鲁科版高中化学选修四：专题讲座(四)化学平衡图象的常见类型及解题方法

/专题讲座(四)化学平衡图象的常见类型及解题方法1．常见类型。(1)速率—时间图象(vt图象)。既能表示反响速率的变化,又能表示平衡移动的速率—时间图象,如下图①图象分析。图A：a.t＝0时,反响由正反响开始；b．t＝t1时,在改变条件的瞬间,v(正)变大,v(逆)不变；c．t>t1时,v′(正)>v′(逆),平衡向正反响方向移动,随后又到达新的平衡状态。改变的条件是增大反响物的浓度。图B：a.t＝0时,反响由正反响开始；b．t＝t1时,v(正)、v(逆)在改变条件时同时增大；c．t>t1时,v′(逆)>v′(正),平衡向逆反响方向移动,随后又到达新的平衡状态。改变的条件可能是升高温度或增大压强。图C：a.t＝0时,反响由正反响开始；b．t＝t1时,v(正)、v(逆)在改变条件时同倍增大；c．t>t1时,v′(正)＝v′(逆),平衡不移动。改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(反响为气态物质系数不变的反响)。②规律总结。a．在分析vt图象时,要特别注意两个方面：一是反响速率的变化即v(正)、v(逆)是都增大或都减小[条件改变的瞬间,v′(正)、v′(逆)的起点与原平衡点不重合],还是一个增大(或减小)而另一个不变[条件改变的瞬间,v′(正)、v′(逆)中不变的那一个起点与原平衡点重合]；二是平衡移动的方向,速率大的速率曲线在上面,且向该方向移动。b．画出vt图象的“三步曲〞：第一步,画出原平衡建立的过程；第二步,依据条件改变时的速率变化,确定两个起点都在原平衡点的上(下),或一个在上(下)另一个不变；第三步,依据平衡移动方向确定两条曲线,完成图象。(2)浓度—时间图象(ct图象)。此类图象能说明各平衡体系组分(或某一成分)的物质的量浓度在反响过程中的变化情况。此类图象中各物质曲线转折点(达平衡)的时刻相同,各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的系数关系,如下图。甲乙(3)速率—温度(压强)图象(vT或vp图象)。反映正、逆反响速率(或放热、吸热反响的速率)随温度或压强的变化曲线,用于判断反响的ΔH或反响前后气态物质系数关系,如下图。甲乙(4)恒压(温)线。该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反响物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型如下图两种情况。甲乙(5)含量—时间—温度(压强)图象。此类图象表示的是不同温度(或压强)下反响物(或生成物)的物质的量分数(或体积分数或转化率)的变化过程,包含到达平衡所需的时间和不同温度(或压强)下平衡状态的物质的量分数等信息,由图象可以判断T1、T2或p1、p2的大小,再判断反响的ΔH或反响前后气态物质系数关系(是吸热反响还是放热反响,是气态物质系数增大的反响还是减小的反响)。如下图甲乙(6)其他类型。如下图是其他条件不变时,某反响物的最大(平衡)转化率(α)与温度(T)的关系曲线,图中标出的a、b、c、d四个点中,表示v(正)>v(逆)的点是c,表示v(正)<v(逆)的点是a,而b、d点表示v(正)＝v(逆)。2．化学平衡图象题的解答步骤。(1)看图象。一看图(即纵坐标与横坐标的意义),二看线(即线的走向和变化趋势),三看点(即起点、折点、交点、终点),四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等),五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。(2)想规律。联想外界条件的改变对化学反响速度和化学平衡的影响规律。(3)作判断。根据图象中表现的关系与所学规律相比照,做出符合题目要求的判断。3．化学平衡图象题的解答原那么。(1)“定一议二〞原那么。在化学平衡图象中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义共三个量。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〞原那么。解题过程中,可以作辅助线帮助分析。例如反响aA(g)＋bB(g)cC(g)在不同温度下(T1<T2),混合气体中C的百分含量(C%)与压强(p)的关系如下图。由图可知,T1为一条等温线,随着压强的增大,C%减小,化学平衡逆向移动,a＋b<c。在压强一定时,如压强为p3时,温度越高,C%越大,那么说明升温,C%的值变大,化学平衡正向移动,正反响为吸热反响。(2)“先拐值大〞原那么。在化学平衡图象中,先出现拐点的反响那么先到达平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图甲)或表示的压强较大(如图乙)[仍以aA(g)＋bB(g)cC(g)为例]。甲乙图甲表示T2对应的先拐,说明T2>T1,T2对应的平衡状态的C%小于T1对应的平衡状态的C%,说明升温平衡逆向移动,即该反响正向是放热的。图乙表示p2对应的先拐,即得出p2>p1,p2对应的平衡状态的C%小于p1对应的平衡状态的C%,说明加压平衡逆向移动,即a＋b<c。[练习]________________________________________1.反响L(s)＋aG(g)bR(g)到达平衡时,温度和压强对该反响的影响如下图。压强p1>p2,x轴表示温度,y轴表示平衡混合气体中G的体积分数。据此可判断()A．上述反响的正反响方向是放热反响B．上述反响的正反响方向是吸热反响C．a>bD．a＋1<b解析：由图给信息可知,压强一定,随着温度的升高,平衡混合气体中G的体积分数减小,说明该反响的正方向为吸热反响；又由题图可知,在相同温度下,增大压强,平衡混合气体中G的体积分数增大,说明该反响的正方向是气态物质系数增大的反响,即a<b。答案：B2．以下各项中,能表示2A(g)＋B(g)2C(g)(正反响放热)这个可逆反响的是()解析：随着温度的升高,化学平衡应向吸热反响方向移动,即向逆反响方向移动,所以生成物C的体积分数减小,反响物的含量分数增大,反响物的转化率减小。增大体系的压强,正反响和逆反响的速率都增大。参加催化剂,只能增大反响速率,缩短到达平衡的时间,不能使平衡移动,所以到达平衡后,各组分的浓度及体积分数不变。答案：A3．可逆反响：mA(g)＋nB(g)xC(g)ΔH＝QkJ·mol－1在不同温度、压强下反响物A的转化率的变化情况如以下图所示。以下对于反响的热效应Q和反响方程式A、B、C的系数的判断中,正确的选项是()A．Q＞0,m＋n＞x B．Q＞0,m＋n＜xC．Q＜0,m＋n＜x D．Q＜0,m＋n＞x解析：由左题图可知,压强为p1时到达平衡所用的时间比拟短,即p1＞p2,选择两压强下的平衡状态,由p2、p1的大小比拟和A的转化率可知,增大压强,平衡正向移动,故m＋n＞x；由右题图可知,升高温度,A的转化率下降,即升高温度,平衡向左移动,正反响放热,Q＜0。答案：D4．一定条件下,以下反响中水蒸气含量随反响时间的变化趋势符合以下图的是()A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)ΔH＜0B．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＞0C．CH3CH2OH(g)CH2=CH2(g)＋H2O(g)ΔH＞0D．2C6H5CH2CH3(g)＋O