微课30 化学平衡与图像
1. 浓度对化学平衡的影响
2. 压强对化学平衡的影响 对于反应mA(g)+nB(g)像对应图3、图4。
pC(g)+qD(g)，若m+n>p+q，则图像对应图1、图2；若m+n=p+q，则图
图1 图2 图3 图4 说明：①改变压强，相当于改变体积，也就相当于改变浓度，所以平衡发生移动。
②若反应前后气体体积无变化，改变压强，能同时改变正、逆反应速率，v(正)=v(逆)，平衡不移动。如H2(g)+I2(g)
2HI(g)。
③压强变化是指平衡混合物体积变化而引起的总压变化。若平衡混合物的体积不变，而加入“惰性气体”，虽然总压强变化了，但平衡混合物的浓度仍不变，反应速率不变，平衡不移动；若保持总压强不变加入“惰性气体”，此时增大了体系体积，这就相当于降低了平衡体系的压强，平衡向气体体积增大的方向移动。
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3. 温度对化学平衡的影响
在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。
注意：①升高温度，不管是吸热还是放热方向，反应速率均增大，但吸热方向速率增大的倍数大于放热方向速率增大的倍数，使v(吸热)> v(放热)，故平衡向吸热方向移动。
②只要是升高温度，新平衡状态的速率值一定大于原平衡状态的速率值；反之则小。v-t图像(以N2+3H2
2NH3 ΔH<0为例)
4. 催化剂对化学平衡的影响
催化剂对化学平衡移动无影响，v-t图像(以N2+3H2
2NH3为例)
微课31 陌生化学平衡的图像(举例说明)
1. 根据图像选择反应最佳条件
(1)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。主反应：2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)
副反应：CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)
n(Mn)观察图1回答问题：催化剂中n(Cu)约为 时最有利于二甲醚的合成。
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图像分析：分清主次反应，主反应相关曲线先增后减，非常明显的拐点，选择性和转化率最高最有利于合成，所以答案是2.0。
(2)氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应：2NH3(g)+CO2(g)
CO(NH2)2(l)+H2O(g)。
n(NH3)n(H2O)n(CO2)] 和水碳比b[n(CO2)]时二氧化碳转化率(α)。
图2为合成塔中不同氨碳比a [
b宜控制在 (填字母)范围内。
A. 0.6~0.7 B. 1~1.1 C. 1.5~1.6
a宜控制在4.0左右，理由是 。
图1 图2
图像分析：控制变量，作垂直于横轴的一条直线交三条曲线于三点，转化率越高越好，所以选择A。选择最佳氨碳比，可看最上面曲线的走势，整体增加，曲线先陡后平(略上升)，依然选择拐点，当氨碳比大于4.0时，增大氨气的量CO2转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比太小，CO2转化率低。
2. 根据图像结合相关原理解释某种现象产生的原因
(1)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图3所示。250300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 。
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图3 图4 图5
图像分析：两根曲线注意看清每个曲线对应的条件，分析两个量之间内在的联系。这里涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，弄清影响因素即可。所以250300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。
(2)已知H2S高温热分解制H2的反应为2H2S(g)
2H2(g)+S2(g)。
-1
在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验。以H2S的起始浓度均为c mol·L
测定H2S的转化率，结果如图4所示。图中a为H2S的平衡转化率与温度的关系曲线，b曲线表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因： 。
图像分析：弄清两根曲线表示的含义，温度低时，H2S转化率相差较大，温度高时，H2S转化率几乎相等。说明温度高时，在该段时间里已经达到平衡，因而原因可以表示为：温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，故曲线b向曲线a靠近。
(3)6NO(g)+4NH3(g)
5N2(g)+6H2O(g)ΔH=-1 807.0 kJ·mol；NO和NH3在Ag2O催化剂表
-1
面的反应活性随温度的变化曲线见图5。
随着反应温度的进一步升高，在有氧的条件下NO的转化率明显下降的可能原因是 。
图像分析：可逆反应转化率的变化一般可以从平衡移动的角度去分析，该反应是放热反应，升高温度反应更有利于向逆反应方向进行。
3. 根据图像推断化学方程式及相关信息
(1)为了减少空气中的CO2，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常用(NH4)2CO3，反应为(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)
2NH4HCO3(aq)ΔH。为研究温度对
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(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，其关系如图6，则ΔH (填“>”、“=”或“<”)0。
图6 图7
图像分析：根据可逆反应的特征，准确确定平衡点。温度越高反应速率越快，达到平衡所需的时间越短，在相等时间内，CO2浓度最低的点应该是平衡点。T3往后，温度升高，CO2浓度增大，平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热。
(2)NO直接催化分解(生成N2与O2)也是一种脱硝途径。在不同条件下，NO的分解产物不同。在高压下，NO在40 ℃下分解生成两种化合物，体系中各组分物质的量随时间变化曲线如图7所示。写出Y和Z的化学式： 。
图像分析：根据题意结合图像可知，3 mol NO分解后得到1 mol Y和1 mol Z(Y和Z均为氮的氧化物)，故Y和Z分别为N2O和NO2。
【举题说法】
【例题3】 (2015·新课标Ⅱ卷节选)甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料。利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂的作用下合成甲醇，发生的主要反应如下：
①CO(g)+2H2(g)②CO2(g)+3H2(g)③CO2(g)+H2(g)回答下列问题：
(1)反应①的化学平衡常数K的表达式为 ；图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母)，其判断理由是 。
CH3OH(g) ΔH1=-99 kJ·mol
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CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58 kJ·molCO(g)+H2O(g) ΔH3=+41 kJ·mol
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