2022年高三化学一轮复习 第7章 化学反应速率与化学平衡教案

2022年高三化学一轮复习 第7章 化学反应速率与化学平衡教案复习目标：1、掌握化学反应速率的基本概念、大小比较及简单计算。2、了解影响化学反应速率的因素，能够从理论上进行解释。3、掌握化学平衡的概念、影响化学平衡移动的因素。4、掌握平衡图像，能够运用图像解决相关问题。5、了解等效平衡思想，能够运用于解题。基础知识：【化学反应速率及影响因素】一、化学反应速率1、化学反应速率的表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加来表示化学反应速率。2、表达式： 3、单位：mol/(Ls) ；molL-1S-1；mol/(Lmin) ；mol/(Lh)等。4、意义 衡量化学反应进行的快慢程度。5、特点（1）同一化学反应用不同物质浓度的改变量表示 速率，数值可能不同，但表示意义相同。因此，在表示化学反应速率时，必须注明是以哪种物质作标准的。（2）对于任一化学反应：aA +bB=cC +dD可用(A)、(B)、(C)、(D)表示其速率，则有(A):(B):(C):(D)= a:b:c:d，即化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的系数之比（还可等于其学其浓度变化之比或物质的量变化之比）。【注意】一般来说，化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢。因此，某一段时间内的反应速率，实际是一段时间内的平均速率，而不是指瞬时速率。固体或纯液体（不是溶液），其浓度可视为常数，因此不用固体或纯液体表示化学反应速率。【例1】6、化学反应速率大小的比较（1）同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，但比较反应速率的快慢不能只看数值的大小，而要通过转化换算成同一物质表示，再比较数值的大小。（2）比较化学反应速率与化学计量数的比值，即比较与， 若 则A表示的反应速率比B大。（3）注意反应速率单位的一致性。（4）注意外界条件对化学反应速率的影响规律。【例2】二、影响反应速率的因素1、有效碰撞理论（1）有效碰撞 反应物分子间能发生反应的碰撞。 发生条件：发生碰撞的分子具有较高的能量； 分子在一定的方向上发生碰撞。（2）活化分子 化学反应中，能量较高、有可能发生 有效碰撞的分子。（3）活化能 活化分子的平均能量与所有分子的 平均能量之差（用Ea表示，其单位为kJ/mol）。活化能越大，反应越难进行。2、影响化学反应速率的因素内因：反应物的性质是反应速率大小的决定因素。外因：主要因素有浓度、温度、压强、催化剂等。（1）浓度：其它条件不变时，增大反应物浓度，化学反应速率加快。（2）温度：其它条件不变时，升高温度，化学反应速率加快。一般来说，温度每升高10，反应速率增大为原来的24倍。（3）压强：其它条件不变时，增大压强，对于有气体物质参加的化学反应，反应速率加快。（4）催化剂：使用正催化剂，能加快反应速率。未特别指明时，均指正催化剂。解释：解释化学反应速率快慢的链条思维：活化能活化分子有效碰撞化学反应速率。影响外因单位体积内有效碰撞次数化学反应速率分子总数活化分子数活化分子百分数增大反应物浓度增加增加不变增加加快增大压强增加增加不变增加加快升高温度不变增加增大增加加快使用催化剂不变增加增大增加加快【例3】【化学反应的限度】一、化学平衡1、可逆反应：在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应中使用“”。2、化学平衡状态（1）概念：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。（2）特征：逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。等：V（正）=V（逆）0动：化学平衡是动态平衡。虽然V（正）=V（逆），但正、逆反应仍在进行。定：反应物和生成物的浓度保持一定。变：外界条件改变，平衡也随之改变。3、化学平衡状态的判断（标志）1）本质标志v(正)v(逆)0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。2）等价标志(1)全是气体参加的体积可变反应，体系的压强不随时间而变化。例如：N23H22NH3。(2)体系中各组分的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。(3)全是气体参加的体积可变反应，体系的平均相对分子质量不随时间变化。例如：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)。(4)对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。(5)对于有颜色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化，如2NO2(g) N2O4(g)。(6)体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。