应用课
第二章 化学反应速率与化学平衡
第9课时 化学平衡图像
【学习目标】
掌握化学平衡图像类型及特点。
【学习活动】
学习任务
目标：掌握化学平衡图像类型及特点。 任务：根据下列各类化学平衡图像的特点与解题原则完成针对训练。 1.速率—时间图像(v t图像) (1)解题方法：分清正反应、逆反应及二者的相对大小，分清“渐变”、“突变”和“平台”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律 (2)常见的三种类型图像 ①“渐变”类v－t图像 图像分析结论t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，增大反应物的浓度t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，减小反应物的浓度t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，增大生成物的浓度t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，减小生成物的浓度
②“断点”类v t图像：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH＝Q kJ·mol－1 图像分析结论t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)t1时其他条件不变，升高温度且Q＞0(吸热反应)t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)t1时其他条件不变，升高温度且Q＜0(放热反应)t1时v′正、v′逆均突然减小，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)t1时其他条件不变，降低温度且Q＜0(放热反应)t1时v′逆、v′正均突然减小，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)t1时其他条件不变，降低温度且Q＞0(吸热反应)
③“平台”类v t图像 图像分析结论t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)
【针对训练1】对于H2(g)＋I2(g)2HI(g)，ΔH＜0，根据下图，下列说法错误的是( ) A．t2时可能使用了催化剂 B．t3时可能采取减小反应体系压强的措施 C．t5时采取升温的措施 D．反应在t6时刻，HI体积分数最大 答案：D 解析：改变压强、使用催化剂，平衡均不移动，t2时可能增大压强或使用催化剂，A正确；t3时正、逆反应速率同等程度减小，可能为减小压强，B正确；t5时正、逆反应速率增大，且逆反应速率大于正反应速率，改变条件为升高温度，C正确；平衡逆向移动，HI的体积分数减小，t1时HI的体积分数最大，D错误。 【针对训练2】对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)( ) 答案：C 解析：分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。 【针对训练3】如图是可逆反应A＋2B2C＋3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。由此可推断下列说法正确的是( ) A．正反应是放热反应 B．D可能是气体 C．逆反应是放热反应 D．A、B、C、D均为气体 答案：A 解析：降温后v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应放热；加压后v″正＞v″逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应气体体积减小，则D不可能是气体。 【针对训练4】在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然改变的条件可能是( ) A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度 C．降低体系温度 D．增大容器的体积 答案：C 解析：从图像可以看出：改变条件后，反应速率与原平衡速率出现断点且低于原平衡反应速率，说明改变的条件可能是降低温度或减压。从改变条件后的v′正与v′逆的大小关系，可得出化学平衡正向移动。降低温度，该平衡正向移动，必有v′正>v′逆，故选C。 【针对训练5】密闭容器中发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH<0，根据v t图像，回答下列问题： (1)下列时刻所改变的外界条件是：t1____________________；t3___________________；t4__________________。 (2)反应速率最快的时间段是________。 (3)下列措施能增大正反应速率的是________。 A．通入A(g) B．分离出C(g) C．降温 D．增大容器容积 参考答案：(1)升高温度 加入催化剂 减小压强 (2)t3～t4 (3)A 解析：(1)t1时刻，改变条件，v′正、v′逆均增大，且v′逆>v′正，平衡逆向移动，说明改变的条件是升高温度。t3时刻，改变条件，v″正、v″逆同等程度增大，且该反应是反应前后气体物质的量不相等的反应，故改变的条件是加入催化剂。t4时刻，改变条件，v″′正、v″′逆均减小，且v″′逆>v″′正，平衡逆向移动，说明改变的条件是减小压强。 (2)t3～t4时间段内，反应使用催化剂，由图像可知该时间段内反应速率最快。 (3)降温、增大容器容积均会使正、逆反应速率减小；分离出C(g)时，v正不变，v逆减小，随着反应的进行v正会减小，通入A(g)，反应物的浓度增大，v正增大。 2.百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 (1)解题方法 ①先拐先平数值大：在化学平衡图像中，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压强较大。 ②看斜率的绝对值：在化学平衡图像中，斜率的绝对值越大表示的温度较高或压强较大。 T2曲线先拐或斜率大，表示T2>T1，从T2到T1，可以理解为降低温度生成物的百分含量增多，即是：降低温度平衡正向移动，因此正反应是放热反应P1曲线先拐或斜率绝对值大，表示P1>P2，从P2到P1，可以理解为增大压强反应物的百分含量增多，即是：增大压强平衡逆向移动，因此逆反应是气体体积减小的反应，则正反应是气体体积增大的反应
