2019届一轮复习人教版第21讲化学平衡状态和平衡移动学案

2019届一轮复习人教版第21讲化学平衡状态和平衡移动学案

第21讲　化学平衡状态和平衡移动 考纲要求 学法点拨 ‎1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。‎ ‎2．掌握化学平衡的特征。‎ ‎3．能正确计算化学反应的转化率(α)。‎ ‎4．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律。‎ ‎5．了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。‎ 这一讲是化学动力学与化学热力学的核心内容，其重要性不言而喻。‎ 复习时应注意：(1)注重对原理的理解，特别是浓度、压强对化学反应速率及化学平衡的影响，要理解规律的实质，总结反常情况；(2)要理清概念，理清速率的变化与化学平衡移动的关系、理清转化率的变化与化学平衡移动的关系；(3)解答问题时，首先要把握化学反应的特点，利用化学反应速率的相关理论、平衡移动原理、图像分析技巧等，通过细致的分析，作出正确的判断；(4)注意相关题型的演练，特别是化学平衡图像的题型，要尽可能多地练习各种题型，熟悉常见考查方式，对各种题型的解决方法，做到心中有数；(5)注重方法的总结，例如利用三段式解题模板解决化学平衡的有关计算，根据“先拐先平速率大”的原理分析解决化学平衡图像的问题等。‎ 考点一　可逆反应与化学平衡状态 Z ‎ ‎1．可逆反应 ‎(1)定义：‎ 在__相同__条件下既可以向__正__反应方向进行，同时又可以向__逆__反应方向进行的化学反应。‎ ‎(2)特点——“三同一小”：‎ ‎①三同：a.相同条件下；b.正逆反应__同时__进行；c.反应物与生成物__同时__存在。‎ ‎②一小：任一组分的转化率都__小于__(填“大于”或“小于”)100%。‎ ‎(3)表示方法：在化学方程式中用“__??__”表示。‎ ‎2．化学平衡状态 ‎(1)定义：‎ 在一定条件下的__可逆__反应中，反应物和生成物的__浓度__不再随时间的延长而发生变化，__正反应速率__和__逆反应速率__相等的状态。‎ ‎(2)建立过程：‎ 在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。化学平衡的建立过程可用如右v－t图像表示。图像分析：‎ — ‎↓‎ — ‎↓‎ — ‎(3)化学平衡特征 —化学平衡研究的对象是__可逆__反应 ‎ |‎ —化学平衡是一种动态平衡，v≠0‎ ‎ |‎ —__v正＝v逆__‎ ‎ |‎ —反应物和生成物的__浓度(或百分含量)__保持不变 ‎ |‎ — ‎3．平衡转化率 对可逆反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)，当反应达到化学平衡状态时，A的平衡转化率为：α(A)＝×100%。‎ 特别提醒：‎ ‎(1)可逆反应不等同于可逆过程，可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。‎ ‎(2)化学反应的平衡状态可以从正反应方向建立，也可以从逆反应方向建立。‎ ‎(3)化学反应达到平衡状态的正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。‎ ‎(4)化学反应达平衡状态时，各组分的浓度、百分含量保持不变，但不一定相等。‎ X ‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 ‎(1)反应2H2＋O22H2O和2H2O2H2↑＋O2↑互为可逆反应。(　×　)‎ ‎(2)化学反应达平衡后的平均速率为0，但v(正)＝v(逆)≠0。(　√　)‎ ‎(3)平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了。(　×　)‎ ‎(4)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变。(　√　)‎ ‎(5)对反应NO2(g)＋SO2(g)??SO3(g)＋NO(g)，当每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2时，说明反应达到平衡状态。(　×　)‎ ‎(6)对反应A(g)＋B(g)??C(g)＋D(g)，压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态。(　×　)‎ ‎(7)在‎1 L的密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)，当容器中气体的颜色保持不变时，说明反应已达到平衡状态。(　√　)‎ ‎(8)恒温恒容条件下，对于可逆反应只要压强保持不变则说明达到了平衡状态。(　×　)‎ ‎(9)可逆反应CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)若3v(CH4)＝v(H2)，说明达到平衡状态。