【例4】二、化学平衡常数与转化率（1）概念：对于一定条件下的可逆反应（aA+bBcC+dD），达到化学平衡时，生成物浓度的乘幂的乘积与反应物浓度的乘幂的乘积之比为一常数，记作Kc，称为化学平衡常数(浓度平衡常数)。（2）数学表达式：Kc=如果反应物和生成物均为气体，当达到化学平衡时，将由各物质平衡分压算得的平衡常数称为压强平衡常数。即KP=浓度平衡常数和压强平衡常数均称为化学平衡常数。（3）意义：平衡常数的大小化学反应可能进行的程度（即反应限度）；平衡常数的数值越大，说明反应进行得越完全。（4）影响因素：只与温度有关，而与浓度无关。（5）平衡转化率：对于可逆反应aA+bB cC+dD，反应物A的平衡转化率可以表示为：(A)= 100%【例5】三、化学平衡移动1概念 达到平衡状态的反应在条件改变后，平衡状态 被破坏的过程。2过程3平衡移动方向与反应速率的关系 （1）v正 v逆,平衡向正反应方向移动。 （2）v正= v逆，平衡不移动。 （3）v正v逆正向移动正反应方向为气体体积增大的放热反应增大压强或升高温度v正、v逆均增大，且v逆v正逆向移动减小反应物的浓度v正、v逆均减小，且v逆v正逆向移动减小压强或降低温度v正、v逆均减小，且v正v逆正向移动增大生成物的浓度v正、v逆均增大，且v逆v正逆向移动任意平衡或反应前后气体化学计量数和相等的平衡正催化剂或增大压强v正、v逆同等倍数增大平衡不移动减小生成物的浓度v正、v逆均减小，且v正v逆正向移动负催化剂或减小压强v正、v逆同等倍数减小（2）从化学平衡常数判断Q=若QK，化学平衡正向（向右）移动。若QK，化学平衡逆向（向左）移动。（3）勒夏特列原理 1）内容 如果改变影响平衡的条件之一（如 温度、浓度或压强）,平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 2）适用 该原理适用于化学平衡、溶解平衡、电离平衡、水解平衡等动态平衡。 这种减弱并不能消除外界条件的变化。【指点迷津】应用勒夏特列原理时要注意不能走入误区：(1)是否真的改变了影响化学平衡的条件。例如：A改变化学平衡体系中固体或纯液体的物质的量时，并未改变影响化学平衡的条件；B即使有气体存在的化学平衡体系，恒温、恒容下充入惰性气体，也未改变影响化学平衡的条件。(2)可逆反应是否存在能够减弱某项条件改变的反应方向，例如对mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g), m+n=p+q型的可逆反应，它无气体体积扩大或缩小的反应方向，即使是改变压强，化学平衡也不移动。（4）平衡移动的应用判状态：由压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断反应物或生成物的状态。判系数：由压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断方程式中某气体物质的计量数或反应物和生成物之间的计量数的大小关系。 判H：由温度的改变，根据化学平衡移动的方向，可以判断正反应或逆反应是吸热反应或放热反应。判转化率：根据条件改变对化学平衡的影响,可以判断达到新平衡时某反应物转化率的提高或降低以及平衡体系中某组分百分含量的变化。调控反应：根据影响化学反应速率和平衡的条件以及化学平衡移动原理，可调控工业反应使之效益最大化。【例6、7、8、9】例题精讲：【例1】（xx福建卷，12）化合物Bilirubin在一定波长的光照射下发生分解反应，反应物尝试随反应时间变化如右图所示，计算反应48 min间的平均反应速率和推测反应16 min 反应物的浓度，结果应是A2.5molL-1和2.0molL-1B2.5molL-1和2.5molL-1 C3.0molL-1和3.0molL-1D2.0molL-1和3.0molL-1解析本题考察化学反应速率的计算。第8秒与第4秒时反应物浓度差C为10umolL-1min-1，t为4秒，所以在48min间的平均反应速率为2.5 umolL-1min-1，可以排除CD两个答案；图中从0min开始到8min反应物浓度减低了4倍，根据这一幅度，可以推测从第8min到第16分也降低4倍，即由10umolL-1min-1降低到2.5 umolL-1min-1，因此推测第16min反应物的浓度为2.5 umolL-1，所以可以排除A而选B答案B【例2】反应A3B=2C2D，在四种不同情况下的反应速率分别为：v(A)0.15 molL1s1 v(B)0.6 molL1s1v(C)1.2 molL1min1 v(D)0.45 molL1s1其中，反应进行得最快的是()AB C D解析据v(A)0.15 mol/(Ls)，中v(A)v(B)0.2 mol/(Ls)，中v(A)v(C)0.2 mol/(Ls)，中v(A)v(D)0.225 mol/(Ls)故反应最快的为。答案D【例3】（xx全国卷1，27）（15分）在溶液中，反应A+2BC分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)=0.100mol/L、c(b)=0.200mol/l及c(c)=0mol/L。