1、113 “数形结合”突破化学平衡图像题1明确常见图像类型以可逆反应 aA(g) bB(g) cC(g) H Q kJmol1 为例。(1)含量时间温度(或压强)图像。(曲线 m用催化剂， n不用催化剂，或化学计量数 a b c时曲线 m的压强大于 n的压强)(2)恒压(温)线：该类图像的纵坐标为生成物的平衡浓度( c)或反应物的转化率( )，横坐标为温度( T)或压强( p)，常见类型如下所示：(3)几种特殊图像对于化学反应 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)，如图所示，M 点前，表示从反应物开始， v 正 v 逆 ；M 点为刚达到平衡点；M 点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A
2、 的百分含量增加或 C的百分含量减少，平衡左移，故正反应 Hv 逆 ；则 L线的右下方( F点)， v 正 T1，正反应是放热反应。图 B表示 p1c。3掌握化学平衡图像题解答步骤第一步：看特点。即分析可逆反应化学方程式，观察物质的状态、气态物质分子数的变化(正反应是气体分子数增大的反应，还是气体分子数减小的反应)、反应热(正反应是放3热反应，还是吸热反应)等。第二步：识图像。即识别图像类型，横坐标和纵坐标的含义、线和点(平台、折线、拐点等)的关系。利用规律“先拐先平，数值大”判断，即曲线先出现拐点，先达到平衡，其温度、压强越大。第三步：想原理。联想化学反应速率、化学平衡移动原理，特别是影响因
3、素及使用前提条件等。第四步：巧整合。图表与原理整合。逐项分析图表，重点看图表是否符合可逆反应的特点、化学反应速率和化学平衡原理。1密闭容器中进行的可逆反应： aA(g) bB(g) cC(g)在不同温度( T1和 T2)及压强(p1和 p2)下，混合气体中 B的质量分数 w(B)与反应时间( t)的关系如图所示。下列判断正确的是( )A T1c，正反应为吸热反应B T1T2， p1p2， a bT2， p1p2， a bc，正反应为放热反应解析：选 B。当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，这叫做“定一议二” 。解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”的原则。由(
4、T1， p1)和( T1， p2)两条曲线可以看出：温度相同( T1)，但压强为 p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以 p2p1；压强较大(即压强为 p2)时对应的 w(B)较大，说明增大压强平衡逆向移动，则 a bT2；温度较高(即温度为 T1)时对应的 w(B)较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。2下列四图中，曲线变化情况与所给反应( a、 b、 c、 d均大于 0)相对应的是( )4解析：选 C 。A 选项，温度高斜率大，SO 3的含量低，错误。B 选项，压强增大，平衡正向移动，正反应速率增大的比逆反应速率快，错误。C 选项，做一条垂线，可知压强相同时，温度越高
5、，N 2O4的物质的量分数越小，符合升高温度平衡右移；温度相同时，压强越大，N 2O4的物质的量分数越大，符合增大压强平衡左移，正确。D 选项，恒压时投入CO2，反应速率、转化率均相同；恒容投入 3 mol CO2时，压强大，反应速率快，但平衡左移，反应物转化率降低，错误。3在一恒容的密闭容器中充入 0.1 molL1 CO2、0.1 mol L1 CH4，在一定条件下发生反应：CH 4(g)CO 2(g)2CO(g) 2H 2(g)，测得 CH4平衡转化率与温度、压强关系如图，下列有关说法不正确的是( )A上述反应的 Hp3p2p1C1 100 时该反应的平衡常数为 1.64D压强为 p4时
6、，在 y点： v 正 v 逆解析：选 A。 p1、 p2、 p3、 p4是四条等压线，由图像可知，压强一定时，温度越高，甲烷的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应， H0，A 项错误；该反应为气体分子数增加的反应，压强越高，甲烷的平衡转化率越小，故压强 p4p3p2p1 ，B 项正确；压强为p4、温度为 1 100 时，甲烷的平衡转化率为 80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)0.02 molL1 ， c(CO2)0.02 molL1 ， c(CO)0.16 molL1 ， c(H2)0.16 molL1 ，即平衡常数 K 1.64，C 项正确；压强为 p4时， y点未达到平0.1
