达平衡。(因为假设平衡左移,气体总质量每增加12 g,其气体的物质的量增加1 mol,气体的平均摩尔质量M一定改变,假设平衡右移,气体总质量每减少12 g,其气体的物质的量减少1 mol,气体的平均摩尔质量M也一定改变)

 

(2)混合气体的平均密度我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !=m(总)/v(总)

 

①如果全为气体:

 

A:在恒容的密闭容器中,

 

例:如N2(g)+3H2(g)我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !2NH3(g)其混合气体的平均密度我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !一定,不能说明该反应达平衡。

 

B:在恒压的密闭容器中:

 

如果不是等体积反应:

 

例:如N2(g)+3H2(g)我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !2NH3(g)其混合气体的平均密度我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !一定,能说明该反应达平衡。

 

如果是等体积反应:

 

例如I2(g)+H2(g)我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !2HI(g)混合气体的平均密度我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !一定,不能说明该反应达平衡。

 

(3)从混合气体的总压强考虑(恒温恒容)

 

如果不是等体积反应:

 

例:如N2(g)+3H2(g)我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !2NH3(g)其混合气体的总压强p一定,能说明该反应达平衡。

 

如果是等体积反应:

 

例如I2(g)+H2(g)我的鸡肋——化学平衡移动的相关知识 - WillKwong - Keep Going !2HI(g)混合气体的总压强p一定,不能说明该反应达平衡。

 

(4)若为绝热体系,温度一定,可以说明反应达平衡。

 

(5)混合气体的颜色一定(某气体有色),可以说明反应达平衡。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    化学平衡状态的判断是化学平衡教学中的难点,为了帮助同学们有效地掌握这方面的知识,笔者对化学平衡的概念深入剖析,总结规律,从不同侧面认识化学平衡,以化解难点,提高对知识的应用能力。

