化学平衡图像解题策略探究

张世华

摘要：化学平衡图像反应了平衡体系中各组成成分在反应过程中的浓度、反应速率随时间的变化规律，以及物质的平衡浓度（c）或反应物的转化率（α）随温度（T）或压强（p）的变化规律，以及其它一些化学量为函数随另一个为自变量的化学量的变化而变化.这类问题渗透着数学中的函数思想、解析几何思想，应用数形结合才能解决问题.

关键词：平衡；图像；方法

解决化学平衡图像问题的一般步骤是：

解题过程中要把握这几个技巧

（1）先拐先平：在含量（转化率）—时间曲线中，先出现拐点的先达到平衡，说明该曲线反应速率快，表示温度较高、有催化剂、压强较大等.

（2）定一议二：当图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，有时还需要作辅助线.

（3）三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v正、v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向.

一、浓度—时间图像问题

例1已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2（g）N2O4（g）（正反应为放热反应）.现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1 L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图所示，回答下列问题：

（1）图中共有两条曲线X和Y，其中曲线表示NO2浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是.

（2）前10 min内用NO2表示的化学反应速率v（NO2）=mol·L-1·min-1；反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是

.

（3）若要达到与最后相同的化学平衡状态，在25 min时还可以采取的措施是.

A.加入催化剂B.缩小容器体积

C.升高温度D.加入一定量的N2O4

解析：

（1）曲线X在0～10 min达到平衡时浓度变化了04 mol·L-1，而曲线Y在0～10 min达到平衡时变化了0.2 mol·L-1，所以可得X曲线为NO2的浓度变化曲线；达到平衡时浓度不再随时间而发生变化，所以b、d点均表示反应已达到平衡状态.

（2）NO2在0～10 min达到平衡时浓度变化了0.4 mol·L-1，所以用NO2表示的反应速率为004 mol·L-1·min-1；而在25 min 时，NO2的浓度由06 mol·L-1突变为10 mol·L-1，而N2O4的浓度在25 min时没有发生改变，所以可得此时改变的条件是向容器中加入了04 mol NO2.

（3）加入NO2后平衡正向移动，所以若要达到与最后相同的化学平衡状态，还可通过增大压强（缩小容器体积），使平衡也同样正向移动；或者采取降低温度的方法，使平衡正向移动；也可以向容器中充入一定量N2O4，因为这样相当于增大容器中气体的压强，使得NO2的转化率提高，即达到与最后的平衡相同的平衡状态.即选BD

点评浓度—时间图像能说明平衡体系中各组分在反应过程中的浓度变化情况，解该类图像题要注意各物质曲线出现折点（达到平衡）的时刻相同，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系.

二、速率、平衡综合图像问题

例2下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像和实验结论表达均正确的（）是

A.①是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应ΔH<0

B.②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像

C.③是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像，a是使用催化剂时的曲线

D.④是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像，压强p1>p2

解析根据图像①，升高温度，平衡正向移动，正反应ΔH>0，A错；②反应实质是Fe3++3SCN-Fe（SCN）3，K+和Cl-不参加化学反应，KCl浓度增大不影响化学平衡，B错；③使用催化剂，反应速率加快，先达到平衡，C正确；④此反应为反应前后气体物质的量不变的化学反应，改变压强不影响平衡状态，即不影响A的转化率，且由于不断加入B，A的转化率增大，D错.

点评引起反应速率变化的因素较多，可能是吸放热引起的温度变化，也可能是使用催化剂等等，因此要抓住各阶段的主要矛盾，认真分析.

三、含量（转化率）—时间—温度（压强）图像

例3密闭容器中进行的可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，混合气体中B的质量分数w（B）与反应时间（t）的关系如图所示.下列正确的是（）

A.T1c，正反应为吸热反应

B.T1>T2，p1

C.T1p2，a+b

D.T1>T2，p1>p2，a+b>c，正反应为放热反应

解析由（T1，p1）和（T1，p2）两条曲线可以看出：①温度相同（T1），但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2>p1；②压强较大（即压强为p2）时对应的w（B）较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a+bT2；②温度较高（即温度为T1）时对应的w（B）较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应.所选答案为B

点评当图像中有三个变量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系，这叫做“定一议二”.解答该题要综合运用“定一议二”和“先拐先平”的原则.

四、恒温线（或恒压线）图像

例4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（）

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，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系.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；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，说明正反应是体积缩小的反应，即m+n>p+q.选D

点评恒温线（或恒压线）图像要抓住常见类型，准确分类，具体掌握，要运用“定一议二”的原则，定压强，讨论转化率与温度的关系，定温度，讨论压强与转化率的关系.

参考文献：

[1]徐文华.元素推断题知识归纳及其应用[J].新高考（物理化学生物），2007（03）：43-44.

[2]高淑平.推断元素位置和名称的技巧和方法[J].高中数理化，2009（04）：51-52.