化学平衡图象题总汇

文／张存学

　　 图象题是化学平衡中的常见题型，是勒沙特列原理等化学平衡知识在直角坐标系中的直观反映。同时，它又是化学平衡的重点、难点，学生的疑惑点、失分点。怎样解决有关图象问题呢?下面将举例讨论。
　一、图象题的一般解题思路
　　 这类题目是讨论自变量x（如时间、温度、压强等）与函数值y（如物质的量、浓度、质量分数、转化率）之间的定量或定性关系，因此，要运用数学方法解决此类题目。
　　1．分析纵横坐标及曲线表示的意义。
　　2.分析曲线的变化趋势与纵横坐标的关系。 
　　3.分析特殊点（起点、拐点、终点）及其含义。 
　 4.有两个以上变量时，分别讨论两个变量的关系，此时确定其他量为恒量。
二、图象题的类型 
 1．物质的量（或浓度）—时间图象

例1.某温度下，在体积为5Ｌ的容器中，Ａ、Ｂ、Ｃ三种物质物质的量随着时间变化的关系如图1所示，则该反应的化学方程式为_________，2ｓ内用Ａ的浓度变化和用Ｂ的浓度变化表示的平均反应速率分别为_________、_________。
[分析]这类题目是讨论同一时间段内各物质的变化量的比例关系，且要注意物质的量减少的为反应物，物质的量增多的为生成物。又因物质的量都不变时，反应物、生成物共存，故方程式要用“”表示。
[答案]2Ａ3Ｂ＋Ｃ；0．08ｍｏｌ／（Ｌ·s）；0．12ｍｏｌ／（Ｌ·s）。
2．速率—时间图象
例2.把除去氧化膜的镁条投入到盛有少量稀盐酸的试管中，发现氢气发生的速率变化情况如图2所示，其中ｔ_１～ｔ_２速率变化的主要原因是_________；ｔ_２～ｔ_３速率变化的主要原因是_________。

[分析]　这类题目是讨论速率受外界条件影响而变化的图象。因速率随时间延长先升高后降低，故速率要受反应过程中物质的浓度、温度（或压强）两种因素变化的影响。
[答案]反应是放热反应，温度升高使化学反应速率提高；盐酸物质的量浓度变小使化学反应速率降低。
例3.某温度下，在密闭容器里ＳＯ_２、Ｏ_２、ＳＯ_３三种气态物质建立化学平衡后，改变条件，对反应2ＳＯ_２＋Ｏ_２2ＳＯ_３（正反应放热）的正、逆反应速率的影响如图3所示。

　 ①加催化剂对速率影响的图象是（　　）。
　 ②升温对速率影响的图象是（　　）。
　 ③增大反应容器体积对速率影响的图象是（　　）。
　 ④增大Ｏ_２的浓度对速率影响的图象是（　　）。
 [分析]这类图象是讨论外界条件对化学平衡的影响。解决这类题目的关键是分析改变条件的瞬间，正、逆反应速率的变化及变化幅度。
[答案]①Ｃ　 ②Ａ　 ③Ｄ　 ④Ｂ
　 3.速率—压强（或温度）图象
例4.符合图象4的反应为（　　）。
　Ａ．Ｎ_２Ｏ_３（ｇ）ＮＯ_２（ｇ）＋ＮＯ（ｇ）
　Ｂ．3ＮＯ_２（ｇ）＋Ｈ_２Ｏ（l）2ＨＮＯ_３（l）＋ＮＯ（ｇ）
 Ｃ．4ＮＨ_３（ｇ）＋5Ｏ_２（ｇ）4ＮＯ（ｇ）＋6Ｈ_２Ｏ（ｇ）
　Ｄ．ＣＯ_２（ｇ）＋Ｃ（ｓ）2ＣＯ（ｇ）

[分析]此类图象中曲线的意义是外界条件（如温度、压强等）对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。
　答案　Ｂ
　4．转化率（或质量分数等）—压强、温度图象
　例5.有一化学平衡ｍＡ（ｇ）＋ｎＢ（ｇ）pＣ（ｇ）＋ｑＤ（ｇ），如图5所示是A的转化率同压强、温度的关系，分析图5可以得出的正确结论是（　　）。