一.剖析概念,把握标志
      化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里,正反应和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。从其概念可知,判断一个可逆反应在一定条件下是否达到平衡状态主要根据两点:一是根据化学平衡状态的本质特征——正反应速率与逆反应速率相等;二是根据化学平衡状态的宏观表现——各组分的浓度保持不变。
二.深入理解,把握规律
       ㈠化学平衡状态的一般标志
       化学平衡状态的标志可概括为“一等五不变”,现以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例,化抽象为具体,提高学生对此标志的理解。
      1.一等
      “一等”即正反应速率等于逆反应速率,其意义是针对反应体系中同一反应物(或生成物)而言的,而不是同一反应中的不同物质。若用同一反应中不同物质来表示正反应速率和逆反应速率,必须要求两速率反向(切忌单向速率)且两速率之比等于其对应的化学计量数之比。
       在试题中可有以下几种具体形式出现:
⑴同一物质的正反应速率等于逆反应速率,如υA(消耗)=υA(生成)或υD(消耗)=υD(生成)。
⑵某反应物的正反应速率与另一反应物的逆反应速率之比等于化学计量数之比,如υA(消耗):υB(生成) =m:n,或υC(消耗):υD(生成) =p:q。
⑶某反应物的正反应速率与某生成物的逆反应速率之比等于化学计量数之比,如υA(消耗):υC(消耗) =m:p,或υB(生成):υD(生成) = n:q。
⑷对同一物质而言,断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。
      2.五不变
      “五不变”即反应混合物中各组分的浓度保持不变,其意义是指各组分的物质的量不变;各组分的浓度不变;各组分的百分含量不变;反应物的转化率不变;对于全为气体的可逆反应,当m+n╪p+q时,混合气体总物质的量不变。
       在试题中可有以下几种具体形式出现:
⑴各组分的物质的量不变,如一定温度的密闭容器中,A、B、C、D的分子数不再改变。
⑵各组分的浓度不变,如外界条件不变时,对于有颜色的物质参加或生成的可逆反应,混合气体的颜色不随时间发生变化。
⑶各组分的百分含量不变,如各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数保持不变。
⑷反应物的转化率不变,如在一定条件下,A或B的转化率不再改变。
以上各项既适用于反应前后气体化学计量数之和不相等的可逆反应,又适用反应前后气体化学计量数之和相等的可逆反应。
⑸对于全为气体参加的前后化学计量数改变的可逆反应,混合气体总物质的量不变。如当m+n╪p+q时,恒温恒容时,体系的总压强不发生变化;当m+n╪p+q时,恒温恒压时,体系的总体积不发生变化;当m+n╪p+q时,恒容时混合气体的平均相对分子质量不发生变化。
       ㈡化学平衡状态的特殊标志
       在恒容条件下,混合气体的密度能否作为化学平衡状态的标志呢?这主要看可逆反应中有无非气态物质参加或生成。因为该条件下的气体密度只和气体的质量有关,若是全气态物质参加的可逆反应,在恒容条件下,不论是否达到平衡,混合气体的总质量都不发生变化,混合气体的密度不发生变化,此时不能作为化学平衡状态的判断标志。若有非气态物质参与的可逆反应,在恒容条件下,只有达到平衡时,混合气体的总质量才不会发生变化,混合气体的密度不会发生变化,此时密度才能作为化学平衡状态的判断标志。
三.分清条件,灵活应用
      1.全为气体参加的前后化学计量数和不相等的可逆反应平衡状态的判定
      例1在一定温度下,向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),此反应达到平衡的标志是(   )
A.容器内压强不随时间变化
B.容器内各物质的量浓度不随时间变化
C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1:2:2
D.单位时间内消耗0.1molX同时生成0.2molZ
      解析:该反应为气体物质的量减小的反应,容器内压强不随时间变化时,即气体的总物质的量不再变化,各物质的量浓度也不再变化,表明该反应达到了平衡状态,选项A、B都正确。选项C描述的是反应中X、Y、Z三种物质的化学计量数之比,与平衡状态无关。选项D两种速率都是正反应速率,无逆反应速率。故本题应选A、B。
      2.全为气体参加的前后化学计量数和相等的可逆反应平衡状态的判定
      例2某温度下,在一固定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),下列情况能说明该反应一定达到平衡的是(   )
A.混合气体的颜色不再改变的状态
B.混合气体的压强不再改变的状态
C.单位时间内拆开1mol氢氢键,同时生成1mol氢氢键
D.混合气体的密度不再改变的状态
      解析:选项A中混合气体的颜色不再改变,说明碘蒸气的浓度保持一定,已达到平衡。选项B不能作为平衡状态的判断依据,因为该反应前后气体系数和相等,恒温恒容时,不论是否达到平衡,均无压强的变化。选项C表示υ这一实质,能说明已达到平衡。选项D由于气体质量恒定,在恒容容器中反应,密度始终不变,不能作为判断依据。故正确答案为A、C。
     3.有非气态物质参加的可逆反应达到平衡状态的判定
     例3在一定条件下,反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)达到平衡状态的标志是(   )
A.单位时间内生成nmolC,同时生成nmolD
B.容器内压强不随时间变化而变化
C.容器内混合气体的密度不随时间变化而变化
D.B的浓度不再变化
     解析:选项A无论是否达到化学平衡,单位时间内生成nmolC的同时,必生成nmolD,A错误。该反应前后气体系数和相等,故B项不能作为判断依据。因该反应有固体参加,随着反应的进行气体的质量不断改变,恒容时,容器内混合气体密度不再发生变化,说明反应已平衡,选项C正确。B的浓度不变,说明也已达平衡,选项D也正确。故本题正确答案为C、D。


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图象题是化学平衡中的常见题型,是勒夏特列原理等化学平衡知识在直角坐标系中的直观反映。同时,它又是化学平衡的重点、难点,学生的疑惑点、失分点。那么如何解决化学平衡图象题呢? 下面就来谈谈化学平衡图象题的解题方法.

