《化学平衡图像》专题复习.docx

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《化学平衡图像》专题复习

《化学平衡图像》专题复习

例1.（化学反应速率图像，重点掌握化学反应曲线的绘制与变化规律）

1.有可逆反应A（g）＋3B（g）

2C（g）+QkJ（Q>0）。

该反应的速率与时间的关系如图所示：

如果t2、t4、t6、t8时都只改变了一个反应条件，则对应t2、t4、t6、t8时改变的条件正确的是（B）

A.增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度

B.升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂

C.使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度

D.升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂

【解析】该反应为正反应气体系数减小的放热反应，t2时刻正逆反应速率均增大，逆反应速率增大的程度更大，平衡逆向移动，说明升高温度；t4为减压：

正逆反应速率均减小，平衡逆向移动；t6时刻逆反应速率不变，正反应速率突然增大，说明增大反应物浓度；t8时刻正逆反应速率同等程度增大，则加入了催化剂；故B正确。

答案选B。

例2.（化学平衡的图像问题，学会处理分析图表信息，如“先拐先平数值大”、“定一议二”等）

2.1.在密闭容器中进行反应M（g）＋N（g）

Y（g）＋2Z（?

），产物Y在平衡混合物中的质量分数（Y%）在不同温度、压强条件下随时间的变化如下图所示，则下列叙述正确的是（A）

A.正反应为放热反应，Z是气体

B.正反应为放热反应，Z是固体或液体

C.正反应为吸热反应，Z是气体

D.正反应为吸热反应，Z是固体或液体

【解析】同压条件下，T1温度下先达到平衡状态，则T1>T2；同温条件下，p2压强下先达到平衡状态，则p2>p1。

升高温度，Y%降低，说明平衡逆向移动，正反应放热；增大压强，Y%降低，说明平衡逆向移动，逆反应气体的物质的量减小，Z是气体。

2.2.有一化学平衡mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。

下列叙述正确的是（D）

A.正反应是放热反应；m＋n>p＋q

B.正反应是吸热反应；m＋n

C.正反应是放热反应；m＋n

D.正反应是吸热反应；m＋n>p＋q

【解析】图像中有三个量，应固定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。

固定压强，讨论T与A的转化率的关系：

同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；固定温度，讨论压强与A的转化率的关系：

同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是气体体积缩小的反应，即m＋n>p＋q。

2.3.下列各图是温度或压强对反应：

2A（s）＋2B（g）

2C（g）＋D（g）—QkJ（Q>0）的正、逆反应速率的影响，其中正确的是（C）

2.4.对于化学反应mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），物质A、C的百分含量随温度（T）变化如下图：

（1）图中出现最高点或最低点的原因是______________________________。

（2）该反应为__________反应（填“吸热”或“放热”）。

解：

（1）M点表示反应达到了化学平衡，升高温度平衡向左移动。

变式训练：

1.对于反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是（C）

解析：

分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。

增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。

答案：

C

2.下图是可逆反应A＋2B

2C＋3D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（D）

A.降低温度，反应的平衡常数变小

B.若A是气体、B是固体，则C、D均不是气体

C.逆反应是放热反应

D.若A、B是气体，则D是液体或固体

【解析】由图像可以看出降低温度，正反应速率大于逆反应速率，说明平衡向正反应移动，则该反应的正反应为放热反应，逆反应吸热，则A、C错误；增大压强，正反应速率大于逆反应速率，说明平衡向正反应方向移动，则说明气体反应物的化学计量数之和大于气体生成物的化学计量数之和，D正确；生产物CD必有一个是气体。

