1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 第第 5 课时课时 化学平衡图像化学平衡图像 1化学平衡图像的类型及特点 (1)速率时间图像(vt 图像) .正反应速率突变， 逆反应速率渐变，v正v逆， 说明是增大了反应物的浓度， 使正反应速率突变， 且平衡正向移动。 .v正、v逆都是突然减小的，v正v逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气 体总体积增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。 .v正、v逆都是突然增大的，并且 v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使 用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强(压缩体积)所致。 判断平衡移动方向
2、，根据 v正、v逆的相对大小；判断改变的哪种外界条件，根据改变条件的那一时 刻 v正、v逆的变化，若 v正或 v逆有一个在原平衡未变则为改变的浓度；若两个都发生了“突变”， 则为改变的温度或压强；若两个都发生了“突变”且仍然相等，则为加入催化剂或等体反应改变压强。 (2)百分含量(或转化率)时间温度(或压强)图像 2022 高中化学新教材同步讲义资料 .T2T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。 .p2p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。 .生成物 C 的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率 ab，故 a 可能使用了催化剂；若 该反应是
3、反应前后气体总体积不变的可逆反应，a 也可能是增大了压强(压缩体积)。 (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是先达到平衡，先出现拐点的曲线 表示的温度较高(如图中 T2T1)、 压强较大(如图中 p2p1)或使用了催化剂(如图中 a 使用了催化剂)。 (2)正确掌握图像、中反应规律的判断方法 图中，T2T1，升高温度，生成物百分含量降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 图中，p2p1，增大压强，反应物的转化率降低，平衡逆向移动。则正反应为气体体积增大的反 应。 图说明了条件改变对化学平衡不产生影响，a 可能是加入了催化剂，或该反应是反应前后气体体 积不变的反应，a
4、是增大压强。 (3)百分含量(或转化率)压强温度图像 如上图中确定压强为 105Pa 或 107Pa，则生成物 C 的百分含量随温度 T 的升高而逐渐减小，说明正反 应是放热反应；再确定温度 T 不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物 C 的百分含量 随压强 p 的变化可以发现，压强增大，生成物 C 的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。 定一议二 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。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐 标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。如上图中 T1 温度下，AB 压强增大，C%增大
5、，平衡正向移动，则正反应是气体分子数减小的反应；105Pa 时，AC 温度升高，C%减小，平衡逆向移动，则正反应是放热反应。 (4)物质的量 (浓度)时间图像n(c)t 图像 在 2 L 密闭容器中，某一反应有关物质 A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下 列问题： 横坐标表示反应过程中时间变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 该反应的化学方程式是 3A(g)B(g)2C(g)。 在反应达 2 min 时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。 若用 A 物质的量浓度的变化表示反应达平衡(2 min)时的正反应速率
6、是 0.15 molL 1min1。 各物质的 n 或 c 不随时间变化时达到平衡状态，据起始量和平衡量求出转化量，各物质的转化量之比 等于化学计量数之比，可以得出方程式中的化学计量数。 (5)特殊图像 对于反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)H0，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。 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。 中图像，由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向
7、移动，所以最高点(最低点)及以后为平衡状态 受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。 2解题思维建模 (2019天津和平区高二期末)对反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)H，反应特点与对应的图像的说 法中不正确的是() 2022 高中化学新教材同步讲义资料 A图中，若 p1p2，则 abcd B图中，若 T2T1，则H0 且 abcd C图中，t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂 D图中，若H0，则纵坐标不可能是反应物的转化率 答案C 解析图中，温度升高，A%增大，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应；若 p1p2，p1时 A% 低于 p2，