一、化学平衡图象题的一般解题思路 (一)解题步骤

1.看图象:一看面(即横坐标与纵坐标的含义),二看线(即线的走向和变化趋势),三看点(即起点、拐点、交点、终点),四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等),五看量的变化(如浓度变化、转化率变化、相对分子质量变化等)。

2.想规律:联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。

3.作判断:将图象中表现的关系与所学规律对比,作出符合题目要求的判断。

(二)思考原则

1.“先拐先平,数值大”原则

对于同一化学反应,在化学平衡图象中,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表示的压强较大。

例如,在转化率—时间图象上,先出现拐点的曲线先达到平衡,此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。

2.“定一论二”原则

当图象中有三个量时,可先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系。

二、化学平衡图象题的类型及解题技巧

纵观近几年高考试题,有关化学平衡图象题根据横坐标的含义主要分为两大类:时间t类、压强(P)或温度(T)

题型主要有以下几种:
1
、有关反应速率与
时间关系的图象

2有关反应物或生成物的浓度或体积分数与时间关系的图象

3有关反应物的转化率与时间关系的图象
4
、有关平均摩尔质量与时间关系的图象5有关物质体积分数与温度或压强关系的图象

1,2,3,4四种类型的图象都是与时间的关系的问题。根据达到平衡时反应物的转化率,正逆反应速率,各物质的浓度(体积分数或质量分数),体系的平均摩尔质量不随时间而变化这一原理,可判断出反应达到平衡的时间长短,从而判断出反应速率的快慢。而在图象中影响反应速率快慢的主要因素是:催化剂、温度和压强(有气体存在的化学反应)。根据使用正催化剂,体系温度升高或压强增大都能加快反应速率来判断。而对于反应物转化率的大小,正逆反应速率的变化,各物质的浓度(体积分数或质量分数)的变化,体系平均摩尔质量的变化则与化学平衡的移动有关。为了解决这个问题,必须熟练掌握影响化学平衡移动的因素(主要是温度和压强)。所用的原理就是体系温度升高,化学平衡向吸热方向移动;体系压强增大,化学平衡向气体体积减小的方向移动,反之亦然。而实际上有关化学平衡图象的试题往往是上面两个方面的综合应用。

下面就举例来看一看如何快速准确地解答化学平衡图象题。

类型: 横坐标时间t的图象

1.把除去氧化膜的镁条投入到盛有少量稀盐酸的试管中,发现氢气发生的速率变化情况如图所示,其中t~t速率变化的主要原因是_________;t~t速率变化的  主要原因是_________



分析这类题目是讨论速率受外界条件影响而变化的图象。因速率随时间延长先升高后降低,故速率要受反应过程中物质的浓度、温度(或压强)两种因素变化的影响。 答案:反应是放热反应,温度升高使化学反应速率提高;盐酸物质的量浓度变小使化学反应速率降低。

2.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的关系如下图所示,请判断下列说法正确的是( )。     A.降温,化学平衡向正反应方向移动 B.使用催化剂可使D%有所增加
     
C.化学方程式中气体的化学计量数m<p+q
D.B的颗粒越小,正反应速率越快,有利于平衡向正反应方向移动。 分析:这类图象的解题方法是先拐先平,即曲线先折拐的首先达到平衡,以此判断温度或压强的高低,再依据外界条件对平衡的影响确定答案。答案:AC                                                            

3.反应2X(g)+Y(g)2Z(g)(正反应放热),在不同温度(T和T)及压强(pp)下,产物Z的物质的量(n)与反应时间(t)的关系如右图所示。下述判断正确的是( )。

A.T<Tpp B.T<Tpp C.T>Tpp D.T>Tpp                       

    分析该题要综合运用定一论二先拐先平解题;也可依据定一论二和外界条件对化学平衡的影响解题。

答案:C

  类型: 横坐标压强(P)或温度(T)的图象

4.有一化学平衡 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),如右图所示是A的转化率同压强、温度的关系,分析图可以得出的正确结论是(  )

A.正反应吸热,m+n>p+q
 
B.正反应吸热,m+n<p+q
 
C.正反应放热,m+n>p+q
 
D.正反应放热,m+n<p+q
                                   

  分析解决这类图象题目,采用定一论二,即把自变量(温度、压强)之一定为恒量,讨论另外两个变量的关系。 答案:A 

5. 可逆反应 mA(s)+nB(g)qC(g)(正反应为吸热反应),在恒温条件下,B的体积分数(B%)与压强(p的关系如图示,有关叙述正确的是(  )。 

A.n<qB.n>q C.X点:>v;Y点:<v D.X点比Y点反应速率快

分析:这类题目中曲线是表示平衡时,质量分数与压强(或温度)变化关系曲线.X、Y点则未达平衡状态,反应要向趋向于平衡状态方向进行,以此判断某点v的大小关系。比较X、Y两点的速率快慢则依据压强的高低(或温度的高低)。