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。请回答下列问题：（1）与比较，和分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：_ _；_ _；（2）实验平衡时B的转化率为_；实验平衡时C的浓度为_；（3）该反应的_0，判断其理由是_；（4）该反应进行到4.0min时的平均反应速度率：实验：=_； 实验：=_。解析（1）使用了（正）催化剂；理由：因为从图像可看出，两者最终的平衡浓度相同，即最终的平衡状态相同，而比所需要的时间短，显然反应速率加快了，故由影响反应速率和影响平衡的因素可知是加入（正）催化剂；升高温度；理由：因为该反应是在溶液中进行的反应，所以不可能是改变压强引起速率的改变，又由于各物质起始浓度相同，故不可能是改变浓度影响反应速率，再由于和相比达平衡所需时间短，平衡时浓度更小，故不可能是改用催化剂，而只能是升高温度来影响反应速率的（2）不妨令溶液为1L，则中达平衡时A转化了0.04mol，由反应计量数可知B转化了0.08mol，所以B转化率为；同样在中A转化了0.06mol，则生成C为0.06mol,体积不变，即平衡时C(c)=0.06mol/L(3) 0；理由：由和进行对比可知升高温度后A的平衡浓度减小，即A的转化率升高，平衡向正方向移动，而升温是向吸热的方向移动，所以正反应是吸热反应，0（4）从图上读数，进行到4.0min时，实验的A的浓度为：0.072mol/L,则C(A)=0.10-0.072=0.028mol/L，,=2=0.014mol(Lmin)-1；进行到4.0mi实验的A的浓度为：0.064mol/L：C(A,) =0.10-0.064=0.036mol/L，,=0.0089mol(Lmin)-1答案（1）加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变温度升高；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小（2）40%（或0.4）；0.06mol/L；（3）；升高温度向正方向移动，故该反应是吸热反应（4）0.014mol(Lmin)-1；0.008mol(Lmin)-1【命题意图】考查基本理论中的化学反应速率化学平衡部分，一些具体考点是：易通过图像分析比较得出影响化学反应速率和化学平衡的具体因素（如：浓度，压强，温度，催化剂等）、反应速率的计算、平衡转化率的计算，平衡浓度的计算，的判断；以及计算能力，分析能力，观察能力和文字表述能力等的全方位考查。【例4】H2(g)I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志是_。c(H2)c(I2)c(HI)时 c(H2)c(I2)c(HI)112时c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变单位时间内生成n mol H2的同时生成2n mol HI单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol I2反应速率v(H2)v(I2)v(HI)一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂 温度和体积一定时，容器内压强不再变化温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化【导航】此题从多个角度分析平衡态或不平衡态各种相关物理量的变化情况，有助于加深对平衡特点的理解。能否作为判断平衡的标志就看能否直接或间接的体现v正v逆或各物质的浓度及百分含量不变。答案【例6】（xx天津卷，10）（14分）二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚。请回答下列问题： 煤的气化的主要化学反应方程式为：_。 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：_。 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下： 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g)；H 90.8 kJmol1 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)；H 23.5 kJmol1 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)；H 41.3 kJmol1 总反应：3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g) + CO2 (g)的H _；一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是_（填字母代号）。