高二化学 【化学平衡图像专题】

高二化学化学平衡图像专题

1．图像问题解题步骤

(1)看懂图像：

①看面(即弄清纵坐标与横坐标的意义)；②看线(即弄清线的走向和变化趋势)；

③看点(即弄清起点、拐点、交点、终点的意义)；④看是否要作辅助线(如等温线、等压线)；

⑤看定量图像中有关量的多少。

(2)联想规律：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)作出判断：根据图像中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。

2．原则 (1)“定一议二”原则

在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量，确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。

(2)“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，先出现拐点的曲线表示的温度较高或表示的压强较大。

1. 以速率—时间图像计算平衡浓度

例1.在容积固定为2L的密闭容器中,充入X、Y气体各2mol,发生可

逆反应：X(g)+2Y(g)⇌2Z(g),并达平衡,以Y表示的反应速度v正、

v逆与时间t的关系如图所示,则Y的变化浓度表达式正确的是(式

中S是对应区域的面积)()

A.2−Saob

B.Saob

C.Sdob

D.1−Saob

练习1. I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)+I−(aq)=I−3(aq)

某I2、KI混合溶液中, I−3的物质的量浓度c(I−3)与温度T的关

系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态).下列说法正确

的是()

A. 反应I2 (aq)+I−(aq)═I−3 (aq)的△H>0

B. 状态A 与状态B 相比,状态A 的c (I 2)大

C. 若反应进行到状态D 时,一定有v 正>v 逆

D. 若温度为T 1、T 2,反应的平衡常数分别为K 1、K 2,则K 1>K 2

2. 以速率-时间图像描述化学平衡移动的本质 例2. 反应A(g)+B(g) C(g)；△H<0已达平衡,升高温度,平衡逆向移动,当反应一段时间后反应又达平衡,则速率对时间的曲线为

3.以物质的量(浓度)—时间图像描述可逆反应达平衡的过程 例3. 如图表示反应X (g )⇌4Y (g )+Z (g )△H <0,在某温度时

X 的浓度随时间变化的曲线,下列有关该反应的描述正确

的是( )

A. X 的平衡转化率为85%

B. 第6 min 后，反应就终止了

C. 若升高温度，X 的平衡转化率将大于85%

D. 若降低温度,v 正减小,v 逆增大

练习 500℃、20MPa 时,将H 2和N 2置于一容积为2L 的密闭容器中发生反应。反应过程中H 2、N 2和NH 3物质的量变化如图所示,下列说法正确的是()

A. 反应开始到第一次平衡时,N 2的平均反应速率 为 0.005mol /(L ⋅min)

B. 从曲线变化可以看出，反应进行到10min 至20min 时可能是使用了催化剂

C. 从曲线变化可以看出，反应进行至25min 时，分离出0.1mol 的氨气

D. 在25min 时平衡正向移动,但达到新平衡后NH 3的体积分数比 原平衡小

A B C D V

t V 正

V 逆

V

t V 逆

V 正

V

t V 逆

V 正

V

t V 正

V 逆

4. 以浓度-时间图像描述等效平衡过程

例4 。在425℃时，1L密闭容器中进行反应：H2(g)+I2(g)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）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？

（2）等温、等容情况下，等效平衡的条件是什么？

5. 以物质的量(转化率)—时间图像描述温度或压强对平衡移动的影响

例5 对于可逆反应mA(g)+nB(g)⇌C(s)+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%有所增加

C. 化学方程式中气体的化学计量数m+n>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

练习5.在密闭容器中进行下列反应：M（g）+N（g）⇌R（g）+2L（？），反应符合如图所示的图象.下列叙述正确的是（）

A. T2＜T1，正反应放热，L是气体

B. T2＞T1，正反应放热，L是液体

C. P2＜P1，正反应吸热，L是固体

D. P2＞P1，正反应吸热，L是气体

6. 以转化率(体积分数)—压强(温度)图像判断平衡状态

例6. 取五等份NO2,分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生反应：

2NO2(g) N2O4(g)△H<0反应相同时间后,分别测定体系中NO2的百分量(NO2%),并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中,可能与实验结果相符的是( )

A. ②④

B. ②

C. ①②

D. ③④

练习6. 可逆反应mM(s)+nN(g)pQ(g)；ΔH<0，在一定温度下N%与压强的关系如图9-10，下列有关叙述正确的是( )

A.A点时混合物的v（正）＞v（逆）

B.A点比B点反应速率快

C.n＞

p

D.m+n＞p

7. 根据质量分数(体积分数)—压强、温度图像判断反应特征

例7. 已知反应mA(g)+nB(g) xC(g)+yD(g),A的转化率R A与p、T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，m+n>x+y

B. 正反应吸热，m+n

C. 正反应放热，m+n>x+y

D. 正反应放热，m+n

练习7. 反应：X(g)+3Y(g) 2Z(g)△H<0,在不同温度、不同压强(P2>P1)下,达平衡时,混合气体中Z的百分含量随温度变化的曲线应为()

...

