化學平衡的圖像（學生版）高二化學講與練（蘇教2019選擇性必修1）

第3課時化學平衡的圖像目標導航目標導航課程標準課標解讀1．能識別有關(guān)化學平衡的簡單圖像。2．能從圖像分析影響可逆反應(yīng)的因素，結(jié)合化學平衡移動原理，解釋常見的問題。1．能從圖像給出的信息收集證據(jù)，能通過分析推出有關(guān)化學平衡的相關(guān)結(jié)論。(證據(jù)推理與模型認知)2．通過化學平衡圖像的分析方法的認識，構(gòu)建通過圖像解決實際問題的能力。(科學探究與創(chuàng)新意識)知識01化學平衡圖像的類型及特點1．速率—時間圖像(v－t圖像)（1）正反應(yīng)速率突變，逆反應(yīng)速率漸變，v′正＞v′逆，說明是__________________，使正反應(yīng)速率突變，且平衡_________移動。（2）v正、v逆都是突然減小的，v′正＞v′逆，平衡_________移動，說明該反應(yīng)的正反應(yīng)可能是_________或__________________的反應(yīng)，改變的條件是_________或_________。（3）v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，說明該化學平衡_______移動，可能是_______，也可能是____________________________________。2．百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—時間—溫度(或壓強)圖像（1）T2_____T1，溫度升高，平衡_______移動，正反應(yīng)是_______反應(yīng)。（2）p2______p1，壓強增大，A(反應(yīng)物)的轉(zhuǎn)化率_______，說明正反應(yīng)是______________的反應(yīng)。（3）生成物C的百分含量不變，說明平衡_______移動，但反應(yīng)速率a____b，故a可能_______；若該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目的可逆反應(yīng)，a也可能是______________。3．百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—壓強—溫度圖像壓強不變時，生成物C的百分含量隨溫度T的升高而逐漸_______，說明正反應(yīng)是_______反應(yīng)；溫度T不變，做橫坐標的垂線，與壓強線出現(xiàn)兩個交點，分析生成物C的百分含量隨壓強p的變化可以發(fā)現(xiàn)，壓強_______，生成物C的百分含量_______，說明正反應(yīng)是______________的反應(yīng)。4．物質(zhì)的量(濃度)—時間圖像(n/c－t圖像)在2L剛性密閉容器中，某一反應(yīng)有關(guān)物質(zhì)A(g)、B(g)、C(g)的物質(zhì)的量變化如圖所示。根據(jù)圖像回答下列問題：(1)橫坐標表示反應(yīng)過程中______________，縱坐標表示反應(yīng)過程中_____________________。(2)該反應(yīng)的化學方程式是_____________________。(3)在反應(yīng)達2min時，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率之間的關(guān)系是_______。(4)若用A物質(zhì)的量濃度的變化，表示反應(yīng)達平衡(2min)時的正反應(yīng)速率是_____________。【即學即練1】密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：A(g)+3B(g)2C(g)ΔH＜0，根據(jù)速率－時間圖像，回答下列問題。（1）下列時刻所改變的外界條件分別是：t1_________________；t3________________；t4________________。（2）物質(zhì)A的體積分數(shù)最大的時間段是___________。（3）上述圖像中C的體積分數(shù)相等的時間段是__________。（4）反應(yīng)速率最大的時間段是___________。（5）t0～t1、t3～t4、t5～t6時間段的平衡常數(shù)K0、K3、K5的關(guān)系為____________。知識02化學平衡圖像解題方法1．判斷平衡移動方向判斷平衡移動方向，根據(jù)v′正、v′逆的相對大小；判斷改變的哪種外界條件，根據(jù)改變條件的那一時刻v′正、v′逆的變化，若v′正或v′逆有一個發(fā)生了“突變”，則為改變的濃度；若兩個都發(fā)生了“突變”，則為改變的溫度或壓強；若兩個都發(fā)生了“突變”且仍然相等，則為加入催化劑或等體反應(yīng)改變壓強。2．“定一議二”原則在化學平衡圖像中，包括縱坐標、橫坐標和曲線所表示的意義共三個量。確定橫坐標所表示的量后，討論縱坐標與曲線的關(guān)系；或者確定縱坐標所表示的量，討論橫坐標與曲線的關(guān)系。即“定一議二”原則。解題過程中，可以作輔助線幫助分析。例如反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同溫度下(T1<T2)，壓強(p)與混合氣體中C的含量(C%)的關(guān)系圖像如圖所示。