a高温高压 b加入催化剂 c减少CO2的浓度d增加CO的浓度 e分离出二甲醚 已知反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH ，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度/（molL1）0.440.60.6 比较此时正、逆反应速率的大小：v正 _ v逆 （填“”、“0，请回答下列问题：（1）在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c（M）=1 mol/L，c（N）=2.4 mol/L；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为 ；该反应的平衡常数K= （2）若反应温度升高，M的转化率 （填“增大”、“减小”或“不变”）； 平衡常数K 。（3）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c（M）=4 mol/L，c（N）=a mol/L；达到平衡后，c（P）=2 mol/L，a= ；（4）若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c（M）=c（N）=b mol/L，达到平衡后，M的转化率为 。解析 (1)M(g) + N(g) P(g) + Q(g)始态 1 mol/L 2.4 mol/L 0 0变化量1 mol/L60% 0.6因此N的转化率为25%（2）由于该反应的H0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。（3）根据（1）可求出各平衡浓度：c（M）=0.4 mol/L c（N）=1.8 mol/L c（P）=0.6 mol/L c（Q）=0.6 mol/L因此化学平衡常数K=0.5由于温度不变，因此K不变，达到平衡后c（P）=2 mol/L c（Q）=2 mol/L c（M）=2 mol/L c（N）=（a-2）mol/L解得a=6（4）设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为：c（M）=b（1-x）mol/L c（N）=b（1-x）mol/L c（P）=bx mol/L c（Q）=bx mol/L解得x=41%答案 (1)25% (2)增大 （3）6 （4）41%【化学反应的方向及判据】一、焓判据（1）多数能自发进行的化学反应是放热反应。如氢氧化亚铁的水溶液在空气中被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，其H（298K）=444.3kJmol1（2）部分吸热反应也能自发进行。如NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)=CH3COONH4(aq)+CO2(g)+H2O(l)，其H（298K）= +37.30kJmol1。（3）有一些吸热反应在常温下不能自发进行，在较高温度下则能自发进行。如碳酸钙的分解。研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越进行得越完全。可见， 反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。但是，反应焓变不是决定反应能否自发进行的唯一依据。二、熵判据（1）熵：描述大量粒子混乱度的物理量，符号为S，单位Jmol1K1，熵值越大，体系的混乱度越大。S(g)S(l)S(s)。（2）化学反应的熵变（S）：反应产物的总熵与反应物总熵之差。（3）反应熵变与反应方向的关系多数熵增加的反应在常温常压下均可自发进行。产生气体的反应、气体物质的量增加的反应，熵变都是正值，为熵增加反应。有些熵增加的反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下则可自发进行。如碳酸钙的分解。个别熵减少的反应，在一定条件下也可自发进行。如铝热反应的S= 133.8 Jmol1K1，在点燃的条件下即可自发进行。化学反应的S越大，越有利于反应自发进行。但不是唯一判据。三、综合判据吉布斯自由能判据在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向的判据为：G=HTS0反应能自发进行G=HTS=0反应达到平衡状态G=HTS0反应不能自发进行 “四象限法”判断化学反应的方向。在二维平面内建立坐标系，第象限的符号为“、”，第象限的符号为“、”，第象限的符号为“、”，第象限的符号为“、”。借肋于数学坐标系四个象限的符号，联系焓变与熵变对反应方向的共同影响，可以从热力学的角度快速判断化学反应的方向。反应放热和熵增加都有利于反应自发进行。该判据指出的是化学反应自发进行的趋势。S0H0所有温度下反应均不能自发进行S0H0所有温度下均可自发进行S0H0高温下反应自发进行S0H0低温下反应自发进行yx、四、应用第象限符号为“、”（S0、H0）时化学反应的方向高温下反应自发进行【例】石灰石的分解反应为：CaCO3(s)=CaO(s) +CO2(g)其H（298K）=178.2kJmol，S（298K）=169.6Jmol1K1试根据以上数据判断该反应在常温下是否自发进行？