8、说明压强增大，平衡正向移动，则反应前气体分子数大于反应后气体分子数，即 abcd，A 正确；图中压强增大，A 的转化率不变，平衡不移动，则 abcd；若 T2T1，升高温度，A 的转化 率降低，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，H0，B 正确；图中，t1时刻改变的条件可能是使用 了催化剂，也可能是增大压强(当 abcd 时)，C 错误；图中，T1T2，若H0，升高温度，平衡 逆向移动，反应物的转化率减小，则纵坐标不可能是反应物的转化率，D 正确。 随堂演练知识落实 1如图是可逆反应 A2B2C3D 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
9、() A正反应是放热反应 BD 可能是气体 C逆反应是放热反应 DA、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。 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(B)的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是() 2022 高中化学新教材同步讲义资料 AT1T2，p1p2，mnp，放热反应 BT1T2，p1p2，mnp，吸热反应 CT1T2，p1p2，m
10、np，放热反应 DT1T2，p1p2，mnp，吸热反应 答案D 解析由“先拐先平数值大”原则，对比可知 T1T2，对比可知 p2p1。对比，由 T2 升高到 T1，(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，由 p1加压到 p2，(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为缩体，即 mnp。 3符合图 1、图 2 的反应是() AX(g)3Y(g)3Z(g)H0 BX(g)3Y(g)2Z(g)H0 CX(g)2Y(g)3Z(g)H0 DX(g)3Y(g)4Z(g)H0 答案B 4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
11、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 nef 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 2022 高中化学新教材同步讲义资料 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 nef，B 项错误；由图像可知， 当压强一定时，温度升高(200 300
12、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。 5下面的各图中，表示 2A(g)B(g)2C(g)(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为() 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、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
13、数应该不变，C 错误。 题组一速率时间图像 1.(2019南京高二质检)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。 2 某密闭容器中充入等物质的量的 A 和 B， 一
14、定温度下发生反应 A(g)xB(g)2C(g)， 达到平衡后， 在不同的时间段内反应物的浓度随时间的变化如图甲所示，正逆反应速率随时间的变化如图乙所示，下列 2022 高中化学新教材同步讲义资料 说法中正确的是() A3040 min 间该反应使用了催化剂 B化学方程式中的 x1，正反应为吸热反应 C30 min 时降低温度，40 min 时升高温度 D8 min 前 A 的平均反应速率为 0.08 molL 1min1 答案D 解析A 项，若使用催化剂，则化学反应速率加快，故错误；由甲图像可知，A、B 的浓度变化相同， 故 A、B 的化学计量数相同，都为 1；由乙图像可知，30 min 时改
15、变的条件为减小压强，40 min 时改变的 条件为升高温度，且升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应；8 min 前 A 的平均反应速率 为2.001.36 molL 1 8 min 0.08 molL 1min1。 3(2019长沙高二下学期期末)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t1t2，则 SO2的转化量：ab
16、段小于 bc 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，正反应速率应该降低，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
17、消耗的二氧化硫就越多，因此选项 D 正确。 题组二浓度(物质的量)时间图像 2022 高中化学新教材同步讲义资料 4(2020济南月考)已知 X(g)和 Y(g)可以相互转化：2X(g)Y(g)H0，将 X 和 Y 以一定比例混合通入密闭容器中进行反应，各物质的浓度随时间的改变如图所示。 下列说法不正确的是() A反应方程式中 n1 B10 min 时，曲线发生变化的原因是升高温度 C10 min 时，曲线发生变化的原因是增大压强 D前 5 min 内，用 X 表示的反应速率为 v(X)0.08 molL 1min1 答案B 解析A 项，根据图像可知，反应进行到 5 min 时，X、Y 和 Z
18、 的浓度不再变化，反应达到平衡状态， 此时 X 的浓度减少了 0.4 molL 1，Z 的浓度增加了 0.4 molL1，根据浓度的变化量之比等于化学计量数之 2022 高中化学新教材同步讲义资料 比可知，n1；B 项，10 min 时，X、Y、Z 的浓度瞬间增大，因此改变的条件一定不是温度；D 项，前 5 min 内，用 X 表示的反应速率为 v(X)0.4 molL 1 5 min 0.08 molL 1min1。 题组三转化率(含量)时间图像 6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，