(　×　)‎ ‎(10)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。(　√　)‎ ‎2．反应2SO2＋O22SO3，在一定温度下，将0.02 mol SO2和0.01 mol O2通入‎1 L密闭容器中，依据反应进行阶段，填空： ‎3．平衡正向移动，反应物的转化率一定增大吗？ ‎__不一定，如A(g)＋B(g)??C(g)，增大A的浓度时平衡右移，但A的转化率会减小。__‎ 题组一　可逆反应的特点及应用 ‎1．(2016·上海单科，10)一定条件下，某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下，其中和代表不同元素的原子。‎ 关于此反应说法错误的是(　A　)‎ A．一定属于吸热反应 B．一定属于可逆反应 C．一定属于氧化还原反应 D．一定属于分解反应 ‎[解析]　观察示意图知该反应的反应物是一种，生成物是两种，该物质发生分解反应，一般的分解反应是吸热反应，但也有的分解反应如2H2O2===2H2O＋O2↑的反应是放热反应，A项错误，D项正确；根据图示可知有一部分反应物未参加反应，所以该反应是可逆反应，B项正确；该反应中反应物为化合物，生成物中有单质，元素化合价有变化，属于氧化还原反应，C项正确。‎ ‎2．(2018·经典习题选萃)在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　B　)‎ A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1‎ B．SO2为0.25 mol·L－1‎ C．SO3为0.4 mol·L－1‎ D．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1‎ ‎[解析]　SO2和O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，SO2和O2的浓度变化分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1，需要消耗三氧化硫的浓度为0.2 mol·L－1，由于该反应为可逆反应，实际变化浓度应小于三氧化硫的原有浓度0.2 mol·L－1，所以达到平衡时SO2的浓度小于0.4 mol·L－1，O2的浓度小于0.2 mol·L－1，故A错误；SO2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行建立平衡，若SO3完全反应，则SO2的浓度变化为0.2 mol·L－1，实际变化为0.05 mol·L－1，故B正确；SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应，SO3的浓度变化为0.2 mol·L－1，实际变化应小于该值，故C错误；反应物、生成物的浓度不可能同时减小，故D错误。‎ 萃取精华：‎ 极端假设法确定物质的浓度范围 ‎(1)原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时共存。‎ ‎(2)假设反应物全部转化为生成物，可得反应物浓度的极小值和生成物浓度的极大值；假设生成物全部转化为反应物，可得反应物浓度的极大值和生成物浓度的极小值。注意：可逆反应中反应物转化率小于100%，故各物质浓度不能等于极值。‎ 题组二　化学平衡状态的确定 ‎3．(2018·河北衡水检测)在恒容密闭容器中，可以作为2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)达到平衡状态标志的是(　A　)‎ ‎①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2‎ ‎②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ‎③混合气体的颜色不再改变 ‎④混合气体的密度不再改变 ‎⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变 ‎⑥混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定 ‎⑦混合气体的总压强保持恒定 A．①③⑤⑦　　　 B．②④⑤‎ C．①③④ D．①②③④⑤‎ ‎[解析]　①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，证明正、逆反应速率相等，反应达到平衡，正确；②O2和NO均为正反应产物，不能证明反应达到平衡，错误；③混合气体的颜色不再改变，证明NO2的浓度不随时间的变化而变化，证明反应达到了平衡，正确；④化学反应前后质量是守恒的，容器容积不变，混合气体的密度为一定值，错误；⑤化学反应前后物质的量变化，质量守恒，所以混合气体的平均相对分子质量不再变化即可证明反应达到了平衡状态，正确；⑥NO和O2均为正反应产物，二者物质的量之比保持恒定，不能作为反应达到平衡的依据，错误；⑦混合气体的总压强不再改变，证明生成物和反应物的物质的量不再变化，反应达到平衡，正确。