7、620.1620.020.02衡，此时 v 正 v 逆 ，D 项正确。4可逆反应 2M(g)N(g)2X(g) ，根据表中的数据可判断选项中图像错误的是( )压强M的转化率温度 p1(MPa) p2(MPa)5400 99.6% 99.7%500 96.9% 97.8%解析：选 C。根据表中数据可知同一压强下温度越高，M 的转化率越低，则正反应为放热反应；根据反应方程式可知同一温度下压强越大，M 的转化率越高，所以 p2p1，A、B 正确；增大压强平衡将向正反应方向移动，有 v 正 v 逆 ，C 错误；升高温度平衡将向逆反应方向移动，有 v 逆 v 正 ，D 正确。5有一反应：2AB2C ，其
8、中 A、B、C 均为气体，如图中的曲线是该反应在不同温度下的平衡曲线， x轴表示温度， y轴表示 B的转化率，图中有 a、b、c 三点，则下列描述正确的是( )A该反应是放热反应Bb 点时混合气体的平均摩尔质量不再变化C T1温度下若由 a点达到平衡，可以采取增大压强的方法Dc 点 v 正 v 逆解析：选 B。由于温度升高，B 的转化率增大，说明平衡正向移动，推知该反应是吸热反应，A 错。在 T1温度下，由 a点达平衡时，B 的转化率不断减小，若采取加压措施，结合化学方程式可知 B的转化率会不断增大，C 错。在 T2温度下，c 点未达到平衡状态，B 的转化率小于平衡转化率，说明反应正向进行，
9、v 正 v 逆 ，D 错。一、选择题1利用 I2O5可消除 CO污染，反应为 I2O5(s)5CO(g)5CO 2(g)I 2(s)。不同温度下，向装有足量的 I2O5固体的 2 L恒容密闭容器中通入 2 mol CO，测得 CO2的体积分数 (CO2)随时间 t变化曲线如图，下列说法正确的是( )6Ab 点时，CO 的转化率为 20%B容器内的压强保持恒定，表明反应达到平衡状态Cb 点和 d点的化学平衡常数： KbKdD00.5 min 反应速率 v(CO)0.3 molL 1 min1解析：选 C。A.设 b点时反应的 CO的物质的量为 y mol，利用三段式分析：I 2O5(s)5CO(
10、g)5CO 2(g)I 2(s)起始量/mol 2 0转化量/mol y yb点量/mol 2 y y根据 b点时 CO2的体积分数 (CO2) 0.80，得 y1.6，则 CO的转化率为y2100%80%，错误；B.该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，故容器中压强始1.62终不变，不能作平衡状态的标志，错误；C.b 点 CO2体积分数比 d点时大，说明反应进行的程度大，则化学平衡常数： Kb Kd，正确；D.00.5 min时，设反应的 CO的物质的量为 x mol，列三段式：I 2O5(s)5CO(g)5CO 2(g)I 2(s)起始量/mol 2 0转化量/mol x xa点量/mo
11、l 2 x x根据 a点时 CO2的体积分数 (CO2) 0.30，得 x0.6，则从反应开始至 a点时的x2反应速率为 v(CO)0.6 mol(2 L0.5 min)0.6 molL 1 min1 ，错误。2已知某密闭容器中存在下列平衡：CO(g)H 2O(g)CO 2(g)H 2(g)，CO 2的平衡物质的量浓度 c(CO2)与温度 t的关系如图所示。下列说法错误的是( )A平衡状态 A与 C相比，平衡状态 A的 c(CO)较小7B在 t2时，D 点的反应速率： v(逆) v(正)C反应 CO(g)H 2O(g)CO 2(g)H 2(g)的 H0D若 t1、 t2时的平衡常数分别为 K1
12、、 K2，则 K1 K2解析：选 A。由图可知，温度越高平衡时 c(CO2)越大，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，即 H0，故 C正确；平衡状态 A与 C相比，C 点温度高，升高温度，平衡向正反应方向移动，CO 浓度减小，所以 A点 CO浓度大，故 A错误； t2时反应进行到状态D， c(CO2)高于平衡浓度，故反应向逆反应方向进行，则一定有 v(逆) v(正)，故 B正确；该反应正反应是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大，故K1KNC生成乙烯的速率： v(N)一定大于 v(M)D当温度高于 250 ，升高温度，催化剂的催化效率降低解析：选 C。升高温度二氧化碳的平衡
13、转化率降低，则升温平衡逆向移动，则逆反应为吸热反应，M 点的化学平衡常数大于 N点，故 A、B 正确；化学反应速率随温度的升高而加快，催化剂的催化效率先随温度升高而升高，后随温度升高而降低，所以 v(N)有可能小于 v(M)，故 C错误；根据题图，当温度高于 250 ，升高温度，催化剂的催化效率降低，故 D正确。4在 20 L的密闭容器中按物质的量之比为 12 充入 CO和 H2，发生：CO(g)2H 2(g)CH 3OH(g) H。测得 CO的转化率随温度的变化及不同压强下 CO转化率的变化如左下图所示， p2和 195 时 n(H2)随时间的变化结果如右下表所示。下列说法正确的是( )A0
