第5讲 用图像分析化学反应速率和平衡移动

第5讲用图像分析化学反应速率和平衡移动
化学平衡的图像分析方法及思路
１．看懂图像：
看点：原点、拐点、交点，定量图像中点的数量关系
看线：走向、变化趋势，未体现出的关系可作辅助线：等温线、等压线
看面：横、纵坐标轴的意义
２．联想规律：准确熟练地联想外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响规律
３．作出判断：①“先拐先平数值大”原则；②“定一议二”原则。

例．对反应aA(g)＋bB(g) cC(g) △H ，有A、B两图的实验结果，判断a、b、c
的关系和△H的符号。

【解析】
A图是不同温度下，产物C的分数随时间的变化曲线。

“先拐先平数值大”原则：温度越高，反应速率越快，先达到平衡，∴T2>T1。

“定一议二”原则：将时间定为平衡后的的某一时刻，T1温度下的平衡变为T2温度下的平衡：
T1→T2，升高温度，平衡向吸热方向移动（勒沙特列原理）；
C1% →C2%，C的分数减小，平衡向逆反应方向移动（已知反应）；
∴逆反应方向是吸热方向，即正反应方向是放热方向，即△H<0 。

B图是不同压强下，反应物A的分数随时间的变化曲线。

“先拐先平数值大”原则：压强越高，反应速率越快，先达到平衡，∴p2>p1。

“定一议二”原则：将时间定为平衡后的的某一时刻，p1压强下的平衡变为p2压强下的平衡：
p1→p2，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动（勒沙特列原理）；
A1% →A2%，A的分数减小，平衡向正反应方向移动（已知反应）；
∴正反应方向是气体体积减小方向，即a + b > c。

例１．某可逆反应：3A(g)＋B(g)2C(g)在温度分别为t1和
t2 ，压强分别为p1和p2的条件下得到C的物质的量n与
时间t的关系如图，下列判断中正确的是（）
A．p1>p2，正反应为放热反应
B．p2>p1，正反应为放热反应
C．p2>p1，逆反应为吸热反应
D．p1>p2，逆反应为放热反应
【答案】BC
【解析】
温度为t2时，压强p2时先到平衡，所以p2>p1。

压强为p2时，温度t2时先到平衡，所以t2>t1。

温度为t 2时，平衡压强从p 1到p 2
p 1到p 2
，加压，平衡向气体体积减小方向移动， n(C)增大，平衡向正反应方向移动，
压强为p 1时，平衡温度从t 1到t 2
t 1到t 2，升温，平衡向吸热方向移动， n(C)减小，平衡向逆反应方向移动，
例２．反应：L(s)＋aG(g) bR(g)达到平衡时，温度和
压强对该反应的影响如图所示。

图中：压强p 1>p 2 ，x
轴表示温度，y 轴表示平衡混合气中G 的体积分数，
据此可判断 （ ）
A ．上述反应是放热反应
B ．上述反应是吸热反应
C ．a > b
D ．a < b
【答案】BD
【解析】作辅助线
温度为T 1时，压强p 1>p 2 ，平衡压强从p 1到p 2
p 1到p 2，减压，平衡向气体体积增大方向移动，
V 1%到V 2%，G 的百分含量减小，平衡向正反应方向移动，
正反应方向气体体积减小，a < b ，D 正确。

压强为p 2时，温度从T 2到T 3，
T 2到T 3，升温，平衡向吸热方向移动，
V 3%到V 4%，G 的百分含量减小，平衡向正反应方向移动，
正反应方向吸热，B 正确。

例３．下列四个图像所反映的内容与相应反应符合的是（a 、b 、c 、d 均大于0）（ ）
图1 图2
正反应方向气体体积减小 逆反应吸热，正反应放热。

T 1 V 1%
V 2%
T 2 T 3
V 3%
V 4%
图3 图4
A．图1 对应反应4NH 3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H = -a kJ·mol－1 B．图2 对应反应N 2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H = -b kJ·mol－1
C．图3 对应反应2SO 3(g)2SO2(g)+O2(g) △H = +c kJ·mol－1
D．图4 对应反应2N 2O5(g)4N O2(g)+O2(g) △H = +d kJ·mol－1
【答案】AC
【解析】
A：1000℃到1200℃升，高温度，平衡向吸热方向移动，
NO含量减小，平衡向逆反应方向移动，
逆反应方向吸热，正反应放热，△H<0，符合，A正确；
B：平衡[v(正)=v(逆)]后
增大压强，平衡向气体体积减小方向移动，
v(逆) >v(正) ，平衡向逆反应方向移动，
逆反应方向气体体积减小，正反应方向气体体积增大，不符合，B错误；
C：作辅助线：
等压时
573K到773K，升高温度，平衡向吸热方向移动，
SO3的物质的量分数减小，平衡向正反应方向移动，
正反应方向吸热，符合，
等温（773K）时
增大压强，平衡向气体体积减小方向移动，
SO3的物质的量分数增大，平衡向逆反应方向移动，
逆反应方向气体体积减小，符合，C正确；
D：恒容改变起始投入N2O5的量，相当于改变压强，
假设将投入3 mol N2O5的容器体积改为3 L，达到平衡时与2 L容器投2 mol N2O5的平衡中反应物的转化率相同，然后将3L容器压缩为2 L，此时平衡向逆反应方向移动，即N2O5的转化率降低，与图像不相符合，D错误。

例４．（2006·江苏·16）某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律（图中P表示压强，T表示温度，n表示物质的量）：
根据以上规律判断，下列结论正确的是（）A．反应Ⅰ：△H＞0，p2>p1
B．反应Ⅱ：△H＜0，T1＞T2 .
C．反应Ⅲ：△H＞0，T2＞T1；或△H＜0，T2＜T1 .
D．反应Ⅳ：△H＜0，T2＞T1
【答案】BC
【解析】
A：作辅助线：
等温时：A的转化率增大，平衡向正反应方向移动，正反应方向气体体积减小，所以p1到p2是加压，p2>p1，正确，
等压时：升高温度，平衡向吸热方向移动，A的转化率减小，平衡向逆反应方向移动，所以逆反应方向吸热，正反应放热，△H<0，错误，所以A错误；
B：由“先拐先平数值大”知T1>T2，正确，
T1到T2，降温，平衡向放热方向移动，
N(C)增大，平衡向正反应方向移动，
所以正反应放热，△H＜0，正确，所以B正确；
C：作辅助线：
取等n(B)的不同温度下的两个平衡
若T1<T2：T1到T2，升高温度，平衡向吸热方向移动，
C的体积分数增大，平衡向正反应方向移动，
所以正反应吸热，△H>0，正确，
若T1>T2：T1到T2，降低温度，平衡向放热方向移动，
C的体积分数增大，平衡向正反应方向移动，
所以正反应放热，△H<0，正确，所以C正确；
D：加压，平衡不发生移动，A的平衡转化率不变，正确，
若T1<T2：T1到T2，升高温度，平衡向吸热方向移动，
A的平衡转化率增大，平衡向正反应方向移动，
所以正反应吸热，△H>0，不正确，所以D错误。