 

 

 

 

 

 

 

化学平衡图像题,一是以时间为自变量的图像;二是以压强或温度为自变量的图像。从知识载体角度看,其一判断化学平衡特征;其二应用勒夏特列原理分析平衡移动过程;其三逆向思维根据图像判断可逆反应的有关特征;其四综合运用速率与平衡知识进行有关计算。

解题关键 一是读图,弄清图像含义,通过观察弄清横坐标、纵坐标的含义及单位;搞清特殊点的意义,如坐标轴的“0”点,曲线的起点、终点、交叉点、极值点、转折点等;分析曲线的变化趋势如斜率大小、升降。二是识图,进行信息提取,挖掘隐含信息、排除干扰信息、提炼有用信息,在统摄信息的基础上进行逻辑推理或运用数据计算。三是用图,联想化学原理解答问题。

1. 以速度-时间(v-t)图像计算平衡浓度  

1 在容积固定为2L的密闭容器中,充入XY气体各2mol,发生可逆反应:X(g)+2Y(g)2Z(g),并达平衡,以Y的浓度改变表示的反应速度与时间t的关系如图所示,则Y的平衡浓度表达式正确的是(式中S是对应区域的面积)(

 

解析 根据v-t曲线计算反应物的平衡浓度,初看题目似乎无从下手,若静心思考,从定义出发,Y减少的浓度,随着反应进行,逆反应同时生成部分Y,因此Y的平衡浓度为初始浓度与消耗浓度之差。瞬时速率与时间的乘积即为微小矩形的面积,累积计算则Y减少的浓度表示为Y增加的浓度表示为,则Y的平衡浓度表示为:,故选B

2. v-t图像描述化学平衡移动的本质  

2 已知合成氨的反应为:在一定条件下达到化学平衡,现升高温度使平衡发生移动,下列图像中能正确描述正、逆反应速率(v)变化的是(

解析 此题易误选D,以为逆反应速率升高了正反应速率必然降低,其实升高温度放热、吸热方向的反应速率都增大,但吸热反应增大的幅度大,因此平衡向吸热反应方向移动,合成氨的正反应为放热反应,应选C。图A和图B分别是加压、增加反应物浓度后速率的变化情况。

3. 以物质的量(浓度)&#0;时间(n(c)-t)图像描述可逆反应达平衡的过程 3 在一定温度下,容器内某一反应中MN的物质的量n随反应时间t变化的曲线如图所示,下列表述中正确的是(

A. 反应的化学方程式为2MN B.

CD.  

解析 解题关键是抓住起点和等特殊点,在0时间内(或选取0之间的任一点)8mol4mol减少了4mol2mol4mol增大了2mol,因此N为反应物,方程式为2NM(从反应趋势看,N没有完全转化为M,故为可逆反应)。,瞬时浓度也相等,但浓度变化并不相等,实际是不再改变,达到了平衡状态,,体积相同,cn成正比,因此只有选项D正确。

4. c-t图像描述等效平衡过程

4 425℃时,1L密闭容器中进行反应:2HI(g),以不同的方式加入反应物或生成物均达到平衡(如下图)  

1)将图示3种情况的反应物、生成物的初始浓度和平衡浓度填入表格。  

2)以上3种情况达到化学平衡是否为同一平衡状态?由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征?  

3)等温、等容情况下,等效平衡的条件是什么? 