14、3 min，平均速率 v(CH3OH)0.8 molL 1 min18B p1 p2， H0C在 p2和 195 时，该反应的平衡常数为 25D在 B点时， v 正 v 逆解析：选 C。A 项，03 min， n(H2)4 mol， c(H2) 0.2 4 mol20 LmolL1 ， v(H2) ，则 v(CH3OH) v(H2)0.033 molL 1 min1 ，错误；0.2 molL 13 min 12B项，由于增大压强时，平衡右移，CO 转化率增大，故 p1 p2，由任意一条曲线知，随温度升高，CO 转化率减小，故 H0，错误；C 项，达到平衡时，CO、H 2、CH 3OH的平衡浓度
15、分别为 0.1 molL1 、0.2 molL1 、0.1 molL1 ， K c（ CH3OH）c（ CO） c2（ H2）25，正确；D 项，从 B到 A点，CO 转化率需减小，反应逆向进行，故 v 正0.10.10.22 v 逆 ，错误。5煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为 C(s)2H 2(g)CH 4(g)。在 V L的容器中投入 a mol碳(足量)，同时通入 2a mol H2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )A上述正反应为吸热反应B在 4 MPa、1 200 K 时，图中 X点 v 正
16、(H2) v 逆 (H2)C在 5 MPa、800 K 时，该反应的平衡常数为 V2a2D工业上维持 6 MPa、1 000 K而不采用 10 MPa、1 000 K，主要是因为前者碳的转化率高解析：选 A。A 项，由题图可知，温度越高碳的平衡转化率越大，平衡正向移动，正反应为吸热反应，正确；B 项，X 点未达到平衡，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，错误；C 项，此时碳平衡转化率为 50%，C(s) 2H 2(g)CH 4(g)起始量/mol a 2 a 0转化量/mol 0.5 a a 0.5 a9平衡量/mol 0.5 a a 0.5 aK ，错误；D 项，选择该条件的原因是两者转
17、化率相差不大，但压强增大0.5aV(aV)2 0.5Va对设备要求高，错误。二、非选择题62015高考全国卷，27(2)(3)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为 CO、CO 2和 H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：CO(g)2H 2(g)CH 3OH(g) H10回答下列问题：(1)反应的化学平衡常数 K表达式为 ；图 1中能正确反映平衡常数 K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母)，其判断理由是 。图 1(2)合成气组成 n(H2)/n(COCO 2)2.60 时，体系中的 CO平衡转化率( )与温度和压强的关系如图 2所示。 (CO)值随温度升
18、高而 (填“增大”或“减小”)，其原因是 ；图 2中的压强由大到小为 ，其判断理由是 。10图 2解析：(1)根据化学平衡常数的书写要求可知，反应的化学平衡常数表达式为 K。反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数 K减小，故c（ CH3OH）c（ CO） c2（ H2）曲线 a符合要求。(2)由图 2可知，压强一定时，CO 的平衡转化率随温度的升高而减小，其原因是反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，又使产生 CO的量增大，而总结果是随温度升高，CO 的转化率减小。反应的正反应为气体总分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO
19、 的平衡转化率增大，而反应为气体总分子数不变的反应，产生 CO的量不受压强的影响，因此增大压强时，CO的转化率提高，故压强 p1、 p2、 p3的关系为 p1 p2 p3。答案：(1) K 或 Kp a 反应为放热反c（ CH3OH）c（ CO） c2（ H2） p（ CH3OH）p（ CO） p2（ H2）应，平衡常数数值应随温度升高变小(2)减小 升高温度时，反应为放热反应，平衡逆向移动，使得体系中 CO的量增大；反应为吸热反应，平衡正向移动，又使产生 CO的量增大；总结果，随温度升高，使 CO的转化率降低 p3 p2 p1 相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提升 CO的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生 CO的量不受压强影响。故增大压强时，CO 的转化率升高