19、下列判断正确的是() AT10BT1T2H0 Cp1p2acdDp1p2abcd 答案C 解析先拐先平数值大，T1T2、p1p2；升高温度，C 的百分含量减小，平衡逆向移动，Hv(Y)v(Z) CX、Y、Z 对应的平衡常数数值：KXKYKZ D增大压强、升高温度均可提高乙烯的平衡转化率 答案A 解析据图可知，Y 点对应乙烯的平衡转化率为 20%，起始 n(C2H4)n(H2O)11，设 C2H4和 H2O 的起始物质的量均为 1 mol，根据“三段式”计算： C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g) 起始/mol110 转化/mol0.20.20.2 平衡/mol0.80.80.2 则平衡
20、时乙醇的物质的量分数为 0.2 mol 0.80.80.2mol 1 9，故 A 正确；结合图像可得：p 1p2p3，且 X、 Y、Z 三点对应的温度越来越高，所以 X、Y、Z 对应的反应速率：v(X)v(Y)KYKZ，故 C 错误；因正反应是气体体积减小的反应，则压强越大，乙烯的平 衡转化率越大，又因正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，乙烯的平衡转化率降低，故 D 错误。 11 (2019咸阳期末)在一定温度下， 发生反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0。 改变起始时 n(SO2) 对反应的影响如图所示。下列说法正确的是() ASO2的起始量越大，混合气体中 SO3的体积分
21、数越大 Ba、b、c 三点中，a 点时 SO2的转化率最高 Ca、b、c 三点的平衡常数：KbKcKa Db、c 点均为化学平衡点，a 点未达到平衡且反应正向进行 答案B 解析由题图可知，O2的量一定，SO2的量越少，其转化率越高，故 a 点时 SO2的转化率最高，B 正 确。 12一定条件下合成乙烯的反应为：6H2(g)2CO2(g)CH2=CH2(g)4H2O(g)。已知温度对 CO2 的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如下图。下列说法正确的是() 2022 高中化学新教材同步讲义资料 AM 点的正反应速率 v正大于 N 点的逆反应速率 v逆 B若投料比 n(H2)n(CO2)41，则图中
22、 M 点乙烯的体积分数为 5.88% C250 时，催化剂对 CO2平衡转化率的影响最大 D当温度高于 250 时，升高温度，平衡逆向移动，导致催化剂的催化效率降低 答案B 解析化学反应速率随温度的升高而加快，M 点后催化剂的催化效率随温度的升高而降低，所以 M 点的正反应速率 v正有可能小于 N 点的逆反应速率 v逆，故 A 错误；设起始投料 n(H2)为 4 mol，则 n(CO2) 为 1 mol，M 点平衡时二氧化碳的转化率为 50%，列“三段式”得： 6H2(g)2CO2(g)CH2=CH2(g)4H2O(g) 起始/mol4100 转化/mol1.50.50.251 平衡/mol2
23、.50.50.251 所以乙烯的体积分数为 0.25 mol 2.50.50.251 mol100%5.88%， 故 B 正确； 催化剂不影响平衡转化率， 只影响化学反应速率，故 C 错误；催化剂的催化效率与平衡移动没有关系，故 D 错误。 13有、3 个体积均为 0.5 L 的恒容密闭容器，在、中按不同投料比(Z)充入 HCl 和 O2(如下表)，加入催化剂发生反应：4HCl(g)O2(g)2Cl2(g)2H2O(g)H。HCl 的平衡转化率与 Z 和 T 的关系如图所示。 容 器 起始时 T/ n(HCl)/ mol Z 3000.25a 3000.25b 3000.254 2022 高中
24、化学新教材同步讲义资料 下列说法不正确的是() AH0 Ba4v逆 D300 时，该反应平衡常数的值为 320 答案D 解析由图像可知，随着温度的升高，HCl 的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，则正反应是放热 反应，H0，A 正确；在相同温度时，n(HCl)相同，nHCl nO2 越小，则 HCl 的平衡转化率越大，故 a4v逆，C 正确；由于平 衡常数只与温度有关，因此可根据 Q 点进行计算，起始时 c(HCl)0.5 molL 1，由 Z4 求得 c(O2)0.125 molL 1， 而 c(Cl2)c(H2O)0， 平衡时 c(HCl)0.5 molL10.5 molL180%0.1
25、molL1， c(O2)0.125 molL 10.5 molL 180% 4 0.025 molL 1，c(Cl2)c(H2O)0.5 molL 180% 2 0.2 molL 1，则 K 0.220.22 0.140.025640，D 错误。 14(2019重庆中山外国语学校月考)亚硝酸氯(ClNO)可由 NO 与 Cl2在通常条件下反应得到，化学方 程式为 2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)H。在 1 L 的恒容密闭容器中充入 2 mol NO(g)和 1 mol Cl2(g)，在 不同温度下测得 c(ClNO)与时间的关系如图 A： (1)该反应的H(填“”“”或“”)0。 (2
26、)反应开始到 10 min 时 NO 的平均反应速率 v(NO)molL 1min1。 (3)T2时该反应的平衡常数 K。 (4)一定条件下在恒温恒容的密闭容器中按一定比例充入 NO(g)和 Cl2(g)，平衡时 ClNO 的体积分数随 2022 高中化学新教材同步讲义资料 nNO nCl2的变化图像如图 B，则 A、B、C 三状态中，NO 的转化率最大的是 点，当nNO nCl21.5 时， 达到平衡状态时 ClNO 的体积分数可能是 D、E、F 三点中的点。 答案(1)(2)0.1(3)2(4)AD 解析(1)根据图像可知，T2T1，降低温度 c(ClNO)增大，平衡向正反应方向移动，说明
27、正反应是放 热反应，H0。 (2)反应开始到 10 min 时，c(ClNO)1 molL 1，v(ClNO)1 molL 1 10 min 0.1 molL 1min1，则 NO 的平 均反应速率 v(NO)v(ClNO)0.1 molL 1min1。 (3)2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g) 起始(molL 1) 210 改变(molL 1) 10.51 平衡(molL 1) 10.51 T2时该反应的平衡常数 K c2ClNO c2NOcCl2 12 120.52。 (4)nNO nCl2的比值越小，NO 的转化率越大，因此 NO 的转化率最大的是 A 点；当 nNO nCl21.