解析 1)将图像信息转化为数据信息是处理信息的基本能力,填表如下所示。 

2)达平衡时反应物和生成物浓度完全相同,故为同一平衡状态。在一定条件下达到平衡后,正、逆反应速率,平衡混合物中各物质的浓度保持不变。  

3)等温、等容时,将生成物(或反应物)折算为同一侧的量完全相同时,即为等效平衡。

5. 以物质的量(转化率)&#0;时间(n(R)-t)图像描述温度或压强对平衡移动的影响

5 反应2X(g)+Y(g) 2Z(g)+Q,在不同温度()及压强()下,产物Z的物质的量与反应时间t的关系如图所示,下述判断正确的是(

 

解析 T相同时(上面2条曲线),p越大反应速率v越快,达到化学平衡的时间t越短,故;若从纵坐标来分析,增大,平衡向正向移动,对照反应特征(气体体积减小)可知。同理,压强相同时(下面2条曲线),温度越高反应速率越快,达到化学平衡的时间越短,故,或从来分析,减小,平衡向逆向移动(正向放热则逆向吸热),说明,选C

6. 以转化率(体积分数)&#0;压强、温度(R&#0;pT)图像判断平衡状态

6 如图,条件一定时,反应2(正反应为放热)中NOT变化关系曲线图,图中有abcd4个点,其中表示未达到平衡状态,且的点是(

A. a B. b C. c D. d

 

解析 化学平衡时有ab在曲线上为平衡点,cd点未达平衡。d点在曲线右上方,从d点向横坐标引辅助线,可知该温度平衡时RNO)比d点的小,说明该点未达平衡,且平衡向逆向移动,或从d点向纵坐标引垂线,dT比平衡点的高,该反应正向放热,升高温度平衡向吸热的逆向移动,同样得出结论,而选D

7. 根据R(质量分数w、体积分数&#0;pT图像判断反应特征

7 已知反应A的转化率pT的关系如图,根据图示可以得出的正确结论是(

A. 正反应吸热, B. 正反应吸热,

CD. 正反应放热,  

解析 相同p时,升高TRA提高,说明正反应为吸热;相同T,增大pRA提高,说明正反应为气体体积缩小的方向,,故选A

8. v-pT)图像描述平衡移动时正逆v的变化  

8 下列反应符合下图p-v变化曲线的是(

A. 2HI(g)

B.  

C. 4NO(g)+

D. CO(g)+C(s) 2CO(g)

 

解析 根据勒沙特列原理,增大p都增大,但气体分子数多的一边增大的幅度大,平衡向气体体积缩小的方向移动。由图示可知,斜率大,即随p增大增大的多,故应为气体分子数较多的一边,B选项符合图示。

9. 混合气体平均相对分子质量&#0;温度(压强)()图像  

9 可逆反应2A+B2Cg+QQ>0)随T(℃)变化气体平均相对分子质量的变化如图所示,则下列叙述中正确的是(

A. AB可能都是固体 B. AB一定都是气体

C. AB可能都是气体 D. B为固体,则A一定为气体

 

解析 正反应放热则逆反应吸热,观察曲线可知,T升高化学平衡向逆向移动,气体的减小。由平均摩尔质量定义可判断:T升高,AB都是固体时,只有1种气体C不变;AB是气体时,气体不变,变大,减小,符合题意,但不是绝对惟一的;当B为固体A为气体时,气体的不变,但变小,同样导致减小,故正确答案为CD

10. 由体积分数&#0;温度()图像判断平衡进程  

10 在容积相同的不同密闭容器内,分别充入同量的,在不同温度,任其发生反应,在第7秒时分别测定其中的体积分数,并绘成下图曲线。  

1ABCDE中,尚未达到化学平衡状态的点是________  

2)此反应的正反应是______热反应。  

3AC段曲线是增函数曲线,CE段曲线是减函数曲线,试从化学反应速率和化学平衡角度说明理由为____________________________________________________

 4v_____v

 

 

解析 该曲线表明在相同时刻不同温度时的情况,C点是最大点也是转折点,说明C点达到了化学平衡状态,C点之前的AB点尚未达到平衡;C点之后,T升高,下降,说明正反应为放热反应;AC段化学反应尚未平衡,受速率控制,T升高,反应速率加快,增大为增函数;CE段达到平衡后受平衡因素控制,T升高,平衡向吸热的逆向移动,故下降为减函数。

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