‎ ‎4．(2018·江西新余一模)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器容积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)??2NH3(g)＋CO2(g)，不能说明该分解反应已经达到化学平衡的是(　C　)‎ A．v(NH3)正＝2v(CO2)逆 B．密闭容器中总压强不变 C．密闭容器中氨气的体积分数不变 D．密闭容器中混合气体的密度不变 ‎[解析]　A项，根据反应可得出v(NH3)正＝2v(CO2)正，故当v(NH3)正＝2v(CO2)逆时反应达到平衡状态；B项，随着反应的进行，体系压强逐渐增大，容器内压强保持不变说明反应已平衡状态；C项，氨气与二氧化碳的物质的量之比为2∶1，该比值不会随反应方向变化而变化，与平衡无关，故C项不能说明该分解反应已经达到化学平衡；D项，当体系达到平衡状态时，混合气体的总质量不变，而容器的容积不变，故密闭容器中混合气体的密度不变，D项可以说明反应已达到平衡状态。故选C。‎ ‎5．(2018·试题调研)在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应 ‎(甲)2NO2(g)??2NO(g)＋O2(g)‎ ‎(乙)H2(g)＋I2(g)??2HI(g)‎ 现有下列状态：‎ ‎①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于化学计量数之比的状态 ‎②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比的状态 ‎③浓度之比等于化学计量数之比的状态 ‎④混合气体的颜色不再改变的状态 ‎⑤混合气体的密度不再改变的状态 ‎⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 ‎⑦绝热条件下体系温度不再改变的状态 ‎⑧恒温条件下压强不再改变的状态 ‎⑨反应物的浓度不再改变的状态 ‎⑩反应物或生成物的百分含量不再改变的状态 其中能表明(甲)达到化学平衡状态的是__②④⑥⑦⑧⑨⑩__；‎ 能表明(乙)达到平衡状态的是__②④⑦⑨⑩__。‎ ‎[解析]　反应甲是气体体积增大的反应，且NO2为红棕色气体。而反应乙是气体体积不变的反应，I2蒸气也是红棕色气体。①都表示正反应方向，不能说明甲、乙达到平衡状态。②正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，甲、乙均达到平衡状态。③化学平衡时浓度之比与化学计量数之比无必然联系，不能说明达到化学平衡状态。④混合气体的颜色不改变，说明NO2、I2的浓度不变，甲、乙均达到平衡状态。⑤容器体积恒定，反应混合物均为气体，故密度不是变量，不能说明反应达到平衡状态。⑥反应甲是化学反应计量数增大的反应，故反应未达到平衡时该反应的平均相对分子质量是变量，平均相对分子质量不变即说明达到化学平衡状态。反应乙是气体体积不变的反应，其平均相对分子质量不变，不能说明反应达到化学平衡状态。反应乙是气体体积不变的反应，其平均相对分子质量不变，不能说明反应达到化学平衡状态。⑦化学反应中伴随着能量的变化，绝热容器中温度是变量，温度不变说明达到平衡状态。⑧恒温下，反应甲是压强增大的反应，反应乙是压强不变的反应。压强不变可说明甲达到化学平衡状态，不能说明乙达到化学平衡状态。⑨和⑩均能说明反应甲、乙达到化学平衡状态。‎ 萃取精华：‎ 判断化学平衡状态的两方法和两标志 ‎(1)两方法——逆向相等、变量不变 ‎①“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。‎ ‎②“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当该量不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否达到平衡状态的判断依据。‎ ‎(2)两标志——本质标志、等价标志 ‎①本质标志：v(正)＝v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。‎ ‎②等价标志：‎ A．全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)。‎ B．体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。‎ C．对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。‎ D．对于有色物质参与或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)??N2O4(g)。‎ E．体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。‎ F．绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。