(2)常见图像：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH为例，其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量 T2＞T1，ΔH＞0T2＞T1，ΔH＞0T2＞T1，ΔH＜0T2＞T1，ΔH＜0P2＜P1，m+n＞p+qP2＜P1，m+n＜p+qP2＜P1，m+n＜p+qP2＜P1，m+n＞p+qa曲线—使用催化剂a曲线—使用催化剂
【针对训练1】已知某可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g) ΔH在密闭容器中进行，如图所示，反应在不同时间t、温度T和压强p与反应物B在混合气体中的百分含量(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，ΔH>0 B．T1>T2，p1
p，ΔH>0 C．T1p2，m＋n>p，ΔH<0 答案：A 解析：由“先拐先平数值大”可知T1>T2、p1>p2，温度越高，B%越小，说明升温平衡正向(吸热方向)移动，ΔH>0，压强越大，B%越小，说明增 大压强平衡正向移动，m＋n>p。 【针对训练2】可逆反应：aA(g)＋bB(s)cC(g)＋dD(g)，当其他条件不变时，反应过程中某物质在混合物中的百分含量与温度(T)、压强(p)的关系如图，下列判断正确的是( ) A．T10 B．T1>T2 ΔH<0 C．p1(2)常见图像：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例，其中A%指反应物的百分含量 ①恒压线图像 m+n ＞ p+q，ΔH ＞ 0m+n ＞ p+q，ΔH ＜ 0
②恒温线图像 m+n ＞ p+q，ΔH ＜ 0m+n ＞ p+q，ΔH ＞ 0
【针对训练1】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。 【针对训练2】反应mX(g)nY(g)＋pZ(g) ΔH，在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( ) A．该反应的ΔH＞0 B．m＜n＋p C．A、C两点的反应速率v(A)＜v(C) D．B、C两点化学平衡常数：KB＞KC 答案：D 解析：由图可知温度升高，Y的体积分数增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应；增大压强，Y的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则m＜n＋p；A、C两点温度相同，C点压强大，则C点的速率大于A点；对吸热反应来说，温度升高，K增大，KB＜KC。 4.速率—温度(压强)图 (1)解题方法：曲线的意义是外界条件(温度、压强)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强增大(或温度升高)后正反应速率增大得快，平衡正向移动。 v－T图像：交点即为平衡状态，当温度升高，v正>v逆，表明平衡正向移动，正反应为吸热反应 v－P图像：交点即为平衡状态，当压强增大，v正>v逆，表明平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应
【针对训练1】（双选）对于可逆反应：A2(g)＋3B2(g)2AB3(g) ΔH<0，下列图象中正确的是( ) 答案：AB 【针对训练2】可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH，同时符合下列两图中各曲线的是( ) A．a＋b>c＋d T1>T2 ΔH>0 B．a＋b>c＋d T1T2 ΔH>0 D．a＋bv逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆；EF两点的反应速率：vE＜vF
(2)凹凸型图像：全程百分含量—压强图像或全程百分含量—温度图像 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0