其分解温度是多少？解析HS178.2kJmol298103169.6kJmol1K1 =128kJmol10298K时，反应不能自发进行。即常温下该反应不能自发进行。由于该反应是吸热的熵增加反应，升高温度可使HS0，假设反应焓变和熵变不随温度变化而变化，据HS0可知，H/S =178.2kJmol/103169.6kJmol1K1=1051K，即温度高于778时反应可自发进行。.第象限符号为“、”（S0、H0）时化学反应的方向所有温度下反应均能自发进行【例】已知双氧水、水在298、100kPa时的标准摩尔生成焓的数据如下：物 质fH/kJmolH2O(l)-258.8H2O2(l)-191.2O2（g）0（）试由以上数据计算双氧水发生分解反应的热效应。（）若双氧水发生分解反应生成液态水和氧气时，其S=57.16Jmol1K1试判断该反应在常温下能否自发进行。若温度达到xx时，反应能否自发进行。解析(1)根据H =H（产）-H（反）得，H =2（-258.8kJmol）+02（-191.2kJmol）=-135.2kJmol。（2）在298时，HS135.2kJmol(298K10357.16kJmol1K1) =-152.23 kJmol0该反应在常温下可自发进行。温度达到xx，且假定焓变和熵变不随温度变化而变化，HS-135.2kJmol(xxK10357.16kJmol1K1)= -2495.2kJmol0故S0、H0时，仅从符号上进行分析，无论温度如何变化，恒有HS0，故化学反应的方向所有温度下反应均能自发进行。第象限符号为“、”（S0、H0）时化学反应的方向低温下反应可以自发进行【例】常温下氢氧化亚铁与空气中的氧气及水有可能发生反应，即：Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)=4Fe(OH)3(s)，已知该反应在时的H=-444.3 kJmol，S=-280.1 Jmol1K1试问该反应在常温下是否自发进行？解析根据H-S-444.3 kJmol-1-298103（-280.1 kJmol-1K-1）= -360.83 kJmol0，故298时反应可自发进行。由于焓变和熵变的作用相反，且二者相差悬殊，焓变对反应的方向起决定性作用，故反应可自发进行。假定温度达到xx，则H-TS-444.3 kJmol-1-xx103（-280.1 kJmol1K1）115.9kJmol0，反应不能自发行。即高温下反应不能自发进行。第象限符号为“、”（S0、H0）时化学反应的方向所有温度下反应均不能自发进行【例】CO(g)C(s，石墨)O2(g)，其H110.5 kJmolS=-89.36Jmol1K1，试判断该反应在298和xx时反应是否自发进行？解析298时，HS110.5 kJmol298103（89.36kJmol1K1) =137.13 kJmol0，故时反应不能自发进行。xx时，H-S110.5 kJmol-1xx103（89.36kJmol1K1) =289.22kJmol0，故xx时，反应也不能自发进行。事实上，S0、H0时，仅从符号上进行分析，无论温度如何变化，恒有HS，故化学反应的方向所有温度下反应均不能自发进行。从以上四个象限的情况来看，交叉象限的情况相反相成，第象限（高温下反应自发进行）和第象限（低温下反应自发进行）相反相成，第象限（所有温度下均可自发进行）和第象限（所有温度下反应均不能自发进行）相反相成。分析化学反应的方向的热力学判据是HTS0，而这个判据是温度、压强一定的条件下反应自发进行的趋势，并不能说明反应能否实际发生，因为反应能否实际发生还涉及动力学问题。【化学反应速率、化学平衡图像问题】一、对于化学反应速率的有关图像问题，可按以下的方法进行分析(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物；一般生成物多数以原点为起点。(3)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v(吸)v(放)，在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度时，v(吸)大增，v(放)小增；增大反应物浓度时，v(正)突变，v(逆)渐变。(4)注意终点。例如在浓度一时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。1、浓度时间图此类图象能说明各平衡体系组分（或某一成分）在反应过程中的变化情况解题时要注意各物质曲线的折点（达平衡时刻），各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况【例1】图2表示800时A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，t1是到达平衡状态的时间试回答：（1）该反应的反应物是_；（2）反应物的转化率是_；（3）该反应的化学方程式为_解析起始时A的浓度为2.0molL，B、C的浓度为0，随着时间的推移，A的浓度降低为1.2molL，C的浓度升高为1.2molL，B的浓度升高为0.4mol/Lt1时刻后各物质浓度不再变化，说明反应已达平衡，得出A为反应物，B、C为产物，它们浓度变化的差值之比为化学方程式中各物质的化学计量数之比故正确答案为（1）A；（2）40；（3）2ABC。