‎ ‎(3)正确选择判断化学反应是否达到平衡状态的方法 ‎①如果题目中出现：单位时间、同时、反应速率等字体时，一般用“动”即v(正)＝v(逆)进行判断。其他情况一般用“变”进行判断。‎ ‎②如果出现密度、相对分子质量等物理量时，首先要写出其计算公式，即ρ＝、M＝，然后再用上述方法分析公式中物理量的变化情况。‎ 考点二　化学平衡的移动 Z ‎ ‎1．化学平衡移动的过程 ‎2．化学平衡移动的原理 化学平衡发生移动的根本原因是外界条件的改变造成了v正≠v逆，其具体情况如下：‎ ‎(1)v正__>__v逆，平衡向正反应方向移动。‎ ‎(2)v正__＝__v逆，平衡不移动。‎ ‎(3)v正__<__v逆，平衡向逆反应方向移动。‎ ‎3．影响化学平衡的因素 若其他条件不变，改变下列条件对平衡的影响如下：‎ ‎4．化学平衡移动原理——勒夏特列原理 如果改变影响化学平衡的条件之一(如__温度__、__压强__以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够__减弱__这种改变的方向移动。‎ 特别提醒：‎ ‎(1)“减弱这种改变”——升温平衡向着吸热反应方向移动；增加反应物浓度平衡向反应物浓度减小的方向移动；增大压强平衡向气体物质的量减小的方向移动。‎ ‎(2)化学平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变，而不能完全抵消外界条件的改变，更不能超过外界条件的变化。‎ ‎5．构建“过渡态”判断两个平衡状态的联系 ‎(1)构建等温等容平衡思维模式：新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。‎ ‎(2)构建等温等压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)：新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。‎ ‎6．平衡移动对转化率(α)的影响 以反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)为例：‎ 影响因素 平衡移动方向及转化率变化 浓度 增大A浓度 平衡右移，α(A)减小，α(B)增大；同理可推导B 减小C浓度 平衡右移，α(A)、α(B)均减小；同理可推导D 温度 升温 ΔH<0时，平衡左移，α(A)、α(B)均减小；ΔH>0时则相反 降温 ΔH<0时，平衡右移，α(A)、α(B)均增大；ΔH>0时则相反 压强 加压 a＋b>c＋d时，平衡右移，α(A)、α(B)均增大；a＋bc＋d时，平衡左移，α(A)、α(B)均减小；a＋b0‎ 达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题：‎ ‎(1)升温，平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”，下同)甲__向左__；乙__向左__；丙__向右__。混合气体的平均相对分子质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”，下同)甲__减小__；乙__减小__；丙__不变__。‎ ‎(2)加压，平衡移动方向分别为甲__向右__；乙__不移动__；丙__不移动__。混合气体的平均相对分子质量变化分别为甲__增大__；乙__不变__；丙__不变__。‎ ‎3．已知一定条件下：A(g)＋B(g)??C(g)　ΔH<0，在反应过程中，反应速率的变化如图所示，请根据速率的变化回答采取的措施。 t1__增大c(A)或c(B)__；t2__加入催化剂__；t3__降低温度__；t4__增大压强__。‎ ‎4．思考下列问题，作出你的解释。 ‎(1)当平衡向正反应方向发生移动，反应物的转化率一定增大吗？‎ ‎__不一定。当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大，若有多种反应物的反应，当增大某一反物的浓度，化学平衡向正反应方向移动，只会使另一种反应物的转化率增大，但该物质的转化率反而减小。__‎ ‎(2)对于有气体参与的化学平衡体系，充入稀有气体。化学平衡会发生什么样的变化？‎ ‎__要看反应的具体特点：‎ ‎①恒温、恒容条件 原平衡体系体系总压强增大→体系中各组分浓的浓度不变→平衡不移动 ‎②恒温、恒压条件 原平衡体系容器容积增大，各气体组分分压减小―→各组分浓度同倍数减小(等效于减压)__。‎ 题组一　外界条件对化学平衡的影响 ‎1．(2018·广东湛江大考)对可逆反应A(s)＋3B(g)??C(g)＋2D(g)　ΔH<0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是(　B　)‎ ‎①增加A的量，平衡向正反应方向移动 ‎②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)减小 ‎③压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)不变 ‎④增大B的浓度，v(正)>v(逆)‎ ‎⑤加入催化剂，B的转化率提高 A．