【针对训练1】图1表示mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH =－Q，在不同温度下经过一定时间混合体系中C的质量分数与温度T的关系；图2表示在一定条件下达到平衡后t时刻(温度不变)改变影响平衡的另一个条件重新建立新平衡的反应过程，下列判断正确的是( ) A．m＋n＞p＋q Q＞0 B．m＋n＞p＋q Q＜0 C．m＋n＜p＋q Q＞0 D．m＋n＜p＋q Q＜0 答案：A 【针对训练2】mA(s)+nB(g)qC(g) ΔH <0，在恒温条件下，B的体积分数(B%)与压强(P)的关系如图所示，有关叙述正确的是( ) A．n＜q B．n＞q C．X点，v正>v逆；Y点，v正＜v逆 D．X点比Y点反应速率快 答案：AC 【方法导引】 解答化学平衡图像题的四个步骤 1.分析已达平衡的可逆反应的特点 (1)反应物和生成物的物质状态 (2)反应前后气体的总物质的量是增大还是减小 (3)反应是吸热，还是放热 2.看图像 (1)一看面——即横坐标和纵坐标的意义 (2)二看线——即看线的走向、变化的趋势 (3)三看点——即看线是否通过原点，两条线的交点及线的原点、折点、终点 (4)四看辅助线——即要不要作辅助线，如等温线、等压线、平衡线等 (5)五看量的变化——即如浓度的变化、温度的变化 3.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，将图像语言转化为文字语言，再与化学平衡条件比较 4.做判断：根据图像中表现的关系与所学规律想对比，作出符合题目要求的判断
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
2应用课
第2章 化学反应的方向、限度与速率
第10课时 化学平衡图像分析
【学习目标】
掌握化学平衡图像类型及特点。
【学习活动】
学习任务
目标：掌握化学平衡图像类型及特点。 任务：根据下列各类化学平衡图像的特点与解题原则完成针对训练。 1.速率—时间图像(v t图像) (1)解题方法：分清正反应、逆反应及二者的相对大小，分清“渐变”、“突变”和“平台”；正确判断化学平衡的移动方向；熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律 (2)常见的三种类型图像 ①“渐变”类v－t图像 图像分析结论t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，增大反应物的浓度t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，减小反应物的浓度t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变，增大生成物的浓度t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变，减小生成物的浓度
②“断点”类v t图像：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH＝Q kJ·mol－1 图像分析结论t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)t1时其他条件不变，升高温度且Q＞0(吸热反应)t1时v′正、v′逆均突然增大，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，增大反应体系的压强且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)t1时其他条件不变，升高温度且Q＜0(放热反应)t1时v′正、v′逆均突然减小，且v′正＞v′逆；平衡向正反应方向进行t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＜p＋q(正反应为体积增大的反应)t1时其他条件不变，降低温度且Q＜0(放热反应)t1时v′逆、v′正均突然减小，且v′逆＞v′正；平衡向逆反应方向进行t1时其他条件不变，减小反应体系的压强且m＋n＞p＋q(正反应为体积减小的反应)t1时其他条件不变，降低温度且Q＞0(吸热反应)
③“平台”类v t图像 图像分析结论t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正＝v′逆，平衡不移动t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)
【针对训练1】对于H2(g)＋I2(g)2HI(g)，ΔH＜0，根据下图，下列说法错误的是( ) A．t2时可能使用了催化剂 B．t3时可能采取减小反应体系压强的措施 C．t5时采取升温的措施 D．反应在t6时刻，HI体积分数最大 【针对训练2】对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)( ) 【针对训练3】如图是可逆反应A＋2B2C＋3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。由此可推断下列说法正确的是( ) A．正反应是放热反应 B．D可能是气体 C．逆反应是放热反应 D．A、B、C、D均为气体 【针对训练4】在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然改变的条件可能是( ) A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度 C．降低体系温度 D．增大容器的体积 【针对训练5】密闭容器中发生反应：A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH<0，根据v t图像，回答下列问题： (1)下列时刻所改变的外界条件是：t1____________________；t3___________________；t4__________________。 (2)反应速率最快的时间段是________。 (3)下列措施能增大正反应速率的是________。 A．通入A(g) B．分离出C(g) C．降温 D．增大容器容积 2.百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 (1)解题方法 ①先拐先平数值大：在化学平衡图像中，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压强较大。 ②看斜率的绝对值：在化学平衡图像中，斜率的绝对值越大表示的温度较高或压强较大。 T2曲线先拐或斜率大，表示T2>T1，从T2到T1，可以理解为降低温度生成物的百分含量增多，即是：降低温度平衡正向移动，因此正反应是放热反应P1曲线先拐或斜率绝对值大，表示P1>P2，从P2到P1，可以理解为增大压强反应物的百分含量增多，即是：增大压强平衡逆向移动，因此逆反应是气体体积减小的反应，则正反应是气体体积增大的反应