2、速率时间的曲线，求浓度【例2】 在容积固定为2L的密闭容器中，充入X、Y气体各2mol，发生可逆反应：X(g)+2Y(g) 2Z(g)，并达平衡，以Y的浓度改变表示的反应速度V正、V逆与时间t的关系如图所示，则Y的平衡浓度表达式正确的是（式中S是对应区域的面积）（ ） 解析 根据v-t曲线计算反应物的平衡浓度，初看题目似乎无从下手，若静心思考，从定义出发，Y减少的浓度cY=Vt，随着反应进行，逆反应同时生成部分Y，因此Y的平衡浓度为初始浓度与消耗浓度之差。瞬时速率与时间的乘积即为微小矩形的面积，累积计算则Y减少的浓度表示为Saobd，Y增加的浓度表示为Sobd，则Y的平衡浓度表示为：1-（Saobd-Sobd）=1- Saob，故选B。二、对于化学平衡的有关图像问题，可按以下的方法进行分析：(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩。(2)紧扣可逆反应的特征，看清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等。(3)看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。(4)看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。(5)先拐先平。例如，在转化率一时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。(6)定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。1. 以v-t图像描述化学平衡移动的本质【例3】 已知合成氨的反应为：N2+3H22NH3+92.4KJ在一定条件下达到化学平衡，现升高温度使平衡发生移动，下列图像中能正确描述正、逆反应速率(v)变化的是（ ）解析 此题易误选D，以为逆反应速率升高了正反应速率必然降低，其实升高温度放热、吸热方向的反应速率都增大，但吸热反应增大的幅度大，因此平衡向吸热反应方向移动，合成氨的正反应为放热反应，应选C。图A和图B分别是加压、增加反应物浓度后速率的变化情况。 2. 以物质的量（浓度）时间（n(c)-t）图像描述可逆反应达平衡的过程【例4】 在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量n随反应时间t变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是（ ） A反应的化学方程式为2MNBt2时，正=逆，达到平衡Ct3时，正逆，Dt1时，浓度cN=2cM解析 解题关键是抓住起点和t1、t2、t3等特殊点，在0到t2时间内（或选取0到t3之间的任一点）nN从8mol到4mol减少了4mol，nM从2mol到4mol增大了2mol，因此N为反应物，方程式为2NM（从反应趋势看，N没有完全转化为M，故为可逆反应）。t2时nN=nM，瞬时浓度也相等，但浓度变化c并不相等，实际是正逆，t3时nN、nM不再改变，达到了平衡状态，正=逆，t1时nN=2nM，体积相同，c与n成正比，因此只有选项D正确。 3. 以c-t图像描述等效平衡过程【例5】 在425时，1L密闭容器中进行反应：H2(g)+I2(g) 2HI(g)，以不同的方式加入反应物或生成物均达到平衡（如下图）（1）将图示3种情况的反应物、生成物的初始浓度和平衡浓度填入表格。 （2）以上3种情况达到化学平衡是否为同一平衡状态？由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征？ （3）等温、等容情况下，等效平衡的条件是什么？解析 （1）将图像信息转化为数据信息是处理信息的基本能力，填表如下所示。（2）达平衡时反应物和生成物浓度完全相同，故为同一平衡状态。在一定条件下达到平衡后，正、逆反应速率，平衡混合物中各物质的浓度保持不变。 （3）等温、等容时，将生成物（或反应物）折算为同一侧的量完全相同时，即为等效平衡。 4. 以物质的量（转化率）时间（n(R)-t）图像描述温度或压强对平衡移动的影响 【例6】 反应2X(g)+Y(g) 2Z(g)+Q，在不同温度（T1和T2）及压强（P1和P2）下，产物Z的物质的量nZ与反应时间t的关系如图所示，下述判断正确的是（ ） AT1T2，P1P2 BT1P2 CT1T2，P1P2 DT1T2，P1P2；若从纵坐标nZ来分析，P1P2，nZ增大，平衡向正向移动，对照反应特征（气体体积减小）可知P1P2。同理，压强相同时（下面2条曲线），温度越高反应速率越快，达到化学平衡的时间越短，故T1T2，或从nZ来分析，T1T2，nZ减小，平衡向逆向移动（正向放热则逆向吸热），说明T1T2，选C。 5. 