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高考总复习 化学平衡图像

【高考展望】
图像题是化学反应速率和化学平衡部分的重要题型。这类题可以全面考查各种条件对化学反应速率和化学平衡的影响,具有很强的灵活性和综合性。该类题型的特点是：图像是题目的主要组成部分，把所要考查的知识寓于坐标曲线上，简明、直观、形象，易于考查学生的观察能力、类比能力和推理能力。当某些外界条件改变时,化学反应速率或有关物质的浓度(或物质的量、百分含量、转化率等)就可能发生变化,反映在图像上,相关的曲线就可能出现渐变(曲线是连续的)或突变(出现"断点")。
解答化学平衡图像题必须抓住化学程式及图像的特点。析图的关键在于对“数”、 “形” 、“义” 、“性”的综合思考，其重点是弄清“四点”（起点、交点、转折点、终点）及各条线段的化学含义，分析曲线的走向，发现图像隐含的条件，找出解题的突破口。
【方法点拨】
解答化学平衡图像题的一般方法：
化学平衡图像题，一是以时间为自变量的图像；二是以压强或温度为自变量的图像。从知识载体角度看，其一判断化学平衡特征；其二应用勒夏特列原理分析平衡移动过程；其三逆向思维根据图像判断可逆反应的有关特征；其四综合运用速率与平衡知识进行有关计算。

①确定横、纵坐标的含义。
②分析反应的特征：正反应方向是吸热还是放热、气体体积是增大还是减小或不变、有无固体或纯液体物质参与反应等。
③分清因果，确定始态和终态；必要时可建立中间态以便联系始、终态（等效模型）。
④关注起点、拐点和终点，分清平台和极值点，比较曲线的斜率，把握曲线的变化趋势，抓住“先拐先平数值大”。
⑤控制变量：当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量之间的关系。
⑥最后检验结论是否正确。
二、常见化学平衡图像归纳：
例：对于反应mA (g)+nB (g)pC (g)+qD (g)，若m+n＞p+q且ΔH＞0。
1．v-t图像


2．v-p（T）图像


3．c-t图像

4．c-p（T）图像



【典型例题】
类型一：速率-时间的图像
例1．(2019 朝阳高三第一学期期中)对于达到平衡的可逆反应：X+Y?W+Z，其他条件不变时，增大压强，正、逆反应速率（υ）变化的情况如图所示．下列对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的是（　　）

A．W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体
B．X、Y均为气体，W、Z中只有一种为气体
C．X、Y或W、Z中均只有一种为气体
D．X、Y均为气体，W、Z均为液体或固体
【思路点拨】由图象可知，其他条件不变时，增大压强，正逆反应速率都增大，且正反应速率大于逆反应速率，则平衡向正反应方向移动，说明反应物气体的化学计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和，以此解答该题．
【答案】B
【解析】分析图象，其他条件不变时，增大压强，正逆反应速率都增大，且正反应速率大于逆反应速率，则平衡向正反应方向移动，说明反应物气体的化学计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和，符合条件的只有B，故选B。
【总结升华】本题考查化学平衡移动图象问题，题目难度中等，明确平衡移动的方向以及化学计量数关系是解答该题的关键，注意压强对平衡的影响。

举一反三：

【变式1】对于达平衡的可逆反应X＋Y W＋Z，增大压强，则正、逆反应速度(v)的变化如图，分析可知X、Y、Z、W的聚集状态可能是：
A、Z、W为气体，X、Y中之一为气体
B、Z、W中之一为气体，X、Y为非气体
C、X、Y、Z皆为气体，W为非气体
D、X、Y为气体，Z、W中之一为气体
















【答案】CD
【解析】由图像知，增大压强，则正、逆反应速度均增大，正反应速率增大较多，则平衡势必向右移动，正反应应是体积减小的反应。
【变式2】已知反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）
ΔH＜0。某温度下，将2 mol SO2和1 mol O2置于10 L密闭容器中，反应达平衡后，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（p）的关系如图甲所示。则下列说法正确的是（ ）



A．由图甲推断，B点SO2的平衡浓度为0.3 mol·L－1
B．由图甲推断，A点对应温度下的平衡常数为80
C．达平衡后，缩小容器容积，则反应速率变化图像可以用图乙表示
D．压强为0.50 MPa时，不同温度下SO2的平衡转化率与温度的关系如图丙，则T2＞T1
【答案】C
【解析】由题图甲计算可得B点SO2的平衡浓度为0.03 mol·L－1，A点对应温度下的平衡常数为800，A、B均不正确。达平衡后，缩小容器容积，v（正）、v（逆）均增大，平衡正向移动，v＇（正）＞v＇（逆），故C项正确。D项，题图丙中T1先达到平衡，T1＞T2。