根據(jù)圖像回答下列問題：(1)T1為一條等溫線，隨著壓強的增大，C%_______，化學平衡_______移動，a＋b_____c。(2)在壓強一定時(如p3)，溫度升高，C%_______，化學平衡_______移動，正反應(yīng)是_______反應(yīng)。3．“先拐先平”原則在化學平衡圖像中，先出現(xiàn)拐點的反應(yīng)則先達到平衡，先出現(xiàn)拐點的曲線表示的溫度較高(如圖1)或表示的壓強較大(如圖2)[仍以aA(g)＋bB(g)cC(g)為例]。根據(jù)圖像回答下列問題：(1)圖1中，溫度T1、T2的大小關(guān)系是_______，溫度升高，C%(C的含量)的變化是_______，化學平衡_______移動，正反應(yīng)是_______反應(yīng)。(2)圖2中，壓強p1、p2的大小關(guān)系是_______，壓強增大，C%(C的含量)的變化是_______，化學平衡_______移動，a＋b_______c。1．化學平衡圖像題思維模型2．化學平衡圖像題的分析解答方法(1)無論是反應(yīng)速率圖像還是平衡圖像，都要清楚縱、橫坐標的含義，都要與化學原理相聯(lián)系，特別是與平衡移動原理相聯(lián)系。(2)三步分析法：一看反應(yīng)速率是增大還是減??；二看v正、v逆的相對大??；三看化學平衡移動的方向。(3)四要素分析法：看曲線的起點；看曲線的變化趨勢；看曲線的轉(zhuǎn)折點；看曲線的終點。(4)先拐先平：可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在轉(zhuǎn)化率－時間曲線中，先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，這表示反應(yīng)的溫度高或壓強大。(5)定一議二：圖像中有三個量時，先確定一個量不變，再討論另外兩個量的關(guān)系?！炯磳W即練2】反應(yīng)mA（g）＋nB（g）pC（g）的速率和平衡圖像如下，下列判斷正確的是（）A．由圖1可知，T1＜T2，該反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)B．由圖2可知，該反應(yīng)m＋n＜pC．圖3中，表示反應(yīng)速率v正＞v逆的是點3D．圖4中，若m＋n＝p，則a曲線一定使用了催化劑題型一化學反應(yīng)速率圖像（v-t圖像）1．在密閉容器中進行反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反應(yīng)放熱)，如圖是某次實驗的化學反應(yīng)速率隨時間變化的圖像，推斷在t1時刻突然改變的條件可能是()A．催化劑失效 B．減小生成物的濃度C．降低體系溫度 D．增大容器的體積題型二百分含量（或轉(zhuǎn)化率）－時間－溫度（或壓強）圖像2．在密閉容器中進行下列反應(yīng)：M(g)＋N(g)R(g)＋2L，此反應(yīng)符合右邊圖像。下列敘述正確的是()A．正反應(yīng)吸熱，L是氣體 B．正反應(yīng)吸熱，L是固體C．正反應(yīng)放熱，L是氣體 D．正反應(yīng)放熱，L是液體題型三百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—壓強—溫度圖像3．在體積恒定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)ΔH>0，在溫度為T1、T2時，平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是()A．A、C兩點的反應(yīng)速率：A>CB．A、C兩點氣體的顏色：A淺，C深C．由狀態(tài)B到狀態(tài)A，可以用加熱的方法D．A、C兩點氣體的平均相對分子質(zhì)量：A>C4．有一化學平衡mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如圖表示的是A的轉(zhuǎn)化率與壓強、溫度的關(guān)系。下列敘述正確的是()A．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；m＋n>p＋qB．正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；m＋n<p＋qC．正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；m＋n<p＋qD．正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；m＋n>p＋q題型五物質(zhì)的量(濃度)—時間圖像(n/c－t圖像)5．T℃時，A、B、C三種氣體在反應(yīng)過程中濃度變化如圖(Ⅰ)所示；若保持其他條件不變，溫度分別為T1和T2時，B的體積分數(shù)與時間的關(guān)系如圖(Ⅱ)所示，則下列結(jié)論正確的是()A．在(t1＋10)min時，保持其他條件不變，增大壓強，平衡向逆反應(yīng)方向移動B．其他條件不變，升高溫度時，正、逆反應(yīng)速率增大，且A的轉(zhuǎn)化率增大C．T℃時，在相同容器中，若由0.4mol·L－1A、0.4mol·L－1B、0.2mol·L－1C反應(yīng)，達到平衡后，C的濃度也為0.4mol·L－1D．(t1＋10)min時，保持壓強不變，通入稀有氣體，平衡不移動題型六化學反應(yīng)速率及化學平衡陌生圖像題6．