3.汽车净化的主要原理为2NO（g）＋2CO（g）

2CO2（g）＋N2（g）+QkJ（Q>0）。

若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是（B）

【解析】由于是绝热，恒容密闭体系，随着反应的进行，体系的温度升高，K不断减小，当K不变时，即温度保持不变，该反应达到平衡状态。

4.已知图一表示的是可逆反应CO（g）＋H2（g）

C（s）＋H2O（g）-Q1kJ（Q1>0）的化学反应速率（v）与时间（t）的关系，图二表示的是可逆反应2NO2（g）

N2O4（g）+Q2kJ（Q2>0）的浓度（c）随时间（t）的变化情况。

下列说法中正确的是（B）

A.若图一t2时改变的条件是增大压强，则平衡常数增大

B.图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强

C.图二t1时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强

D.若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将减小

解：

A项，改变压强不会改变平衡常数，错误；B项，升温、增大压强，v逆均小于v正，正确；C项，图二t1时改变的条件应是压缩体积，错误；D项，增大压强，2NO2N2O4平衡右移，总物质的量减小，平均相对分子质量增大。

5.已知反应X（g）+Y（g）

nZ（g）+QkJ（Q>0），将X和Y以一定比例混合通入密闭容器中进行反应，各物质的浓度随时间的变化如图所示。

下列说法不正确的是（B）

A.反应方程式中n＝1

B.10min时，曲线发生变化的原因是升高温度

C.10min时，曲线发生变化的原因是增大压强

D.0～5min内，用X表示的反应速率为v（X）＝0.08mol·L-1·min-1

【解析】根据图像可知，反应进行到5min时，X、Y和Z的浓度不再发生变化，反应达到平衡状态。

此时X的浓度减少了2.0mol/L－1.6mol/L＝0.4mol/L；Z的浓度增加了0.4mol/L，所以根据浓度的变化量之比等于化学计量数之比可知，n＝1，A正确；10min时，X、Y、Z的浓度均增大，但平衡向正反应方向移动。

该可逆反应的正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，但反应物的浓度降低，因此改变的条件一定不是温度，B不正确；由于该可逆反应的正反应是气体分子总数减小的反应，因此根据图像可知，10min时，曲线发生变化的原因是增大压强，C正确；0～5min内，用X表示的反应速率为v（X）＝

＝0.08mol·L－1·min－1，D正确。

6.已知：

2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）+196.6kJ，向密闭容器中加入2molSO2和1molO2，一定条件下反应达到平衡，在t2和t4时刻分别只改变一个条件（温度或压强），反应过程中正反应速率如下图所示，下列说法正确的是（D）

A.t2~t3时间段，平衡向逆反应方向移动

B.t4时刻改变的条件是减小压强

C.平衡状态①和②，SO2转化率相同

D.平衡状态①和②，平衡常数K值相同

解：

A.t2～t3时正反应速率突然增大，随后又逐渐减小，说明平衡向正反应方向移动，A错误；B.t4时刻，化学反应速率突然减小，后又逐渐减小，说明平衡向正反应方向移动，如果是降低压强，平衡逆向移动，则只能是降低温度，化学反应速率减慢，平衡正向移动，B错误；C.在t2时刻增大压强，平衡正向移动，SO2的转化率增大，平衡状态②比①的SO2转化率高，C错误；D.平衡状态①和②温度相同，平衡常数K值相同，D正确；答案选D。

7.一定条件下向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体，图1表示各物质浓度随时间的变化，图2表示速率随时间的变化，t2、t3、t4、t5时刻各改变一种条件，且改变的条件均不同。

若t4时刻改变的条件是压强，则下列说法错误的是（C）

A.若t1＝15s，则前15s的平均反应速率v（C）＝0.004mol·L-1·s-1

B.该反应的化学方程式为3A（g）

B（g）＋2C（g）

C.t2、t3、t5时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度

D.B的起始物质的量为0.04mol

【解析】由题图1知，前15s内Δc（C）＝0.11mol·L－1－0.05mol·L－1＝0.06mol·L－1，则v（C）＝

＝0.004mol·L－1·s－1，A项正确；由题图1知，A为反应物，C为生成物，根据各物质变化量之比等于系数之比，知A与C的系数之比为（0.15－0.06）∶（0.11－0.05）＝3∶2，由题图2知，t4时刻改变压强，平衡不移动，故该反应在反应前后气体分子数不变，从而推出B为生成物，反应的化学方程式为3A（g）B（g）＋2C（g），B项正确；由题图2知，t2时刻，一个速率瞬时不变，另一个速率瞬时增大，则改变的条件应为增大反应物浓度或增大生成物浓度，t5时刻，正、逆反应速率同时但不同倍数增大，则改变的条件应为升高温度，C项错误；由题图1知，平衡时c（B）＝0.05mol·L－1，结合反应的化学方程式知，前15s内，Δc（B）＝0.03mol·L－1，故B的起始浓度为0.05mol·L－1－0.03mol·L－1＝0.02mol·L－1，结合题图1知，容器的体积为2L，故B的起始物质的量为0.02mol·L－1×2L＝0.04mol，D项正确。