类型二：浓度（含量）-时间的图像
例2、在密闭容器中进行如下反应：H2(g) ＋I2(g)2HI(g)，在温度T1和T2时，产物的量与反应时间的关系如下图所示，符合图示的正确判断是（ ）

A．T1＞T2，ΔH＞0 B．T1＞T2，ΔH＜0
C．T1＜T2，ΔH＞0 D．T1＜T2，ΔH＜0

【思路点拨】根据“先拐先平”原则，先拐的到达平衡的时间短，对应的反应速率快，温度高。　
【答案】D
【解析】根据“先拐先平”原则，先拐的到达平衡的时间短，对应的反应速率快，温度高。根据T2曲线先达到平衡说明T2高于T1，而T2时HI的含量低于T1时的含量，说明该反应为放热反应。显然D正确。
【总结升华】借助图象考查化学平衡问题，是近年来备受高考青睐的一种命题形式。
　　解题的主要策略有：
　　①先根据“先拐先平”原则，判断出曲线对应的温度或压强的大小。“先拐先平”即先拐的说明达到平衡所需的时间短，对应的化学反应速率快，对应的温度或压强大。
　　②固定其中的一个因素（温度或压强），然后讨论另一个因素与化学平衡中的参量（百分含量、体积分数、平均相对分子质量）的变化关系，从而判断出该反应为放热反应或吸热反应、反应前后气体体积的大小关系。
举一反三：

【变式1】可逆反应 mA(s) ＋ nB(g) eC(g)＋fD(g) ，反应过程中，当其它条件不变时，C的百分含量(C％)与温度(T)和 压强(P)的关系如下图：下列叙述正确的是
A、达平衡后，加入催化剂则C％增大
B、达平衡后，若升温，平衡左移
C、化学方程式中 n＞e+f
D、达平衡后，增加A的量有利于平衡向右移动



【答案】B

【变式2】在恒容密闭容器中通入X并发生反应：2X（g）?Y（g），温度T1、T2下X的物质的量浓度c（X）随时间t变化的曲线如图所示．下列叙述正确的是（　　）

A．该反应进行到M点放出的热量大于进行到W点放出的热量
B．T2下，在0～t1时间内，v（Y）=mol?L﹣1?min﹣1
C．M点的正反应速率V正大于N点的逆反应速率V逆
D．M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率减小

【答案】C
【解析】由图可知，温度为T1先到达平衡，所以T1＞T2，温度越高，平衡时X的物质的量浓度越大，说明升高温度平衡向逆反应移动，升高温度平衡向吸热反应移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应；
A、由图象可知，反应进行到M点时X的浓度比W点时X的浓度大，则反应消耗的X的量少，所以反应进行到M点放出的热量少，故A错误；
B、T2下，在0～t1时间内，X的浓度变化为：c（X）=（a﹣b）mol/L，则Y的浓度变化为c（Y）=c（X）=mol/L，所以v（Y）=mol?L﹣1?min﹣1，故B错误；
C、温度越高反应速率越大，已知T1＞T2，则M点的正反应速率V正大于N点的逆反应速率V逆，故C正确；
D、M点时再加入一定量X，达到的新平衡与原平衡比较，压强增大，增大压强平衡正移，则X的转化率增大，所以M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率增大，故D错误。
故选C。
类型三：浓度（含量）-压强（温度）的图像
例3、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p1＞p2， 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
【思路点拨】要特别注意纵坐标的涵义，若本题y轴表示平衡混合气中生成物R的体积分数，则结论就完全相反了。　　
【答案】BD
【解析】先根据一条曲线(P1或P2)分析压强不变时，温度对反应物G的体积分数的影响：由于曲线单调减小，即反应物G的体积分数随温度升高而减小，平衡向正反应方向移动，所以正反应是吸热反应。
再分析温度不变时，压强对反应物G的体积分数的影响：作一条垂直于x轴的直线交P1、P2曲线于A、B两点，如图：

A、B两点对应的纵坐标表示在温度相同时P1、P2压强下，平衡混合物中G的体积分数，由于压强越大(p1＞p2) ，G的体积分数越大，说明加压平衡向逆反应方向移动，逆反应气体体积减小，所以a＜b。
【总结升华】在其它条件不变的情况下，通过图像分析单一因素对化学平衡的影响。
举一反三：