以转化率（体积分数）压强、温度（R（）p、T）图像判断平衡状态 【例7】 如图，条件一定时，反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)+Q（正反应为放热）中NO的Rmax与T变化关系曲线图，图中有a、b、c、d4个点，其中表示未达到平衡状态，且正逆的点是（ ） Aa Bb Cc Dd解析 化学平衡时有Rmax，a、b在曲线上为平衡点，c、d点未达平衡。d点在曲线右上方，从d点向横坐标引辅助线，可知该温度平衡时R（NO）比d点的小，说明该点未达平衡，且正逆平衡向逆向移动，或从d点向纵坐标引垂线，d点T比平衡点的高，该反应正向放热，升高温度平衡向吸热的逆向移动，同样得出结论正x+y B正反应吸热，m+nx+y D正反应放热，m+n0）随T（）变化气体平均相对分子质量的变化如图所示，则下列叙述中正确的是（ ） AA和B可能都是固体 BA和B一定都是气体 CA和B可能都是气体 D若B为固体，则A一定为气体 解析 正反应放热则逆反应吸热，观察曲线可知，T升高化学平衡向逆向移动，气体的减小。由平均摩尔质量定义M=可判断：T升高，A和B都是固体时，只有1种气体C，不变；A和B是气体时，气体m总不变，n总变大， 减小，符合题意，但不是绝对惟一的；当B为固体A为气体时，气体的n总不变，但m总变小，同样导致减小，故正确答案为C、D。 9. 由体积分数温度（-T）图像判断平衡进程【例11】 在容积相同的不同密闭容器内，分别充入同量的N2和3H2，在不同温度，任其发生反应N2+3H22NH3，在第7秒时分别测定其中NH3的体积分数(NH3)，并绘成下图曲线。 （1）A、B、C、D、E中，尚未达到化学平衡状态的点是_。 （2）此反应的正反应是_热反应。 （3）AC段曲线是增函数曲线，CE段曲线是减函数曲线，试从化学反应速率和化学平衡角度说明理由为_。 （4）T1到T2变化时，正 逆；T3到T4变化时，正 逆。 【解析】该曲线表明在相同时刻不同温度时(NH3)的情况，C点是最大点也是转折点，说明C点达到了化学平衡状态，C点之前的A、B点尚未达到平衡；C点之后，T升高，(NH3)下降，说明正反应为放热反应；AC段化学反应尚未平衡，受速率控制，T升高，反应速率加快，(NH3)增大为增函数；CE段达到平衡后受平衡因素控制，T升高，平衡向吸热的逆向移动，故(NH3)下降为减函数。T1T2变化时，正逆。T3时正=逆；T3T4时，正nBmnCm=nD无法比较分析在恒温恒容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则二平衡也为等效平衡。答案 C。题型3：可逆反应在恒温、恒压条件下建立等效平衡 【例3】在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定温度和压强，进行以下反应：N23H22NH3。已知加入1mol N2和4mol H2时，达到平衡后生成a mol NH3（见下表已知项）。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号的状态，填写表中空白。 已知 编号 起始状态物质的量 n/mol 平衡时NH3的物质的量 n/molN2H2NH3140a1.56010.5amg(g4m)分析对于一般的可逆反应，在恒温恒压条件下，只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后，与原平衡等效。因为从题干可知n(N2)n(H2)n(NH3)平衡14a，所以状态下n(N2)n(H2)n(NH3)平衡1.561.5a。起始状态时，有1mol NH3，则相当于起始时有N2和H2分别为0.5mol和1.5mol，按n(N2)n(H2)n(NH3)平衡14a，可得状态时n(N2)n(H2)n(NH3)平衡0.520.5a，所以原有N2和H2分别为0和0.5mol。设起始时n(NH3)为x mol，则相当于N2和H2总量分别为(m)mol和（g）mol，则（m）（g）14，即可得x2(g4m)设为n(NH3)平衡y mol，可得： 4a（g）y，即：y（g3m）a。题型4：通过建立等效平衡的中间状态，比较反应物转化率的大小以及平衡时某物质体积分数、浓度的大小【例4】体积相同的甲、乙两个容器中，分别充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2O22SO3并达到平衡。在这过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率为（ ）A等于p%B大于p%C小于p%D无法判断分析根据题意，甲、乙两容器可设为如图所示装置。 2SO2O22SO3是一气体总物质的量减少的反应。甲容器保持体积不变，压强变小；乙容器保持压强不变，体积减小，达到平衡状态时转化为状态丙。假设乙中的活塞不移动，由于甲、乙两个容器的体积、温度相同，达到平衡时甲、乙两容器中存在的平衡是等效平衡，其中SO2的转化率也相等。对于乙和丙两个状态，乙中压强小于丙中压强，因此丙中SO2转化率大于乙中SO2转化率。由此可以判断出丙中SO2的转化率也大于甲中SO2的转化率。所以正确答案为B。【规律总结】对于气体参加的可逆反应，在温度恒定的条件下，涉及体积与压强以及平衡移动有关判断的问题时，可设计一些等效平衡的中间状态来进行求解。这样能降低思维难度，