8.（2013安徽）一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：

MgSO4（s）＋CO（g）

MgO（s）＋CO2（g）＋SO2（g）—QkJ（Q>0）。

该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是（A）

选项

x

y

A

温度

容器内混合气体的密度

B

CO的物质的量

CO2与CO的物质的量之比

C

SO2的浓度

平衡常数K

D

MgSO4的质量（忽略体积）

CO的转化率

【解析】温度升高，平衡正向移动，混合气体的密度增大，A项正确；增大CO的物质的量，平衡正向移动，但CO2与CO的物质的量之比减小，B项错误；增大SO2的浓度，平衡逆向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数K不变，C项错误；增大MgSO4的质量，平衡不移动，CO的转化率不变，D项错误。

9.可逆反应aA（s）＋bB（g）

cC（g）＋dD（g）+QkJ，反应过程中，当其他条件不变时，物质C与B在混合物中的含量与温度（T）、压强（p）的关系如图所示，据图分析，以下说法正确的是（D）

A.T1>T2，Q<0B.T1p2，a＋b＝c＋dD.p1

10.已知可逆反应：

4NH3（g）＋5O2（g）

4NO（g）＋6H2O（g）+1025kJ。

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（D）

【解析】升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故A正确，D错误；增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时一氧化氮的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故B项正确；有无催化剂只影响到达平衡状态的时间，不影响平衡移动，故C项正确。

11.反应X（g）＋3Y（g）

2Z（g）+QkJ（Q>0）在不同温度、不同压强（p1>p2）下，达到平衡时，混合气体中Z的体积分数φ（Z）随温度变化的曲线为（C）

【解析】反应X（g）＋3Y（g）

2Z（g）是放热反应，压强不变时，温度升高，平衡逆向移动，则Z的体积分数降低，排除A、B项；若温度不变，增大压强，平衡正向移动，则Z的体积分数增大，所以p1曲线在p2的上方，答案选C项。

12.科学家采用“组合转化”技术，将CO2在一定条件下转化为重要的化工原料乙烯：

2CO2（g）＋6H2（g）

C2H4（g）＋4H2O（g），正反应为吸热反应，该反应达到平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列图示错误的是（B）

【解析】v正＝v逆时，达到平衡，增大压强，平衡正向移动，v正>v逆，A正确。

温度升高平衡正向移动，气体的物质的量减小，但总质量不变，平均相对分子质量增大，B错误。

压强增大，平衡正向移动，CO2的转化率升高，C正确。

D项，温度升高，平衡正向移动，乙烯百分含量增大；压强增大，平衡正向移动，乙烯百分含量也增大，正确。

13.已知（CH3COOH）2（g）

2CH3COOH（g），经实验测得不同压强下（P1、P2），体系的平均相对分子

质量（M）随温度（T）的变化曲线如图所示，下列说法正确的是（B）

A.该反应为放热反应

B.气体的压强：

p（a）

C.平衡常数：

K（a）＝K（b）

D.测定乙酸的相对分子质量要在高压、低温条件下

【解析】由题中曲线可以看出，随温度升高混合气体的平均相对分子质量减小，说明升高温度，平衡右移，正反应为吸热反应，ΔH>0，A、D项错误；温度越高，平衡常数越大，故b点的平衡常数最大，C项错误；图中曲线为等压线，p（b）＝p（c），在同一温度下，压强增大，平衡逆向移动，即p（a）