①②　 B．④　‎ C．③　 D．④⑤‎ ‎[解析]　①A是固体，增大A的量对平衡无影响，故①错误；②升高温度，v(正)、v(逆)均增大，但v(逆)增大的程度大，平衡向逆反应方向移动，故②错误；③压强增大平衡不移动，但v(正)、v(逆)都增大，故③错误；④增大B的浓度，直接导致正反应速率增大，平衡向正反应方向移动，v(正)>v(逆)，故④正确；⑤催化剂同等程度增大正、逆反应速率，化学平衡不发生移动，B的转化率不变，故⑤错误。‎ ‎2．(2018·山东潍坊高三检测)下列可逆反应达到平衡后，增大压强同时升高温度，平衡一定向右移动的是(　A　)‎ A．2AB(g)??A2(g)＋B2(g)　ΔH>0‎ B．A2(g)＋3B2(g)??2AB3(g)　ΔH<0‎ C．A(s)＋B(g)??C(g)＋D(g)　ΔH>0‎ D．‎2A(g)＋B(g)??‎3C(g)＋D(s)　ΔH<0‎ ‎[解析]　A项，增大压强平衡不移动，升高温度平衡向右移动，故正确；B项，增大压强平衡向右移动，升高温度平衡向左移动，最后结果不确定；C项，增大压强平衡向左移动，升高温度平衡向右移动，结果也不确定；D项，增大压强平衡不移动，升高温度平衡向左移动，故不正确。‎ ‎3．(2018·黑龙江大庆高三检测)在密闭容器中进行下列反应 CO2(g)＋C(s)??2CO(g)　ΔH>0，达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化： ‎(1)增加C的量，平衡__不移动__，c(CO)__不变__。‎ ‎(2)减小密闭容器容积，保持温度不变，则平衡__逆向移动__，c(CO2)__增大__。‎ ‎(3)通入N2，保持密闭容器容积和温度不变，则平衡__不移动__，c(CO2)__不变__。‎ ‎(4)保持密闭容器容积不变，升高温度，则平衡__正向移动__，c(CO)__增大__。‎ ‎[解析]　(1)C为固体，增加C，其浓度并不变，平衡不发生移动；(2)减小容器容积，相当于增加压强，平衡向气态物质化计量数减小的方向移动；(3)通入的N2不参加反应，并且密闭容器容积和温度不变时，各物质的浓度保持不变，平衡不发生移动；(4)其他条件相同，升高温度，平衡向吸热反应方向移动。‎ 萃取精华：‎ 解答化学平衡移动题目的思维模型 题组二　化学平衡移动结果的分析与判断 ‎4．(2018·河北石家庄检测)在容积不变的密闭容器中，一定条件下发生反应：‎2A(？)??B(g)＋C(s)，达到化学平衡后，升高温度，容器内气体的密度增大，则下列叙述正确的是(　A　)‎ A．若正反应是吸热反应，则A为非气态 B．若正反应是放热反应，则A为非气态 C．在平衡体系中加入少量C，该平衡向逆反应方向移动 D．改变压强对该平衡的移动一定无影响 ‎[解析]　若正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，容器内气体的密度增大，说明气体的质量增大，则A应为非气态才能符合，A正确；若正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，容器内气体的密度增大，说明气体的质量增大，则A应为气态才能符合，B错误；对于可逆反应，固体的量的多少对反应速率没有影响，C 错误；如A为非气态，增大压强平衡向逆反应方向移动，D错误。‎ ‎5．(2018·山东济南外国语学校检测)向一容积不变的密闭容器中充入1 mol N2O4，建立了平衡N2O4(g)??2NO2(g)，测知N2O2的转化率为a%，在其他条件不变时再通入1 mol N2O4，待重新建立新平衡时N2O4的转化率为b%。a与b的大小关系为(　B　)‎ A．ab　‎ C．a＝b　 D．无法确定 ‎[解析]　由状态Ⅲ到状态Ⅱ的转变过程平衡左移，N2O4的转化率减小，所以a>b。‎ ‎6．(2018·云南玉溪高三检测)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得，其中的一步反应为：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0‎ 反应达到平衡后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是(　B　)‎ A．增加压强 B．降低温度 C．增大CO的浓度 D．更换催化剂 ‎[解析]　该可逆反应是一个气体体积在反应前后不发生改变的反应，增加压强，平衡不移动，CO的转化率不变，A项错误；该可逆反应的正反应是放热反应，降温可使平衡正向移动，CO的转化率提高，B项正确；增大CO的浓度，H2O(g)的转化率提高，CO的转化率降低，C项错误；催化剂不影响化学平衡，对反应物的转化率不产生影响，D项错误。‎ 萃取精华：‎ 提高反应物平衡转化率的措施 ‎(1)对于吸热反应，升温能提高转化率；对于放热反应，降温能提高转化率。‎ ‎(2)对于气体体积减小的反应，增大压强能提高转化率；对于气体体积增大的反应，减小压强能提高转化率。‎ ‎(3)对于A(g)＋B(g)??‎2C(g)，增大c(A)能提高B的转化率。