(2)常见图像：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH为例，其中C%指生成物的百分含量，B%指反应物的百分含量 T2＞T1，ΔH＞0T2＞T1，ΔH＞0T2＞T1，ΔH＜0T2＞T1，ΔH＜0P2＜P1，m+n＞p+qP2＜P1，m+n＜p+qP2＜P1，m+n＜p+qP2＜P1，m+n＞p+qa曲线—使用催化剂a曲线—使用催化剂
【针对训练1】已知某可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g) ΔH在密闭容器中进行，如图所示，反应在不同时间t、温度T和压强p与反应物B在混合气体中的百分含量(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，ΔH>0 B．T1>T2，p1p，ΔH>0 C．T1p2，m＋n>p，ΔH<0 【针对训练2】可逆反应：aA(g)＋bB(s)cC(g)＋dD(g)，当其他条件不变时，反应过程中某物质在混合物中的百分含量与温度(T)、压强(p)的关系如图，下列判断正确的是( ) A．T10 B．T1>T2 ΔH<0 C．p1(2)常见图像：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例，其中A%指反应物的百分含量 ①恒压线图像 m+n p+q，ΔH 0m+n p+q，ΔH 0
②恒温线图像 m+n p+q，ΔH 0m+n p+q，ΔH 0
【针对训练1】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 【针对训练2】反应mX(g)nY(g)＋pZ(g) ΔH，在不同温度下的平衡体系中物质Y的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法错误的是( ) A．该反应的ΔH＞0 B．m＜n＋p C．A、C两点的反应速率v(A)＜v(C) D．B、C两点化学平衡常数：KB＞KC 4.速率—温度(压强)图 (1)解题方法：曲线的意义是外界条件(温度、压强)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态，压强增大(或温度升高)后正反应速率增大得快，平衡正向移动。 v－T图像：交点即为平衡状态，当温度升高，v正>v逆，表明平衡正向移动，正反应为吸热反应 v－P图像：交点即为平衡状态，当压强增大，v正>v逆，表明平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应
【针对训练1】（双选）对于可逆反应：A2(g)＋3B2(g)2AB3(g) ΔH<0，下列图象中正确的是( ) 【针对训练2】可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH，同时符合下列两图中各曲线的是( ) A．a＋b>c＋d T1>T2 ΔH>0 B．a＋b>c＋d T1T2 ΔH>0 D．a＋bv逆；则L线的右下方(F点)，v正＜v逆；EF两点的反应速率：vE＜vF
(2)凹凸型图像：全程百分含量—压强图像或全程百分含量—温度图像 对于化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，M点前，表示从反应物开始，v正>v逆；M点为刚达到平衡点(如下图)；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反应ΔH＜0
【针对训练1】图1表示mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH =－Q，在不同温度下经过一定时间混合体系中C的质量分数与温度T的关系；图2表示在一定条件下达到平衡后t时刻(温度不变)改变影响平衡的另一个条件重新建立新平衡的反应过程，下列判断正确的是( ) A．m＋n＞p＋q Q＞0 B．m＋n＞p＋q Q＜0 C．m＋n＜p＋q Q＞0 D．m＋n＜p＋q Q＜0 【针对训练2】mA(s)+nB(g)qC(g) ΔH <0，在恒温条件下，B的体积分数(B%)与压强(P)的关系如图所示，有关叙述正确的是( ) A．n＜q B．n＞q C．X点，v正>v逆；Y点，v正＜v逆 D．X点比Y点反应速率快 【方法导引】 解答化学平衡图像题的四个步骤 1.分析已达平衡的可逆反应的特点 (1)反应物和生成物的物质状态 (2)反应前后气体的总物质的量是增大还是减小 (3)反应是吸热，还是放热 2.看图像 (1)一看面——即横坐标和纵坐标的意义 (2)二看线——即看线的走向、变化的趋势 (3)三看点——即看线是否通过原点，两条线的交点及线的原点、折点、终点 (4)四看辅助线——即要不要作辅助线，如等温线、等压线、平衡线等 (5)五看量的变化——即如浓度的变化、温度的变化 3.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，将图像语言转化为文字语言，再与化学平衡条件比较 4.做判断：根据图像中表现的关系与所学规律想对比，作出符合题目要求的判断
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
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