1、第2课时化学平衡中的数形结合问题目标要求1.能根据化学反应的建立和化学平衡移动原理画出常见的图象。2.会分析常见的关于化学平衡的图象题。一、表示平衡建立的图象1速率时间图2浓度时间图以H2(g)I2(g)2HI(g)为例，按要求画出如下图象：要求：(1)容积为1 L不变的密闭容器中加入H2(g)、I2(g)各1 mol，平衡时HI为1.2 mol。(2)在1 L密闭容器中加入2 mol HI。二、表示平衡移动的图象1速率时间图(1)如图，该平衡向正反应方向移动。此图是增加反应物浓度引起的平衡移动。(2)如图，可能是改变什么条件引起的平衡移动？并判断其对应的化学反应的特点。可能是升高温度引起的平
2、衡移动，如果是升高温度，则该反应的正反应是吸热反应；也可能是增大压强引起的平衡移动，如果是增大压强，则该反应的正反应是气体体积减小的反应。(3)下列哪个反应一定不符合图_D_。AN2(g)3H2(g)2NH3(g)H0CC(s)H2O(g)CO(g)H2(g)H0DH2(g)I2(g)=2HI(g)Hp2，从p1、p2的关系又看出当压强大时，反应物的转化率小，故知该反应的正反应是气体总体积增大的反应。知识点一速率、浓度与时间图象1对于可逆反应mA(g)nB(s)pC(g)qD(g)，反应过程中，其他条件不变时，产物D的物质的量分数D%与温度T或压强p的关系如下图，下列说法正确的是()A降温可使
3、化学平衡向正反应方向移动B使用合适的催化剂可使D%有所增加C化学方程式中化学计量数：mpqDB的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动答案A2合成氨反应：N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)H92.4 kJmol1，在反应过程中，正反应速率的变化如下图：下列说法正确的是()At1时升高了温度 Bt2时使用了催化剂Ct3时增大了压强 Dt4时降低了温度答案B3在容积固定的密闭容器中存在如下反应：A(g)3B(g)2C(g)Hn，Q0 Bmnp，Q0 Cmn，Q0 Dmnp，Qp4，Y轴表示A的转化率Bp3p4，Y轴表示B的质量分数Cp3p4，Y轴表示混合气体的密度D
4、p3p4，Y轴表示混合气体的平均相对分子质量答案B解析根据图中三个状态下到达平衡的时间可知T1T2，p1p2；温度从T1降至T2，C的百分含量增大，故正反应放热，H0；压强从p1增至p2，C的百分含量增大，故方程式中C的系数0x2，x1；所以B的质量分数随温度升高而增大，随压强增大而减小，B项描述与图不符，A、C、D项描述正确。6.I2在KI溶液中存在下列平衡： I2(aq)I(aq)I(aq)某I2、KI混合溶液中，I的物质的量浓度c(I)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法不正确的是()A反应I2(aq)I(aq)=I(aq)的HK2C若反应进行到状态D时，一定
5、有v正v逆D状态A与状态B相比，状态A的c(I2)大答案D解析由图象知：c(I)随温度升高而减小，故该可逆反应的正反应为放热反应，HK2，B正确；反应进行到状态D时，c(I)v逆，C正确；状态A状态B，c(I)减小，化学平衡逆向移动，c(I2)增大，即状态B的c(I2)大，D错误。练基础落实1.如图是可逆反应A2B2C3D的化学反应速率与化学平衡随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。由此可推断() A正反应是放热反应 BD可能是气体C逆反应是放热反应 DA、B、C、D均为气体答案A解析降温后v正v逆，平衡向正反应方向移动，证明正反应放热，加压后v正v逆，平衡向正反应方向移动，正反应体积减
6、小，D不可能是气体。2.有一化学平衡：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，如图是表示A的转化率与压强、温度的关系，分析下图可以得出的正确结论是() A正反应是吸热反应，且mnpqB正反应是吸热反应，且mnpqD正反应是放热反应，且mnpq；压强不变，温度越高，A的转化率越大，得出：正反应吸热。3汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)CO(g)N2(g)CO2(g)H373.4 kJmol1在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是()答案C解析对于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，CO的转化率降低，A、B错误；温度不变，K值不变，C正确；增加
