化学反应速率与化学平衡 (下)

教学内容

1.化学平衡图象的特征分析
2.化学平衡问题研究的重要思维方

3.有关转化率的判定计算

二、学习指导

t1 t

A的百分含量与时间关系 A的转化率与时间关系

（2）弄清纵坐标和横坐标两种物理量之间的相互关系。.作图或析图时要注重变化的方向、趋势、程度，.如考虑是直线还是曲线？是上升还是下降？到一定时是否会不再改变？若是两条或两条以上的直线，斜率是否相同？若是两曲线，它们的曲率是否相等？……这一系列的问题必须思考清楚。.
（3）抓住要害的点：如原点、最高点、最低点、转折点（拐点）、交点等.。同样有一系列问题值得去好好思考，如该不该通过原点？有没有最高（或最低）点？为何有转折点、交点等？

3.图象类型
（1）横坐标——时间（t）
纵坐标——反应速率（v） 或某物质浓度（C）或某成分的百分含量（A%）
或某反应物的转化率（aA）
特点：
①可逆反应从非平衡到达平衡以前，v、C、A% 、aA均随时间（t）变化，到达平衡后，则不随时间而改变.。图象中一定将出现平行于横坐标的直线，简称“平台”.
②出现转折“平台”的先后取决于达到平衡所需要的时间.而时间的长短又取决于反应速率的大小.
温度（T）一定，压强（P）越大，V正、V逆越大，t越小
压强（P）一定，温度（T）越大，V正、V逆越大，t越小
T、P一定，使用正催化剂后V正、V逆均增大，t缩小.
③“平台”的相对高低，则由外界条件对平衡的影响来决定.“平台”越高，说明条件越有利于纵坐标对应物理量的提高.反之，则不利.
故可根据图象特点来分析可逆反应特点.
例1 已知某可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋Q在密闭容器中进行反应，测得在不同时间t、温度T和压强P与反应物B在混合气中的百
分含量B%的关系曲线如图所示.
A.T1＜T2,P1＞P2,m＋n＞P,Q＜0
B.T1＞ T2,P2＞P1,m＋n＜P,Q＜0
C.T2＞ T1,P2＞P1,m＋n＜P,Q＜0
D.T1＞ T2,P2＞P1,m＋n＞P,Q＞0
解析：①根据达到平衡的时间长短,可断定
T2＜T1,P2＞P1
②根据“平台”高低，可断定
低温有利于B%增大，说明逆反应是放热反应，即正反应为吸热，Q＜0
高压有利．B%增大,说明增大压强,平衡逆移，故m＋n＜P.
由此可知，本题答案：B.

例2 如图所示,a曲线表示一定条件下可逆反
应:X(g)＋Y(g) 2Z(g)＋W(s)＋Q的反应过程中X
的转化率和时间的关系.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
解析:①达平衡所需时间b＜a
正逆反应速率Ｖb ＞Ｖa
②改变条件后ax不变
平衡不移动
③该可逆反应ΔVg＝0
可加催化剂或加压
答案:B、D.

在反应速率（v）－时间（t）图象中，在保持平衡的某时刻t1改变某一条件前后，V正、V逆的变化有两种：
V正、V逆同时突破——温度、压强、催化剂的影响
V正、V逆之一渐变——一种成分浓度的改变

现图示如下：
图 改变条件



增加反应物浓度

		降温或减压（Δng≠0）

			使用正催化剂或加压（Δng＝0）

（5）在浓度C－时间t图象中
改变温度瞬间，各物浓度不变，故平衡虽破坏，但各物质的浓度变化均连续.
改变压强瞬间，各物质浓度（气体）均突变.加压——突增，减压——突减.
改变某一成分浓度时，该成分浓度突变，其它物质不变，故变化是连续的.
例 3. 可逆反应N2＋3H2 2NH3＋Q,从反应开始经t1秒达平衡状态，因条件改变，平衡在t2秒时发生移动，在t3秒时，又达到新的平衡状态.试根据t2－t3秒曲线判定，下列图1、图2所表示的平衡移动方向和变化条件各是什么？

图1 图2

解析 图1中t2－t3曲线与原来连续变化，说明只可能改为变温度引起.NH3浓度下降,H2浓度增大,说明平衡是逆向移动,故变化的条件是升温.
图2中 ,t2时改变条件前后NH3­的浓度连续变化，而N2浓度突变，说明只能是增加N2浓度引起，平衡正向移动.
例 5.气态反应A＋B C＋D,其它条件不变，在有催化剂条件(a)时和无催化剂条件(b)时的反应过程中,有关的量(纵坐标)随时间(横坐标)的变化情况错误的是[ ]