　Ａ．正反应吸热，ｍ＋ｎ＞ｐ＋ｑ 
　Ｂ．正反应吸热，ｍ＋ｎ＜ｐ＋ｑ 
　Ｃ．正反应放热，ｍ＋ｎ＞ｐ＋ｑ 
　Ｄ．正反应放热，ｍ＋ｎ＜ｐ＋ｑ
　[分析]解决这类图象题目，采用“定一论二”，即把自变量（温度、压强）之一定为恒量，讨论另外两个变量的关系。
　答案　A
　 例6.ｍＡ（ｓ）＋ｎＢ（ｇ）ｑＣ（ｇ）（正反应为吸热反应）的可逆反应中，在恒温条件下，B的体积分数（Ｂ％）与压强（p）的关系如图6所示，有关叙述正确的是（　　）。
　Ａ．ｎ＜ｑ
　Ｂ．ｎ＞ｑ
　Ｃ．Ｘ点，ｖ_正＞ｖ_逆；Ｙ点，ｖ_正＜ｖ_逆
　Ｄ．Ｘ点比Ｙ点反应速率快

[分析]这类题目中曲线是表示“平衡”时，质量分数与压强（或温度）变化关系曲线。Ｘ、Ｙ点则未达平衡状态，反应要向“趋向于平衡状态方向”进行，以此判断某点ｖ_正、ｖ_逆的大小关系。比较Ｘ、Ｙ两点的速率快慢则依据压强的高低（或温度的高低）。
　 答案　Ａ、Ｃ
　例7.图7表示ｍＡ（ｇ）＋ｎＢ（ｇ）ｐＣ（ｇ）＋ｑＤ（ｇ）+Ｑ，在不同温度下经过一定时间混合体系中C的质量分数与温度Ｔ的关系；图8表示在一定条件下达到平衡（ｖ_正＝ｖ_逆）后ｔ时刻改变影响平衡的另一个条件重新建立新平衡的反应过程，判断该反应是（　　）。

　Ａ．ｍ＋ｎ＞ｐ＋ｑ　Ｑ＞0
　 Ｂ．ｍ＋ｎ＞ｐ＋ｑ　 Ｑ＜0
　 Ｃ．ｍ＋ｎ＜ｐ＋ｑ　 Ｑ＞0
　 Ｄ．ｍ＋ｎ＜ｐ＋ｑ　Ｑ＜0
[分析]图7中，生成物的质量分数受同种外界条件的影响呈现两种变化趋势，则这两种趋势一定是平衡前、后的两种情况，故最高点时刚好建立平衡，其后，才为外界条件对平衡的影响。
　答案 Ｃ
 5．质量分数—时间图象
　 例8.对于可逆反应ｍＡ（ｇ）＋ｎＢ（ｓ）ｐＣ（ｇ）＋ｑＤ（ｇ）反应过程中，其他条件不变时，产物Ｄ的质量分数Ｄ％与温度Ｔ或压强p的关系如图9所示，请判断下列说法正确的是（　 ）。
　 Ａ．降温，化学平衡向正反应方向移动
　Ｂ．使用催化剂可使D%有所增加
　Ｃ．化学方程式中气体的化学计量数ｍ＜ｐ＋ｑ
　Ｄ．B的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动
　[分析]这类图象的解题方法是“先拐先平”，即曲线先折拐的首先达到平衡，以此判断温度或压强的高低，再依据外界条件对平衡的影响确定答案。

　 答案　 A、C
　 以上是常见的几种平衡图象及一般解题思路，具体问题要注意综合、灵活地运用。
　 例9.反应2Ｘ（ｇ）＋Ｙ（ｇ）2Ｚ（ｇ）（正反应放热），在不同温度（Ｔ_１和Ｔ_２）及压强（p_１和p_２）下，产物Ｚ的物质的量（ｎ_２）与反应时间（ｔ）的关系如图10所示。下述判断正确的是（　）。