【变式1】右图是温度和压强对X+Y2Z反应影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是

A．上述可逆反应的正反应为放热反应
B．X、Y、Z均为气态
C．X和Y中只有一种为气态，Z为气态
D．上述反应的逆反应的△H >0


【答案】C

【解析】根据示意图，在压强不变的情况下,随着温度的升高，Z的体积分数增大,即随着温度的升高，平衡向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应，△H>0；逆反应为放热反应,△H<0；所以A,D错误。同样,在温度不变的情况下，随着压强的减小，Z的体积分数增大，即随着压强的减小，平衡向正反应方向移动，正反应为气体体积增大的反应，所以C正确。


【变式2】在一定条件下，固定容积的密闭容器中发生如下反应：2NO2(g)O2(g) + 2NO(g) ΔH＞0， 达到平衡。当改变其中一个条件X，Y随X的变化符合图中曲线的是


A. 当X表示温度时，Y表示NO2的物质的量
B. 当X表示压强时，Y表示NO2的转化率
C. 当X表示反应时间时，Y表示混合气体的密度
D. 当X表示NO2的物质的量时，Y表示O2的物质的量
答案：AB
【答案】AB
【解析】若x表示温度，则随温度升高，平衡向正反应方向移动，NO2物质的量减少，A正确；
若x表示压强，则随压强增大，平衡向逆反应方向移动，NO2转化率减小，B正确；
若x表示反应时间，混合气体的密度应保持一条直线不变，C错误；
若x表示NO2的物质的量，则随固定容器中NO2物质的量增加，O2的物质的量也应在一定限度内增加，D错误，故选AB。



【巩固练习】
一、选择题：（每题有1-2个选项符合题意）
1．在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH<0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响。下列分析正确的是(　　)。

A．图Ⅰ研究的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响
B．图Ⅱ研究的是t0时刻通入氦气增大体系压强对反应速率的影响
C．图Ⅲ研究的是催化剂对化学平衡的影响，且甲的催化效率比乙高
D．图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高
2．右图为可逆反应A (g)+2B (g)nC (g)；ΔH＜0，生成物C的浓度随压强变化并建立平衡的关系图，则n值与压强p1、p2的关系正确的是（ ）
A．p2＞p1，n＜3 B．p2＞p1，n＞3
C．p1＞p2，n＜3 D．p1＞p2，n＞3






3．如图所示，a曲线表示一定条件可逆反应X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s)(正反应为放热反应)的反应过程。若使a曲线变为b曲线，可采取的措施是（ ）
A、加入催化剂 B、增大Y的浓度
C、降低温度 D、增大体系压强


4．一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是(　　)。

A．CO2(g)＋2NH3(g) CO(NH2)2(s)＋H2O(g)　ΔH<0
B．CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH>0
C．CH3CH2OH(g) CH2===CH2(g)＋H2O(g)　ΔH>0
D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g) 2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0

5．(2019 东城二模)已知：2NO(g) +O2(g)2NO2(g)，其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（p1、p2）下随温度变化的曲线（如右图）,下列说法不正确的是
A. p1＜p2
B.该反应的△H＜0
C.A、B两点的平衡常数：K(A)＜K(B)
D.A、B两点的化学反应速率：v(A)＜v(B)


6．已知：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2(g). △H= -1025kJ/mol该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是( )





7．（2019 安徽皖北协作区联考）氢能是最重要的新能源，储氢是氢能利用的关键技术，其中一种储氢的方法为：

若该反应在恒容的密闭容器中进行．下列有关该反应的图像判断正确的是（ ）




8．已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线(Y-t)如右图所示。下列说法正确的是
A.b代表0℃下CH3COCH3的Y-t 曲线
B.反应进行到20min末，CH3COCH3的
C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
D.从Y=0到Y=0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的



9．已知可逆反应aA＋bBcC中，物质的含量A%和C%随温度的变化曲线如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该反应在T1、T3温度时达到过化学平衡
B．该反应在T2温度时达到过化学平衡
C．该反应的逆反应是放热反应
D．升高温度，平衡会向正反应方向移动


二、填空题：
10．2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ；△H <0。600℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图
所示：
反应处于平衡状态的时间是___________________________。据图判断，
反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是__________________
(用文字表达)。10 ~ 15 min曲线变化的原因可能是_________(填写编号)。
a．加了催化剂 b．缩小容器体积
c．降低温度 d．增加SO3的物质的量





11.（2019 四中同步）一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO)：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。

