化学平衡图像分析设计
广州市第四十七中学 陈曼升
[复习背景分析]
有关化学平衡的图像试题涉及知识面广，灵活性大。题目大多注重对知识综合应用能力和分析判断能力的考查，是考查学生能力的常见题。考查的图像主要有三类；第一类，是化学平衡建立过程中有关量随时间的变化图像；第二类，是平衡移动原理的应用或它的逆向思维图像；第三类，是反应物或生成物物质的量（或浓度或质量分数）与时间关系的图像，此类图像既要考虑反应速率的大小，又要考虑化学平衡移动、反应物的转化。由于化学平衡图像将数字知识和化学平衡理论融为一体，它正体现“3＋X”考试要求中学各学科间渗透、综合的这一精神，尽管近几年这类试题不多，但在“3＋X”的理科综合测试中要引起足够重视。
[教学目的] 1．总结有关化学平衡图像的知识规律。
2．熟悉解化学平衡图像题的步骤。
[教学过程]
一、三种类型化学平衡图像题的解析
1．化学平衡建立的过程曲线图
【例1】1999年武汉测试题 600℃时，A、B、C三种气体在密闭容器中浓度的变化情况如图1所示，仅从图上分析不能得出有关A的结论的是（ ）。
A．A是反应物
B．前4minA是分解速率是0.1mol·（L·min）-1 C．4min后，若升高温度，A的转化率增大。 D．4min后，若增大压强，A的转化率减小。
解析 本题的关键是确定化学反应方程式，然后由方程
式的特点根据平衡移动理论判断温度、压强对A物质转化率的影响。
因A逐渐减少，B、C逐渐增多，所以A是反应物，B、C是生成物，A项正确。
?c(A)(0.8?0.4)mol?L?1?? 根据速率的定义式可知A物质的分解速率v(A)??t4min0.1mol·（L·min）－1，B项正确。由图示可知，A物质在4min时浓度不再变化，
说明A没有完全分解，这一反应为可逆反应，由A、B、C三种气体的浓度变化量之比0.4:0.4:0.2＝2:2:1可知，反应的化学方程式为 2A 2B＋C，故加压时平衡向左移动，A的转化率减少，D项正确。但由题给信息不能确定该反应是吸热还是放热，故升高温度，A是转化率无法确定。 答案 （C）
说明 确定化学反应方程式的方法是：
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（1）反应物和生成物的确定。反应物物质的量、质量、浓度等随反应的进行不断减少；生成生的上述量随反应的进行不断增加。
（2）反应方程式aA+bB cC+dD各物质化学计量数的确定。 A : b : c : d
＝Δn(A): Δn(B): Δn(C):Δn(D)（物质的变量的变化量之比） ＝Δn(A): Δc(B): Δc(C):Δn(D)（物质的量浓度的变化之比） ＝v(A):v(B):v(C):v(D)（反应速率之比）
2．由化学反应方程式的特点，根据平衡移动原理，判断有关图像的正误，即平衡移动原理的应用。
【例2】1991年全国高考试题 反应X（气）＋3Y（气） 2Z（气）＋热量，在不同温度、不同压强（p1＞p2）下，达到平衡时，混合气体中Z的质量分数随温度变化的曲线应为（ ）。
解析 可逆反应X（气）＋3Y（气） 2Z（气）+Q的特点是：气体体积缩小的放热反应。根据化学平衡移动大原理：①压强不变时温度升高，平衡向逆反应方向移动，则Z％减少，故可排除A、B；②温度不变时压强增大，平衡向正反方向移动，则Z%应增大，故可排除D。答案 （C）
说明 解答此类图像题，关键在于能“译”出图像的化学含义，然后由方程式的特点结合平衡移动原理进行筛选。由于平衡移动原理只适用“单因素”改变，故分析时应“定一议二”，即图像中有三个变量时，先固定一个量去讨论另两个量的关系，如等压线、等温线等。
【例3】2000年济南测试题 图3表示外界条件（温度、压强）的变化对下列反应的影响L（固）＋G（气） 2R（气）－Q，在图中，Y轴是指（ ）。
A．衡混合气中R的体积分数 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 本例是平衡移动原理应用的逆向思维题，解题时首先要译出曲线中有关量的变化规律或化学含义，然后结合化学反应方程式运用平衡移动理论分析判断。
该题曲线反映的是温度、压强与Y之间的关系，图中三条曲线均为等压线。 由题给图像可归纳出：①温度升高时，Y值减少，②压强增大时，Y值增大。本题给出的反应是一个气体体积增大的吸热反应，因此，当温度升高时，平衡向右移动，G和L的转化率均增大，R的体积分数增大，G的体积分数减少；而当压强增大时，平衡向左移动，G和L的转化率均减小，R的体积分数减小，G的体积分数增大。对照曲线中反映的规律（归纳的结论），即可发现，Y值与混合气