14.用CO合成甲醇（CH3OH）的化学方程式为CO（g）+2H2（g）

CH3OH（g）+QkJ（Q>0），按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。

下列说法正确的是（C）

A.温度：

T1＞T2＞T3

B.正反应速率：

v（b）＞v（d），v（a）＞v（c）

C.平衡常数：

K（a）＞K（c），K（b）＝K（d）

D.平均摩尔质量：

M（b）＞M（d），M（a）＜M（c）

【解析】正反应放热，相同压强下，温度越高，CO的平衡转化率越大，故T1v（d），A、B项错误；反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，温度不变，平衡常数不变，故有K（a）>K（c），K（b）＝K（d），C正确；转化率越大，正向进行程度越大，气体的物质的量越少，平均摩尔质量越大，M（a）>M（c），D项错误。

15.（2016四川）一定条件下，CH4与H2O（g）发生反应：

CH4（g）＋H2O（g）

CO（g）＋3H2（g）。

设起始

物料比n（H2O）/n（CH4）＝Z，在恒压下，平衡时CH4的体积分数φ（CH4）与Z和T（温度）的关系如图所示。

下列说法正确的是（A）

A.该反应为吸热反应

B.图中Z的大小为a>3>b

C.图中X点对应的平衡混合物中n（H2O）/n（CH4）＝3

D.温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后φ（CH4）减小

【解析】A项，由图可知，随温度的升高，CH4的体积分数减小，说明平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应，正确；B项，Z越大，说明

大，相当于增加H2O的量，平衡正向移动，CH4的体积分数减小，所以b>3>a，错误；C项，起始时n（H2O）＝3xmol，n（CH4）＝xmol，随平衡的建立，消耗的n（CH4）＝n（H2O）＝amol，平衡时

＝

≠3，错误；D项，加压，平衡向逆反应移动，CH4体积分数增大，错误。

16.一定温度下，恒容密闭容器中发生N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）反应，反应速率与反应时间的关系如图所示。

对两种平衡状态下各物理量的比较正确的是（A）

A.平衡状态Ⅱ时的c（H2）可能变大B.平衡常数K变大

C.平衡状态Ⅱ时的c（NH3）可能变小D.平衡状态Ⅱ时的v（正）变大，v（逆）变小

17.现有下列两个图像：

下列反应中符合上述图像的是（B）

A.N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）+QkJ（Q>0）

B.2SO3（g）

2SO2（g）＋O2（g）—QkJ（Q>0）

C.4NH3（g）＋5O2（g）

4NO（g）＋6H2O（g）+QkJ（Q>0）

D.H2（g）＋CO（g）

C（s）＋H2O（g）—QkJ（Q>0）

【解析】由左边的图像可知，温度越高生成物的浓度越大，说明升高温度，平衡向正反应移动，故正反应为吸热反应；由右边图像可知，相交点左边未达平衡，相交点为平衡点，相交点右边压强增大，平衡被破坏，v逆＞v正，平衡向逆反应方向移动，说明正反应为气体物质的量增大的反应；综合上述分析可知，可逆反应正反应为吸热反应且正反应为气体物质的量增大的反应。

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH＜0，为放热反应反应，正反应是气体物质的量减小的反应，A不符合；2SO3（g）

2SO2（g）＋O2（g）　ΔH＞0，为吸热反应反应，正反应是气体物质的量增大的反应，B符合；4NH3（g）＋5O2（g）

4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH＜0，正反应是气体物质的量增大的反应，但为放热反应反应，C不符合；H2（g）＋CO（g）

C（s）＋H2O（g）　ΔH＞0，为吸热反应，但正反应是气体物质的量减小的反应，D不符合。

18.向密闭容器中充入物质A和B，发生反应aA（g）＋bB（g）

cC（g）。

反应过程中，物质A的体积分数和C的体积分数随温度（T）的变化曲线如图所示，下列说法正确的是（B）

A.该反应在T1、T3温度时达到化学平衡

B.该反应在T2温度时达到化学平衡

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

【解析】T2之前A的体积分数减小，C的体积分数增大，是因为反应未达到平衡，T2之后A的体积分数增大，C的体积分数减小，是因为反应在T2时达到平衡后，升高温度平衡向逆反应方向移动，故B项正确，C、D项错误。