探究CH3OH合成反應(yīng)化學平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下：Ⅰ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=49.5kJ·mol1Ⅱ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2=90.4kJ·mol1Ⅲ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH3回答下列問題：（1）ΔH3＝________kJ·mol－1。（2）不同壓強下，按照n（CO2）∶n（H2）＝1∶3投料，實驗測定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。已知：CO2的平衡轉(zhuǎn)化率＝eq\f(n（CO2）初始－n（CO2）平衡,n（CO2）初始)×100%CH3OH的平衡產(chǎn)率＝eq\f(n（CH3OH）平衡,n（CO2）初始)×100%。其中縱坐標表示CO2平衡轉(zhuǎn)化率的是圖______（填“甲”或“乙”）；壓強p1、p2、p3由大到小的順序為________；圖乙中T1溫度時，三條曲線幾乎交于一點的原因是___________________________________________________________________?；瘜W反應(yīng)速率及化學平衡陌生圖像題解題注意點（1）首先明確橫縱坐標的含義。（2）在上述基礎(chǔ)上分析出圖像中起點、終點、拐點的意義。（3）當有兩個條件因素對一個事件的影響相反時，事件的最終發(fā)展方向由影響大的因素決定。基礎(chǔ)鞏固1．對于反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0，根據(jù)下圖，下列說法錯誤的是()A．t2時使用了催化劑B．t3時采取減小反應(yīng)體系壓強的措施C．t5時采取升溫的措施D．反應(yīng)在t6時刻，SO3體積分數(shù)最大2．如圖為某化學反應(yīng)的速率與時間的關(guān)系示意圖。在t1時刻升高溫度或者增大壓強，速率的變化都符合示意圖的反應(yīng)是()A．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0B．4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＜0C．H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH＞0D．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜03．已知反應(yīng)：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)。起始以物質(zhì)的量之比為1∶1充入反應(yīng)物，不同壓強條件下，H2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化情況如圖所示(M、N點標記為)。下列有關(guān)說法正確的是()A．上述反應(yīng)的ΔH<0B．N點時的反應(yīng)速率一定比M點的快C．降低溫度，H2的轉(zhuǎn)化率可達到100%D．工業(yè)上用此法制取甲烷應(yīng)采用更高的壓強4．可逆反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔH，同時符合下列兩圖中各曲線的是()A．a(chǎn)＋b>c＋dT1>T2ΔH>0B．a(chǎn)＋b>c＋dT1<T2ΔH<0C．a(chǎn)＋b<c＋dT1>T2ΔH>0D．a(chǎn)＋b<c＋dT1<T2ΔH<05．T℃時，在2L剛性密閉容器中使X(g)與Y(g)發(fā)生反應(yīng)生成Z(g)。反應(yīng)過程中X、Y、Z的濃度變化如圖1所示；若保持其他條件不變，溫度分別為T1和T2時，Y的體積百分含量與時間的關(guān)系如圖2所示。則下列結(jié)論錯誤的是()A．容器中發(fā)生的反應(yīng)可表示為3X(g)＋Y(g)2Z(g)B．保持其他條件不變，升高溫度，X的轉(zhuǎn)化率增大C．反應(yīng)進行的前4min內(nèi)，用X表示的反應(yīng)速率v(X)＝0.075mol·L－1·min－1D．若改變反應(yīng)條件，使反應(yīng)進程如圖3所示，則改變的條件是使用催化劑6．對于可逆反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列研究目的和圖示相符的是()選項ABD研究目的壓強對反應(yīng)的影響溫度對反應(yīng)的影響平衡體系增加N2對反應(yīng)的影響催化劑對反應(yīng)的影響圖示7．一定溫度下在密閉容器內(nèi)進行著某一反應(yīng)，X氣體、Y氣體的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間變化的曲線如圖。下列敘述中正確的是()A．反應(yīng)的化學方程式為5YXB．t1時，Y的濃度是X濃度的倍C．t2時，正、逆反應(yīng)速率相等D．t3時，逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率8．