7、N2的量，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，D错误。4反应N2O4(g)2NO2(g)H57 kJmol1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是()AA、C两点的反应速率：ACBA、C两点气体的颜色：A深，C浅C由状态B到状态A，可以用加热的方法DA、C两点气体的平均相对分子质量：AC答案C解析A、C两点温度相同而压强不同，增压平衡逆向移动，NO2的体积分数减小，但增压也会增大浓度，反应速率：AC，颜色还是C深(浓度大)；由于平衡逆向移动，气体分子数减少，根据Mm/n，气体的平均相对分子质量AC；故A、B、D均错。练方法技巧5取五等份N
8、O2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)H2)或大于等于3(3)解析(1)催化剂能够加快反应速率，缩短反应达到平衡时的时间，所以a曲线表示有催化剂时的情况，b曲线表示无催化剂时的情况。(2)恒温恒容条件下，向平衡体系中通入稀有气体，平衡不移动；恒温恒压条件下，向平衡体系中通入稀有气体，平衡向体积增大的方向移动。(3)由丙图可知，恒压条件下，升高温度，平衡向正反应方向移动，所以正反应为吸热反应；恒温条件下，增大压强，平衡向逆反应方向进行，所以正反应为体积增大的反应，x2。8在一容积为2 L的密闭容器内加入0.2 mol的N2和0.6 mol 的H2
9、，在一定条件下发生如下反应：N2(g)3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)H0。反应中NH3的物质的量浓度的变化情况如图所示：(1)根据图示，计算从反应开始到平衡时，平均反应速率v(NH3)为_。(2)反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若改变反应温度，则NH3的物质的量浓度不可能为_。a0.20 molL1 b0.12 molL1 c0.10 molL1 d0.08 molL1(3)反应达到平衡后，第5分钟末，保持其它条件不变，若只把容器的体积缩小一半，平衡_移动(填“向逆反应方向”、“向正反应方向”或“不”)，化学平衡常数_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)在第5分
10、钟末将容器的体积缩小一半后，若在第8分钟末达到新的平衡(此时NH3的浓度约为0.25 molL1)。请在图中画出第5分钟末到达新平衡时NH3浓度的变化曲线。答案(1)0.025 molL1min1(2)ac(3)向正反应方向不变(4)解析(1)由图象知：v(NH3)0.025 molL1min1。(2)合成氨的反应为可逆反应，不可能进行到底，根据反应方程式和题给数据，NH3浓度的最大值为：0.2 molL1，在改变温度后，平衡要移动，达新的平衡后NH3的浓度肯定不是0.1 molL1。(3)缩小体积，相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，由于温度未变，平衡常数不变。(4)在5分钟末将容积减小一
11、半，c(NH3)瞬间增大为原来的二倍，在8分钟末建立新平衡，图象见答案。9某温度时，在2 L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如下表所示。t/minX/molY/molZ/mol01.001.000.0010.900.800.2030.750.500.5050.650.300.7090.550.100.90100.550.100.90140.550.100.90(1)根据表中数据，在该题图中相应位置上画出X、Y、Z的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线：(2)体系中发生反应的化学方程式是_；(3)列式计算该反应在03 min时间内产物Z的平均反应速率：_；(
12、1) 该反应达到平衡时反应物X的转化率等于_；(5)如果该反应是放热反应。改变实验条件(温度、压强、催化剂)得到Z随时间变化的曲线、(如上图所示)，则曲线、改变的实验条件分别是：_；_；_。答案(1)(2)X2Y2Z(3)v(Z)0.083 molL1min1(4)45%(5)升高温度加入催化剂增大压强解析(1)画出对应的点直接连接起来即可。(2)由01 min时，n(X)n(Y)n(Z)122知该反应的化学方程式为：X2Y2Z。(3)v(Z)0.083 molL1min1(4)X的转化率100%100%45%。(5)由题中图象知：平衡时，曲线平衡时所用时间比原平衡时(9 min)短，且生成Z的量减少，故曲线改变的条件是升高温度；曲线的Z的物质的量与原平衡时相同，但达到平衡的时间缩短为1 min，故曲线改变的条件是加入催化剂；曲线平衡时所用时间比原平衡时(9 min)短，且生成Z的量增加，故曲线改变的条件是增大压强。