在T1和T3时，A的体积分数均与C的体积分数相等，但T1时反应没有达到平衡状态，A项错误。

19.在容积不变的密闭容器中进行反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）。

下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是（B）

A.图Ⅰ表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高

B.图Ⅱ表示t0时刻使用催化剂对反应速率的影响

C.图Ⅲ表示t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响

D.图Ⅳ中a、b、c三点中只有b点已经达到化学平衡状态

【解析】乙先达到平衡，反应速率快，温度高，平衡逆向移动，SO2的百分含量降低，A错误；t0时刻，v正、v逆同时增大，而且增大倍数相同，故此时使用了催化剂，B正确；t0时刻增大O2的浓度，v正瞬时增大，v逆在原平衡基础上逐渐增大，具有连续性，C错误；图Ⅳ中a、b、c三点都是在不同温度下的平衡点，D错误。

20.在容积一定的密闭容器中，置入一定量的一氧化氮和足量碳发生化学反应：

C（s）＋2NO（g）

CO2（g）＋N2（g），平衡时c（NO）与温度T的关系如图所示，下列说法正确的是（C）

A.该反应为吸热反应

B.若该反应在T1、T2时的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2

C.在T2时，若反应体系处于状态D，则此时v正＞v逆

D.若状态B、C、D的压强分别为pB、pC、pD，则pC＝pD＞pB

【解析】由图可知，温度越高平衡时c（NO）越大，即升高温度平衡逆反应方向移动，所以正反应为放热反应，即ΔH＜0，A错误；该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，所以升温化学平衡常数减小，故K1＞K2，B错误；T2时反应处于状态D，c（NO）高于平衡浓度，故反应向正反应进行，则一定有v（正）＞v（逆），C正确；达到平衡状态时，压强和温度成正比例关系，则pB＝pD＜pC，D错误。

21.常温下，在体积为2L的密闭容器中，气态物质A、B、C的物质的量n（mo1）随时间t的变化如图1所示。

已知达平衡后，降低温度，A的转化率将增大。

（1）根据图1数据，写出该反应的化学方程式_____________________；此反应的平衡常数表达式K=______________。

从反应开始到达第一次平衡时的平均反应速率v（A）为_________。

（2）在5～7min内，若K值不变，则此处曲线变化的原因是________________。

（3）图2表示此反应的反应速率v和时间t的关系。

各阶段的平衡常数如下表所示：

t2～t3

t4～t5

t5～t6

t7～t8

K1

K2

K3

K4

根据图2判断，在t3和t6时刻改变的外界条件分别是__________和____________；

K1、K2、K3、K4由大到小排序为______________________________。

平衡时A的转化率最大的一段时间是____________。

解：

（1）A+2B

2C

0.05mol·L-1·min-1

（2）加压

（3）升温减压K1﹥K2=K3=K4t2～t3

【解析】

（1）由图1可知，A、B为反应物，C为生产物，且最后A、B的物质的量不为0，为可逆反应，3min时△n（A）：

△n（B）：

△n（C）=（1-0.7）mol：

（1-0.4）mol：

0.6mol=1：

2：

2，物质的量之比等于化学计量数之比，所以反应方程式为A+2B

2C；平衡常数为生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，所以k=

；从反应开始到达第一次平衡时的平均速率v（A）=

=0.05mol/（L•min）；

（2）K值不变，温度不变，由图1可知，5min时各组分的物质的量不变，且平衡向正反应移动，只能改变压强，由反应为前后气体体积减小的反应，故应增大压强；

（3）降低温度，A的转化率将增大，反应向正反应进行，所以正反应为放热反应，该反应为前后气体体积减小的反应；t3时刻，正逆反应速率都增大，且逆反应速率变化大，平衡向逆反应移动，应为升高温度，所以K1＞K2；t6时刻，正逆反应速率都减小，且正反应速率变化大，平衡向逆反应移动；应为降低压强，所以K3=K4；t5～t6正逆速率都增大，平衡不移动，应是使用催化剂，k不变，所以K2=K3，所以K1＞K2=K3=K4，所以t2～t3段A的转化率最高。