解析：使用催化剂，同等程度改变正逆反应速度，缩短达到平衡所需时间，但不改变平衡状态。故不论有无催化剂，达到平衡时同一成分的百分含量相同。所以选项A错C对。选项D中似乎达平衡所需时间长短合理，但使用催化剂，反应速率不但不增大，反而减小，显然不合理。选项B正确。本题正确选项：B、C

例6..2.右图为条件一定时,反应
2NO＋O2 2NO2＋Q(Q＞0)中NO的最大转
化率与温度变化关系曲线图,图中有A、B、C、D、
E五点，其中表示未达到平衡状态，且V正＜V逆的
点是[ ]

A.B和C B.A和E
C.E D.A和C
解析：当条件一定时，反应的最大转化率一定是达平衡状态时。该图像与初中所学的溶解度曲线很相似。A、D所在的曲线上所有的点均为平衡时的状

态。曲线上下的点均为非平衡时的状态。反应从非平衡自发达平衡。

从图中可看出，B、C所在状态的转化率小于该温度平衡时。说明反应正向正反应方向移动。

即V正＞V逆。而E所在状态的转化率大于该温度平衡时的，说明反应正向逆反应方向移动。

(2)横标——温度T
纵标——百分含量A% 或转化率aA 或反应速率C
特点：①横坐标为T时，纵标对应的各物理量均随T变化而变化.
②若测得在不同温度下经过足够长时间达平衡时A%、αA、C均随T单调变化.

③若测得在不同温度下经过同一时间在某一时刻测得A%、αA、C随T变化而可能呈现先上升→达最高点→ 下降的变化趋势

例7． 下图表示外界条件（温度、压力）的变化对下列反应的影响.
L（s）＋G（g） 2R(g)－Q(吸热)
在图中Y轴是指

A.平衡混合气中R的质量分数
B.平衡混合气中G的体积分数
C.G的转化率
D.L的转化率

解析 由图象可知:T↗,Y↓. G%↓,R%↗.
由反应可知:T↗,平衡正移. 反应物α↗.
答案:B.

例5 在容积相同的五个密闭容器中分别放
入同量的A2和B2，在不同温度下同时任其发生
反应：A2（g）＋3B2(g) 2AB3（g），分别在
某一同时刻测得其中AB3所占的体积分数变化
如图所示.下列说法不正确的是 [ ]
A.正反应是放热反应
B.E、F二点尚未达到平衡
C.H、I二点尚未达到平衡
D.G、H、I三点可能已达平衡状态
解析 随着温度的升高反应速率加快.从G到H、I，AB3%所占的体积分数降低，能得出正反应是放热反应；E、F两点AB3%比G点低，原因是低温下反应速率慢，反应未达平衡状态.选C.

(二)解决化学平衡问题的重要思维方法
1.可逆反应“不为零”原则.
可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时应是反应物和生成物共存的状态，每种物质的量不为零.
一般可用极限分析法推断. 即假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，余多少.这样的极值点是不可能达到的，故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量.
例3 在一定温度下将1 molCO和1mol水蒸气放在密闭容器中反应：CO＋H2O CO2＋H2,达平衡后测得CO2为0.6mol，再通入4mol水蒸气，达新平衡后CO2的物质的量可能是[ ]
A.0.6mol B.1mol C.0.8mol D.1.2mol
解析 加入H2O（g）平衡正移，n·CO2＞0.6mol但不可能任意增大,根据“不为零”原则，1molCO即使完全反应也只可能生成1molCO2，所以0.6mol＜nCO2＜1mol.答案Ｃ合适．
2.“一边倒”原则
可逆反应，在条件相同时（等温等容），若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当.因此可以采用一边倒的原则来处理以下问题：
（1）化学平衡等同条件（等温等容）
aA(g)＋bB(g) cC(g)
①始 a b 0 平衡态Ⅰ
②始 0 0 c 平衡态Ⅱ
③始 x y z 平衡态Ⅲ
为了使平衡Ⅲ ＝Ⅱ＝Ⅰ
根据“一边倒”原则，即可得
x＋ z＝a ＋ ＝1
y＋ z＝b ＋ ＝1

例8 温度、催化剂不变，向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入H2、N2、NH3，反应达平衡时；氨气浓度最大的一组是[ ]

A

B

C

D

H2

6

1

3.5

5

N2

2

0

1

1.5

NH3

0

4

2

1