8. 由速率-压强(温度)图像描述平衡移动时正逆反应速率的变化

例8. 下列反应符合如图p-υ变化曲线的是（）

A. H2（g）+I2（g）⇌2HI（g）

B. 3NO2（g）+H2O（l）⇌2HNO3（l）+NO（g）

C. 4NH3（g）+5O2（g）⇌4NO（g）+6H2O（g）

D. CO2（g）+C（s）⇌2CO（g）

练习8. 下列反应符合下图T-v变化曲线的是

A．4NH3(g)＋5O2(g) 4NO(g)＋6H2O(g)；ΔH＜0

B．N2O3(g) NO2(g)＋NO(g)；ΔH＞0

C．3NO2(g)＋H2O(l) 2HNO3(aq)＋NO(g)；ΔH＜0

D．2CO(g) CO2(g)＋C(s)；ΔH＜0

9.混合气体平均相对分子质量—温度(压强)图像

例9. 可逆反应2A+B⇌2C(g)(正反应放热),随温度变化气体平均摩尔质量如图所示,则下列叙述正确的是()

A.A和B可能都是固体

B.A和B一定都是气体

C. 若B为固体，则A一定是气体

D.A和B不可能都是气体

10. 由体积分数—温度图像判断平衡进程

例10.在容积相同的不同密闭容器内,分别充入同量的N2和H2,在不同温度,任其发生反应

N2+3H2⇌2NH3,在第T秒时分别测定其中NH3的体积分数φ(NH3)，并绘成如图曲线。

(1)A、B. C. D.E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。

(3)从T1到T2变化时,v正___v逆;T3时,v正___v逆(填写“>”、“<”或“=”).

某温度时，在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如表所示。

(1)根据左表中数据，在右图中画出Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线：

t/min X/mol Y/mol Z/mol

0 1.00 1.00 0.00

1 0.90 0.80 0.20

3 0.75 0.50 0.50

5 0.65 0.30 0.70

9 0.55 0.10 0.90

10 0.55 0.10 0.90

14 0.55 0.10 0.90

(2)体系中发生反应的化学方程式是______

(3)列式计算该反应在0−3min时间内产物Z的平均反应速率：______；

(4)该反应达到平衡时反应物X的转化率α等于______.

Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水,通常是在调节好pH和Fe2+浓度的废水中加入H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p−CP，探究有关因素对该降解反应速率的影响。

[实验设计]控制p−CP的初始浓度相同,恒定实验温度在298K或313K(其余实验条件见下表)，设计如下对比试验。

(1)请完成以下实验设计表(表中不要留空格).

实验编号实验目的T/K pH c/10−3mol⋅L−1 H2O2Fe2+

①为以下实验作参考298 3 6.0 0.30

②探究温度对降解反应速率的影响

③298 10 6.0 0.30

[数据处理]实验测得p−CP的浓度随时间变化的关系如图。

(2)请根据如图实验①曲线,计算降解反应在50−150s内的反应速率：v(p−CP)=___.

[解释与结论]

(3)实验①、②表明温度升高,降解反应速率增大。但温度过高时反而导致降解反应速率减小,请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因：___.

(4)实验③得出的结论是：pH等于10时，___.

(5)根据题意：在一定条件下H2O2和Fe2+的离子反应式___.

汽车尾气净化中的一个反应如下：

NO(g)＋CO(g)1/2N2(g)＋CO2(g)ΔH＝－373.4 kJ·mol－1

在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是

密闭体系中发生下列反应：N2+ 3H2==== 2NH3（正反应为放热反应），如图是某一时间段反应速率与反应进程的曲线关系图。

回答下列问题：

（1）处于平衡状态的时间段是_________________________________________________________ （2）t1、t3、t4时刻，体系中分别是什么条件发生了变化？

t1：_______ t3：_______ t4：_________

（3）下列时间段中，氨的百分含量最高的是________

A、t0~t1、

B、t2~t3

C、t3~t4

D、t5~t6

一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：下列描述正确的是()

A. 反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.158mol/(L⋅s)

B. 反应开始到10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol/L

C. 反应的化学方程式为：X(g)+Y(g)⇌Z(g)

D. 反应开始到10s时，Y的转化率为79.0%

如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别代表反应①③、②、④,则Y轴是指()

①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)；△H=−Q

②H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)；△H=+Q

③CO(g)+2H2(g)⇌H3OH(g)；△H=−Q

④2SO3(g)2⇌2SO2(g)+O2(g)；△H=+Q.

A. 平衡混合气中一种生成物的百分含量

B. 平衡混合气中一种反应物的百分含量

C. 平衡混合气中一种生成物的转化率

D. 平衡混合气中一种反应物的转化率