根据题意完成下列各题：
(1)反应达到平衡时，平衡常数表达式K＝______________________________________，
升高温度，K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)500 ℃时，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝________用(nB、tB表示)。
(3)在其他条件不变的情况下，将处于E点的体系的体积压缩到原来的，下列有关该体系的说法正确的是________。
a．氢气的浓度减小
b．正反应速率加快，逆反应速率也加快
c．甲醇的物质的量增加
d．重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大
(4)据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量CO2有利于维持催化剂Cu2O的量不变，原因是：________________(用化学方程式表示)。

【答案与解析】

一、选择题：
1、D
【解析】这是一道把图像、反应速率的影响因素等结合在一起的逆向考查综合题。图Ⅰ中t0时刻的v(正)、v(逆)都高于原平衡化学反应速率且v(正)>v(逆)，应是增大体系的压强所致，A项错；图Ⅱ中图像显示v(正)＝v(逆)都高于原平衡体系，而体系中通入氦气只能增大体系的总压，并未改变各组分的分压，故不影响v(正)、v(逆)，B项错；催化剂只能改变化学反应速率，对化学平衡无影响，因而加入催化剂后，甲、乙能达到同一平衡状态，C项错；图Ⅲ中乙比甲到达平衡所需时间短，其他条件不变时，T(乙)>T(甲)，且此反应是ΔH<0，温度由T(乙)―→T(甲)降低，α(SO2)升高，符合曲线变化，D项正确。
2、D
【解析】压强在p1时先达平衡，则p1＞p2，p1下生成物C浓度较低，说明平衡左移，故n＞3。
3、AD
【解析】本反应前后体积不变，加入催化剂或增大体系压强均可加快反应速率，但平衡不移动。
4、A
【解析】由温度?时间图像可知，T2先达到平衡，故T2>T1，温度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，ΔH<0，因此B、C不符合题意；由压强?时间图像可知，p1先达到平衡，故p1>p2，随着压强的增加，水蒸气含量增加，可得正反应是气体体积减小的反应，因此D不符合题意，只有A符合题意。
5、C
【解析】根据图象可知，采用定一议二法，相同压强下，升高温度，NO转化率减小，说明正反应是放热反应，则ΔH＜0；相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，则NO的转化率增大，则p1＜p2；压强大，反应速率大，B点压强是p2，所以v（A）＜v（B）；平衡常数K只受温度影响，A、B两点温度相同，K相同，故C正确。故选C。
6、C
【解析】此题结合化学平衡图像考查外界条件对化学平衡的影响。根据“先拐先平数值大”的原则，选项A、B正确；根据升高温度，平衡向吸热反应方向移动（即逆反应方向移动），可确定A、B正确；根据使用催化剂只能改变化学反应速率，缩短达到平衡的时间，但对化学平衡的移动无影响，所以选项D正确。
7、D
【解析】该反应正反应为吸热反应，升温，平衡常数增大，A图像错误；增大环己烷的物质的量，环己烷的转化率应降低，B图像错误；根据“先拐先平数值大”知p1＞p2，增大压强平衡逆向移动，苯的体积分数应减小，C图像错误；t1时使用催化剂，该可逆反应的正、逆反应速率同等倍数增大，D图像正确。
8、D
【解析】b曲线的起始斜率明显大于a曲线，说明b对应的反应速率较大，温度较高，A、B错；温度升高，平衡转化率降低，C错；等量的CH3COCH3，转化率相同时，产物CH3COCH2COH(CH3)2的物质的量相同，D正确；选D。

9、B
【解析】该反应在T1、T3温度时A、C的百分含量相同，但并不能表明达到了化学平衡，A错；该反应在T2温度时A的含量最低、C的含量最高，T2温度时达到化学平衡，之后随着温度的升高又逆向移动，说明正反应为放热反应，所以C、D项错误而B项正确；该题选B。

二、填空题：
10、15~20min,25~30min。增大氧气的量。ab.
【解析】15~20min,25~30min时， SO2、O2、SO3物质的量不变，反应处于平衡状态。增大氧气的量，氧气的量突然增多，平衡右移，致使SO2的量逐渐减少，SO3的量逐渐增多。
11．(1) 减小
(2) mol·L－1·min－1
(3)b、c　(4)Cu2O＋CO2Cu＋CO2
【解析】(1)根据温度升高，甲醇的量减小，说明升高温度平衡左移，K值减小。
(2) v(CH3OH)=mol·L－1·min－1，因速率比等于系数比v(CH3OH)∶v(H2)＝1∶2
?v(H2)＝mol·L－1·min－1。
(3)增大压强，平衡正向移动，且v正、v逆都增大。
(4)CO2可抑制CO与Cu2O反应。

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