28、5 时，较 C 点 NO 的物质的量较大，平衡右移，产物的含量增大，达到平衡状态时 ClNO 的体积分数可能是 D。 15反应 aA(g)bB(g) 催化剂 cC(g)H0 在等容条件下进行。改变其他反应条件，在、 阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示： (1)反应的化学方程式中 abc 为。 (2)A 的平均反应速率 v(A)、v(A)、v(A)从大到小排列次序为。 (3)B 的平衡转化率(B)、(B)、(B)中最小的是，其值是。 (4)由第一次平衡到第二次平衡，平衡向(填“左”或“右”)移动，采取的措施 是。 (5)比较第阶段反应温度(T2)和第阶段反应温度(T3)的高低：T2(
29、填“”“”或 “”)T3，判断的理由是。 答案(1)132(2)v(A)v(A)v(A) (3)(B)19%(4)右从平衡混合物中分离出了 C 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (5)平衡正向移动，该反应为放热反应，降温才能使平衡正向移动 解析(1)阶段，20 min 内，c(A)2.00 molL 11.00 molL11.00 molL1，c(B)6.00 molL 13.00 molL13.00 molL1，c(C)2.00 molL1，则 abcc(A)c(B)c(C)132。 (2)v(A)2.00 molL 11.00 molL1 20 min 0.05 molL 1min1，
30、 v(A)1.00 molL 10.62 molL1 15 min 0.025 molL 1min1， v(A)0.62 molL 10.50 molL1 10 min 0.012 molL 1min1， 则 v(A)v(A)v(A)。 (3)(B)6.00 molL 13.00 molL1 6.00 molL 1 100%50%， (B)3.00 molL 11.86 molL1 3.00 molL 1 100%38%， (B)1.86 molL 11.50 molL1 1.86 molL 1 100%19%，故(B)最小。 (4)由图示可知，由第一次平衡到第二次平衡，瞬间 A、B 的浓度不
31、变，进而又减小，说明平衡正向移 动。由物质 C 的浓度变化可知，导致平衡正向移动的措施是从反应体系中分离出了产物 C。 (5)由图示可知，平衡正向移动，由于正反应是放热反应，故是降温过程，即 T2T3。 16.工业上利用 H2和 CO2合成二甲醚的反应如下： 6H2(g)2CO2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)H0。升高温度，该反应的化学平衡移动后达到新的 平衡时，CH3OCH3的产率将(填“变大”“变小”或“不变”，下同)，混合气体的平均相对分子 质量将。 .某科研小组欲研究在其他条件不变的情况下，改变起始氧气的物质的量对合成新型硝化剂的反应 4NO2(g)O2(g)2N2O5(g)
32、H0 的影响，其曲线如图所示，图中(N2O5)表示 N2O5的体积分数。 (1)图中 T1和 T2的关系是 T1(填“”“”或“”)T2。 (2)比较 a、b、c 三点所处的平衡状态，反应物 NO2的转化率最大的是(填字母)。 (3)若容器体积为 1 L，n1 mol，NO2的转化率为 50%，则在 T2条件下，此反应的化学平衡常数 K 。 答案.变小变小.(1)(2)c(3)0.125 解析.温度升高，化学平衡逆向移动，CH3OCH3的产率变小；逆反应是气体分子数增加的反应， 升高温度，气体的物质的量增大，气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量将变小。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 .(1)图中 T1T2时，(N2O5)增加，平衡向放热的正反应方向移动，则 T1T2。(2)起始时，n(O2) 越大，NO2的转化率越大。(3)b 点时 N2O5的体积分数最大，则此点通入 O2、NO2的物质的量之比与化学 方程式中对应的化学计量数之比相等，即通入 4 mol NO2，列三段式可计算该反应的化学平衡常数。
