高中化学苏教版（2021）选择性必修1 专题2 第三单元 微专题8 化学平衡图像的分析与应用（学案+跟踪练 word版含解析）

微专题8　化学平衡图像的分析与应用
1．解题思维建模
2．化学平衡图像问题的解答技巧
(1)“先拐先平数值大”原则
在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡状态，先出现拐点的曲线所代表的反应温度较高(如图A)或压强较大(如图B)。
例1　对于反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)，根据上述图像解答下列问题：
(1)图A表示T2__T1，由T2→T1，φ(C)________，降低温度平衡________移动，故正反应是________反应。
(2)图B表示p1____p2，由p2→p1，φ(A)增大，减小压强，平衡________移动，故a＋b______c。
答案　(1)＞　增大　正向　放热　(2)＜　逆向　＞
(2)“定一议二”原则
图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。
例2　对于可逆反应mA(g)＋nB(g)??qC(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1
(1)根据图①回答问题：
①m＋n____q(填“＞”“＜”或“＝”，下同)；
②若Q＞0，则T1____T2。
(2)根据图②回答问题：
①Q______0；
②若p1＞p2，则m＋n____q。
答案　(1)①＜　②＞　(2)①＞　②＞
(3)①特殊图像分析：由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点(最低点)及以后为平衡状态受条件影响的情况，前面为未达到平衡的情况。
②结合题目信息也有图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。
例3　①对于反应aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0，M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况。
②如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点3，表示v正＜v逆的是点1，而点2、4表示v正＝v逆。
1.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，在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图得出的结论正确的是(　　)
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．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．若Δt1＝Δt2，则SO2的转化量：a～b段小于b～c段
答案　D
解析　这是一个反应前后气体分子数不变的可逆反应，由于容器恒容，因此改变压强不影响反应速率，所以在本题中只考虑温度和浓度的影响。由图可以看出随着反应的进行，正反应速率逐渐增大，而后逐渐减小，但只要开始反应，反应物浓度就要降低，正反应速率就会减小，而此时正反应速率却是升高的，这说明此时温度的影响是主要的。由于容器是绝热的，因此该反应只能是放热反应，从而导致容器内温度升高，正反应速率加快，当到达c点后正反应速率逐渐降低，说明此时反应物浓度的影响是主要的，因为反应物浓度越来越小，但反应不一定达到平衡状态，所以选项A、B、C均不正确；正反应速率越快，相同时间段内消耗的二氧化硫就越多，因此选项D正确。
2.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
答案　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，温度由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，所以逆向为缩体反应，即m＋n＜p。
3．反应mA(s)＋nB(g)??eC(g)＋fD(g)，反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．达到平衡后，加入催化剂，C%增大
B．化学方程式中n＜e＋f
C．达到平衡后，若升温，平衡向左移动
D．达到平衡后，增加A的量有利于平衡向右移动
答案　C
解析　加入催化剂，正反应速率和逆反应速率同等程度地增大，平衡没有移动，所以C的百分含量没有改变，A项错误；从图像上可以看出，温度一定时，C的百分含量随压强的增大而增大，即增大压强平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应方向气体体积减小，即n＞e＋f，B项错误；由图像可知，当压强一定时，温度升高(200 ℃→300 ℃→400 ℃)，生成物C的百分含量减小，平衡向逆反应方向(即向左)移动，C项正确；A是固体，固体浓度视为常数，增加A的量平衡不发生移动，D项错误。
4．在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(　　)
A．反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)的ΔH>0
B．图中X点所示条件下，延长反应时间不能提高NO的转化率
C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO的转化率
D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡转化率为50%，则平衡常数K>2 000
答案　D
解析　从虚线可知，随温度升高，NO的平衡转化率逐渐降低，说明平衡逆向移动，则NO与O2生成NO2的反应为放热反应，ΔH<0，A项错误；图像中实线的最高点为恰好平衡点，X点未达到平衡，延长时间反应继续向右进行，NO的转化率增大，B项错误；Y点为平衡点，增大O2浓度，平衡正向移动，可以提高NO的转化率，C项错误；设NO起始浓度为a mol·
L－1，NO的转化率为50%，则平衡时NO、O2和NO2的浓度分别为0.5a mol·L－1、(5×10－4－0.25a) mol·L－1、0.5a mol·L－1，该反应的平衡常数K＝＝>＝2 000，D项正确。
5．下列能正确表示2A(g)＋B(g)??2C(g)(正反应放热)的图像的为(　　)
答案　A
解析　随着温度的升高，化学平衡应向吸热反应方向即逆反应方向移动，所以生成物C的体积分数减小，反应物的含量增大，反应物的转化率减小，A正确、D错误；增大体系的压强，由于反应的两边都是气态物质，所以正反应和逆反应的速率都增大，B错误；加入催化剂，只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，不能使平衡移动，所以达到平衡后，各组分的浓度及体积分数应该不变，C错误。
6．在1.0 L恒容密闭容器中投入1 mol CO2和2.75 mol H2发生反应CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．该反应的正反应为吸热反应
B．压强大小关系为p1C．M点对应的平衡常数K的数量级为10－2
D．在p2及512 K时，图中N点v正答案　C
解析　A项，由图可知，随着温度的升高，平衡时甲醇的物质的量减小，因此升温平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，错误；B项，由图可知，作一条等温线，因为正反应为气体体积减小的反应，压强越大，平衡时甲醇的物质的量也越大，所以p1>p2>p3，错误；C项，由图可知，M点对应的甲醇的物质的量为0.25 mol。则：
CO2(g)＋3H2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)
开始/mol·L－1　1　　　 2.75　　　0　　　　 0
转化/mol·L－1 0.25 0.75 0.25 0.25
平衡/mol·L－1 0.75 2 0.25 0.25
因此K＝≈1.04×10－2，正确；D项，由图可知，在p2及512 K时，N点甲醇的物质的量小于平衡时的物质的量，所以反应正向进行，则v正>v逆，错误。
7．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＜0。下列研究目的和图示相符的是(　　)
A B C D
研究 目的 温度(T)对反应的影响(T2＞T1) 压强(p)对平衡常数的影响 温度(T)对反应的影响 压强(p)对反应的影响(p2＞p1)
图示
答案　C
解析　温度越高反应速率越快，则温度T2对应曲线斜率大，A错误；平衡常数只受温度的影响，所以压强增大时，平衡常数不变，B错误；在建立平衡的过程中，反应要正向进行，氮气体积分数变小，当达到平衡后，升高温度，由于该反应为放热反应，平衡逆向移动，氮气体积分数变大，C正确；由于该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，氨气的体积分数变大，即压强越大，氨气的体积分数越大，且首先达到平衡状态，D错误。