下列各圖是溫度(或壓強)對2A(s)＋2B(g)2C(g)＋D(g)ΔH<0的正、逆反應(yīng)速率的影響，曲線交點表示建立平衡時的溫度或壓強，其中正確的是()9．硫酸生產(chǎn)中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0(1)如果2min內(nèi)SO2的濃度由6mol·L－1下降為2mol·L－1，則用O2濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為____________。(2)某溫度下，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(p)的關(guān)系如圖甲所示：該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為______________，平衡狀態(tài)由A變到B時平衡常數(shù)K(A)______K(B)(填“＞”“＜”或“＝”)。(3)圖乙表示該反應(yīng)在密閉容器中達到平衡時，由于條件改變而引起反應(yīng)速率和化學平衡的變化情況，a～b過程中改變的條件可能是____________；b～c過程中改變的條件可能是_____________；若增大壓強，請把反應(yīng)速率變化情況畫在c～d處。10．二甲醚是一種重要的清潔燃料，可以通過CH3OH分子間脫水制得：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH＝－23.5kJ·mol－1。在T1℃，恒容密閉容器中建立上述平衡，體系中各組分濃度隨時間變化如圖所示。(1)該條件下反應(yīng)平衡常數(shù)表達式K＝______________。在T1℃時，反應(yīng)的平衡常數(shù)為________。(2)相同條件下，若改變起始濃度，某時刻各組分濃度依次為c(CH3OH)＝0.4mol·L－1、c(H2O)＝0.6mol·L－1、c(CH3OCH3)＝1.2mol·L－1，此時正、逆反應(yīng)速率的大?。簐正________v逆(填“>”、“<”或“＝”)。培優(yōu)競賽1．生產(chǎn)硫酸的主要反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0。圖中L(L1、L2)、X可分別代表壓強或溫度。下列說法正確的是()A．X代表溫度B．L1<L2C．A、B兩點對應(yīng)的平衡常數(shù)相同D．一定溫度下，當混合氣中n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶1∶2時，反應(yīng)一定達到平衡2．向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件下使反應(yīng)SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)達到平衡，在此過程中正反應(yīng)速率隨時間變化的曲線如圖所示。由圖得出的結(jié)論正確的是()A．反應(yīng)在c點達到平衡狀態(tài)B．反應(yīng)物濃度：a點小于b點C．反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量D．若Δt1＝Δt2，則SO2的轉(zhuǎn)化量：a～b段小于b～c段3．在2L的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)xA(g)＋yB(g)zC(g)。圖甲表示200℃時容器中A、B、C物質(zhì)的量隨時間的變化，圖乙表示不同溫度下平衡時C的體積分數(shù)隨起始n(A)∶n(B)的變化關(guān)系。則下列結(jié)論正確的是()A．200℃時，反應(yīng)從開始到平衡的平均速率v(B)＝0.04mol·L－1·min－1B．200℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為25C．當外界條件由200℃降溫到100℃，原平衡一定被破壞，且正逆反應(yīng)速率均增大D．由圖乙可知，反應(yīng)xA(g)＋yB(g)zC(g)的ΔH＜0，且a＝24．某研究性學習小組研究了汽車尾氣中的NO與CO的反應(yīng)和某工業(yè)廢氣中的NO2與SO2的反應(yīng)?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ.研究汽車尾氣中的NO與CO的反應(yīng)(1)一定溫度下，向某容積為1L的密閉容器中通入amolNO、bmolCO，控制一定的條件使其發(fā)生反應(yīng)：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)ΔH＜0。測得NO的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、投料比X(X＝eq\f(a,b))的關(guān)系如圖1所示。則T1________T2(填“＞”“＜”或“＝”)。(2)若X1＝、a＝4，則A點對應(yīng)的平衡常數(shù)K＝________(保留為分數(shù)即可)。此時再往體系中通入NO、CO、N2和CO2各1mol，再次到達平衡前，v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。Ⅱ.研究某工業(yè)廢氣中的NO2與SO2的反應(yīng)(3)在固定體積的密閉容器中發(fā)生反