‎ 考点三　化学平衡的图像分析 Z ‎ ‎1．解决化学平衡图像题的方法 ‎2．化学平衡的图像类型 ‎(1)浓度—时间图像 ‎(2)含量—时间—温度(压强、催化剂)图像 常见形式有如图所示的几种(C%指某产物的百分含量，B%指某反应物的百分含量)。在其他条件不变时，改变任一条件，如使用催化剂或升高温度或增大压强(气体反应)，都能缩短到平衡的时间。这种图像的折点表示达到平衡的时间，折点出现时间的早晚反映了反应速度的大小，据此可以确定T(或p)的高低(或大小)，据水平线高低可以分析出平衡移动的方向，可总结为“先拐先平速率大”。明确温度或压强大小后，再结合具体化学反应和纵轴所示量的大小进行综合判断。‎ ‎(3)恒温(压)线 该类图的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α)，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如图所示：‎ 图2所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v(正)>v(逆)的点是3，表示v(正)0‎ A、B、D物质的量浓度随时间的变化如图所示：‎ 据此图可以分析出x的大小，某一段时间内的反应速率v(A)、v(B)或v(D)，可以求出该温度下反应的平衡常数，可以分析出15 min时的条件变化等。‎ X ‎ ‎1．(1)可逆反应aA(s)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1，反应过程中，当其他条件不变时，某物质在混合物中的含量与温度(T)、压强(p)的关系如图所示，据图用“<”“>”或“＝”填空。 ‎(1)T1__<__T2，p1__<__p2，ΔH__<__0；(2)a＋b__>__c＋d，b__＝__c＋d。‎ ‎2．有一反应：‎2A(g)＋B(g)??‎2C(g)，如图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线，x轴表示温度，y轴表示B的转化率，图中有a、b、c、d四点，如图所示，则： ‎(1)该反应的ΔH__>__0(填“>”“<”或“＝”)；‎ ‎(2)__d__点的v正>v逆；‎ ‎(3)T1温度下的a点，若想达到平衡状态应采取的措施是__减小压强__。‎ ‎(4)__C__点时混合气体的平均摩尔质量不再变化。‎ ‎3．对于以下三个反应，从正反应开始进行达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。 ‎(1)PCl5(g)??PCl3(g)＋Cl2(g)‎ 再充入PCl5(g)平衡向__正反应__方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率__减小__，PCl5(g)的百分含量__增大__。‎ ‎(2)2HI(g)??I2(g)＋H2(g)‎ 再充入HI(g)平衡向__正反应__方向移动，达到平衡后，HI的分解率__不变__，HI的百分含量__不变__。‎ ‎(3)2NO2(g)??N2O4(g)‎ 再充入NO2(g)，平衡向__正反应__方向移动，达到平衡后，NO2(g)的转化率__增大__，NO2(g)的百分含量__减小__。‎ 题组一　借助图像，判断化学平衡的移动 ‎1．(2018·江西新余质检)可逆反应mA(g)??nB(g)＋pC(s)　ΔH＝Q，温度和压强的变化对正、逆反应速率的影响分别符合下图中的两个图象，以下叙述正确的是(　C　)‎ A．m>n，Q>0　　　　 B．m>n＋p，Q>0‎ C．m>n，Q<0 D．mv正，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故ΔH<0即Q<0；达到平衡时增大压强，v正、v逆都增大，且v正>v逆，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积减小的反应，故m>n，C正确。‎ ‎2．已知可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1025 kJ·mol－1，若反应物的起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是(　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。‎ ‎3．(2018·武汉模拟)有一化学平衡mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，如图所示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是(　D　)‎ A．正反应是放热反应：m＋n>p＋q B．正反应是吸热反应：m＋np＋q ‎[解析]　‎ 图象中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系；同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即m＋n>p＋q。