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中G的体积分数变化规律一致，从而确定正确答案为B。答案 （B）
说明 解答化学平衡图像题的方法思路是：先看懂图像，然后由方程式依据化学平衡的变化规律进行综合分析推理判断。（本题也可结合方程式将选项和图像进行逐一对照得解）
3．化学平衡综合应用图像 【例4】2000年北京测试题 已知某可逆反应aA(气)+bB（气） cC（气）+Q在密闭容器中进行，在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，混合气中B的质量分数（wB）与反应时间（t）的关系如图4所示。下列判断正确的是（ ）。
A.T1
解析 本题是化学平衡移动的综合应用图像，其特点是根据题给曲线图像，判断外界条件及可逆反应方程式中有关量相对大小，实质仍属逆向思维。解题时，既要考虑反应速率的快慢（拐点出现的先后）又要考虑化学平衡移动。
由（T1,P1）和（T1,P2）两支曲线可知，等温（T1）下，压强为P2时达到平衡所需时间短，即反应速率快，所以P2>P1，且压强越大，wB越大，则a+b
说明 解化学平衡图像题应特别注意： ①“定一议二”，即图像中出现三个量时，应先确定一个恒量以讨论两个量的变化关系，本题可从图像中直接分解出两组“等温线”、“等压线”以“定一议二”。
②“先拐先平”，即曲线中先出现拐点，则该曲线所示条件下先出现平衡，该曲线所示温度或压强较大。
二、考点知识网络建构
1．有关化学平衡图像的知识规律
（1）对有气体参加的可逆反应，在温度相同的情况下，压强越大，到达平衡所需的时间越短；在压强相同情况下，温度越高，到达平衡所需的时间越短。
（2）使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率，改变到达平衡所需时间，但不影响化学平衡移动。
（3）同一反应中，末达平衡前，同一段时间间隔内，高温时（其他条件相同）生成物含量总比低温时生成物含量大；高压时（其他条件相同）生成物的含量总比低压时生成物的含量大。
（4）平衡向正反应方向移动，生成物的物质的量增加，但生成物的浓度、质量分数以及反应物的转化率不一定增加。
2．解化学平衡图像题三步曲
（1）看懂图像：看图像要五看。一看面，即看清横坐标和纵坐标；二看线，即看线的走向、变化趋势；三看点，即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等；四看要不要作辅助线、如等温线、等压线；五看定量图像中有关量的多少。
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（2）联想规律：联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 （3）推理判断：结合题中给定的化学反应和图像中的相关信息，根据有关知识规律分析作出判断。
三、综合能力训练
1．反应2X（气）＋Y（气） 2Z（气）＋热量，在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，产物Z的物质的量n（z）与反应时间t的关系如图所示。下述判断正确的是（ ）
（A）T1＜T2， p1＜p2 （B）T1＜T2， p1＞p2 （C）T1＞T2， p1＞p2 （D）T1＞T2， P1＜P2
2．在某容积一定的密闭容器，可逆反应A（气）＋B（气） xC（气）＋Q，符合下列图像（I）所示关系，由此推断对图（II）的正确说法是（ ）
（A）p3＞p4，Y轴表示A的转化率 （B）p3＜p4，Y轴表示B的百分含量 （C）p3＞p4，Y轴表示混合气体的密度
（D）p3＞p4，Y轴表示混合气体的平均摩尔质量
3．可逆反应aA（气）＋bB（气） cC（气）＋dD（气）＋Q如图所示，下列叙述正确的是（ ）
（A）p1＜p2，a+b＜c+d，T1＜T2，Q＜0 （B）p1＞p2，a+b＞c+d，T1＞T2，Q＞0 （C）p1＜p2，a+b＞c+d，T1＞T2，Q＜0 （D）以上答案均不对
参考答案 1．C 2．AD 3．A
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