高中化学平衡图象题的解题策略分析

◇ 江西 刘小云 谢文发

化学反应达到平衡状态或者是即将达到平衡状态的图象分析题目是高中化学课程的一个重要知识点,对于学生而言也是一个难度比较大的知识点,很多学生面对化学图象分析类题目,会感觉难度很大,不知道从何处着手解决这一类题目．化学平衡类题目在考试中占的比重和分值比较大,所以高中化学教师在讲解习题课的时候,应侧重于讲解化学平衡的图象．化学平衡图象的相关题目主要分为：速度—时间图象、转化率(含量)—时间—温度(压强)图象等．在解题时首先要看反应图象,其次要找化学反应规律,最后依据题目已知条件做出判断．

1 化学平衡图象的类型

1.1 化学反应速率—时间图象

1)解题方法总结

在解题过程中,教师要引导学生分清楚正反应和逆反应,并且根据图象得出哪个反应速率是突变,哪个反应速率是渐变,能够熟练、正确判断化学平衡的移动方向．熟记温度、压强、催化剂等外界因素对化学反应速率的影响．

2)典型的速度—时间图象分析(如图1)

图1

Ⅰ．在第一个化学反应图象中,通过速度变化的图象可以得到v′正是突变的,v′逆是渐变的,且化学反应速率v′正＞v′逆,由此可以得到该化学反应的反应物浓度变大,从而使得v′正突变,最终导致化学反应向正反应方向移动．

Ⅱ．通过分析第二个化学反应图象可以得到v′正和v′逆突然变小,并且化学反应速率的大小关系是v′正＞v′逆,这说明化学平衡是向正反应方向移动的,从而可以推测出该化学反应的正反应方向可能是放热反应或者是气体总体积增大的反应．

Ⅲ．从第三个图象中的速率变化可以得出：v′正和v′逆都突然加快并且增大程度是相同的,这可以说明该化学反应平衡没有发生移动,而导致化学反应速率加快的原因可能是使用了催化剂,也可能是对反应前后气体体积不发生变化的情况下,压缩化学反应中的气体体积所导致的．

1.2 转化率(含量)—时间—温度(压强)的图象

1)解题方法总结

在解题过程中,首先要仔细观察图象的拐点,首先出现拐点的化学反应意味着先达到平衡状态．

2)典型的图象分析(如图2)

图2

Ⅰ．通过分析化学反应中的温度变化可以得出T2＞T1,从而判断该反应的正反应方向是放热反应,并且当温度升高时,平衡向逆反应方向移动．

Ⅱ．从图象中可以得到化学反应中压强之间的大小关系：p2＞p1,A的转化率减小,这说明正反应方向是气体体积增大的化学反应,并且随着压强的增大,化学反应的平衡向逆反应方向移动．

Ⅲ．分析图象可知：a、b两个化学反应的生成物C的百分含量是相同的,说明此时化学反应的平衡状态是不发生变化的,然后通过观察拐点的先后顺序可以得到a的化学反应速率大于b的,说明化学反应a可能使用了催化剂．

2 化学反应平衡问题的典型例题分析

例1如图3所示,曲线a表示在一定条件下发生的可逆反应：X(g)＋Y(g)⇌2 Z(g)＋W(s)＋Q：反应过程中X的转化率和时间的关系如图3所示．若使曲线a变为曲线b可采取的措施是( )．

图3

A．加入催化剂

B．增大Y的浓度

C．降低反应速度

D．减小体系压强

解析

通过分析图象可以得到,a、b两个化学反应最终达到平衡的转化率是相同的,由曲线a变为曲线b,化学反应的拐点提前了,说明化学反应的速率加快了,导致化学反应速率加快的原因是使用了催化剂．选项A是正确的．

例2如图4表示化学反应N2＋3 H2⇌2 NH3中某些量随时间变化的情况,这是一个可逆的化学反应,该化学反应在t1时刻达到化学平衡状态,现在改变反应条件,化学平衡状态在t2时刻发生移动,在t3时刻又达到新的平衡状态．根据曲线分析图中表示的平衡移动方向和变化条件各是什么．

图4

解析

通过分析t2～t3时间段内化学反应的反应物和生成物之间的浓度变化可以得出NH3的浓度减小,所以化学反应向逆反应方向移动,又因为该反应是放热反应,则温度升高时,化学反应向逆反应方向移动．

通过以上列举的化学反应的典型图象,可以给我们一些解决化学平衡问题的思路和技巧,但是仍然需要学生多做题、多总结．