‎ 萃取精华：‎ 化学平衡图像的解题思路 ‎(1)看清各坐标轴代表的量的意义，弄清曲线表示的各个量的关系。‎ ‎(2)注意曲线上的特殊点，如与坐标轴的交点、多条曲线的交点、拐点、极值点等。‎ ‎(3)注意曲线坡度的“平”与“陡”，并弄清其意义。‎ ‎(4)“先拐先平”。也就是说其他条件不变时，较高温度或较大压强时达到平衡所用的时间短。‎ ‎(5)注意运用图像中浓度(或物质的量)的变化来确定反应中化学计量数的关系，即化学计量数之比等于同一时间内各反应物、生成物的浓度(或物质的量)变化量之比。‎ ‎(6)对时间—速率图象，注意分清是“渐变”还是“突变”，变化后是否仍然相等，结合前面的方法确定对应的条件。‎ 题组二　化学平衡图像的综合分析 ‎4．(2018·山东济南高三检测)向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)??SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意如图所示。由图可得出正确的结论是(　D　)‎ A．反应在c点达到平衡状态 B．反应物浓度：a点小于b点 C．升高温度该平衡正向移动 D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段 ‎[解析]　只有正反应速率等于逆反应速率且为定值时，可逆反应才达到平衡状态，图中曲线在c点处没有出现水平线，A错误；随着正反应的进行，未达到平衡状态时反应物的浓度随时间的延长而减小，因此反应物浓度：a点大于b点，B错误；分析曲线a～c段，从浓度方面考虑v正应减小，而v正是增大的，说明该反应是放热的，升高温度该平衡逆向移动，C错误；若Δt1＝Δt2，分析图中曲线可知：a～b段的正反应速率的平均值小于b～c段，所以b～c段转化的SO2的量比a～b段转化的SO2的量多，而a点浓度比b点大，所以SO2的转化率；b～c段大于a～b段，D正确。‎ ‎5．(2018·河北衡水高三调研)‎ 下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响时所画的图像，其中图像和实验结论表达均正确的是(　C　)‎ A．①是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应ΔH<0‎ B．②是在平衡体系的溶液中溶解少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像 C．③是在有、无催化剂存在下建立平衡过程的图像，a表示使用催化剂时的曲线 D．④是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像，压强p1>p2‎ ‎[解析]　根据图像①知，升高温度，平衡向正反应方向移动，正反应ΔH>0，A项错误；②反应实质是Fe3＋＋3SCN－??Fe(SCN)3，K＋和Cl－不参加化学反应，KCl浓度增大不影响化学平衡，B项错误；③使用催化剂，反应速率增大，先达到平衡，C项正确；④该反应为反应前后气体的物质的量不变的化学反应，改变压强不影响平衡状态，即不影响A的转化率，且不断加入B，A的转化率增大，D项错误。‎ ‎6．(2018·唐山高三模拟)‎800℃‎时，在密闭容器内发生反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)　ΔH<0，下列图像与该反应体系相符的是(　C　)‎ A B C D 压强对反应的影响 温度对反应的影响 容器容积不变，向平衡体系中充入O2对反应的影响 催化剂对反应的影响 ‎[解析]　由图示可知，压强为p1时，反应先达到平衡，故p1>p2，对于题给反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，平衡时NO2体积分数增大，A项错误；正反应放热，升温使平衡向逆反应方向移动，反应物的转化率减小，B项错误；容器容积不变，向平衡体系中充入O2，正反应速率瞬时增大，后逐渐减小，逆反应速率瞬时不变，后逐渐增大，平衡向正反应方向移动，正、逆反应速率相等时，达到新的平衡状态，C项正确；加入催化剂，反应速率增大，达到平衡所需时间缩短，D项错误。‎ 要点速记：‎ ‎1．化学平衡状态判断的两个根本依据：‎ ‎(1)v(正)＝v(逆)(实质)。‎ ‎(2)各组分浓度或质量保持不变。(现象)。‎ ‎2．化学平衡的五个特征：‎ 逆、等、动、定、变。‎ ‎3．影响化学平衡移动的三个外界因素：‎ ‎(1)浓度；‎ ‎(2)压强；‎ ‎(3)温度。‎ ‎4．解平衡图象题的二个策略：‎ ‎(1)“先另先平数值大”原则：先出现拐点的反应则先达到平衡，其代表的温度越高或压强越大。‎ ‎(2)“定一议二”原则：先确定横坐标(或纵坐标)所表示的数值，再讨论纵坐标(或横坐标)与曲线的关系。‎ ‎5．正确理解两个定义式：‎ 气体的密度：ρ＝ 气体的平均相对分子质量：＝ ‎6．巧记“变量不变”判断法 ‎(1)由“变”到“不变”，不变时达平衡。‎ ‎(2)由“不变”到“不变”，不变时无法判断。‎