化学反应速率与化学平衡 (下)
教学内容
1.化学平衡图象的特征分析
2.化学平衡问题研究的重要思维方
3.有关转化率的判断计算
二、学习指导
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（一）化学平衡的图象问题研究1. 作用：化学反应速率和化学平衡的有关理论具有一定的抽象性，.运用各种图象能直观地反映可逆反应的变化规律及特点，.能从定性和定量两方面来分析和研究变化的因素、方向和程度.
2.方法：
(1)注重纵坐标和横坐标所对应的物理量.,只要其中一个物理量改变，就可能导致图象的改变.
例如 对一可逆反应从起始到达平衡，某反应物的A的百分含量)、A的转化率aA分别对时间作图，曲线正好相反.
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t1 t
A的百分含量与时间关系 A的转化率与时间关系
（2）弄清纵坐标和横坐标两种物理量之间的相互关系。.作图或析图时要注意变化的方向、趋势、程度，.如考虑是直线还是曲线？是上升还是下降？到一定时是否会不再改变？若是两条或两条以上的直线，斜率是否相同？若是两曲线，它们的曲率是否相等？……这一系列的问题必须思考清楚。.
（3）抓住关键的点：如原点、最高点、最低点、转折点（拐点）、交点等.。同样有一系列问题值得去好好思考，如该不该通过原点？有没有最高（或最低）点？为何有转折点、交点等？
3.图象类型
（1）横坐标——时间（t）
纵坐标——反应速率（v） 或某物质浓度（C）或某成分的百分含量（A%）
或某反应物的转化率（aA）
特点：
①可逆反应从非平衡到达平衡以前，v、C、A% 、aA均随时间（t）变化，到达平衡后，则不随时间而改变.。图象中一定将出现平行于横坐标的直线，简称“平台”.
②出现转折“平台”的先后取决于达到平衡所需要的时间.而时间的长短又取决于反应速率的大小.
温度（T）一定，压强（P）越大，V正、V逆越大，t越小
压强（P）一定，温度（T）越大，V正、V逆越大，t越小
T、P一定，使用正催化剂后V正、V逆均增大，t缩小.
③“平台”的相对高低，则由外界条件对平衡的影响来决定.“平台”越高，说明条件越有利于纵坐标对应物理量的提高.反之，则不利.
故可根据图象特点来分析可逆反应特点.
例1 已知某可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋Q在密闭容器中进行反应，测得在不同时间t、温度T和压强P与反应物B在混合气中的百
分含量B%的关系曲线如图所示.
A.T1＜T2,P1＞P2,m＋n＞P,Q＜0
B.T1＞ T2,P2＞P1,m＋n＜P,Q＜0
C.T2＞ T1,P2＞P1,m＋n＜P,Q＜0
D.T1＞ T2,P2＞P1,m＋n＞P,Q＞0
解析：①根据达到平衡的时间长短,可断定
T2＜T1,P2＞P1
②根据“平台”高低，可断定
低温有利于B%增大，说明逆反应是放热反应，即正反应为吸热，Q＜0
高压有利．B%增大,说明增大压强,平衡逆移，故m＋n＜P.
由此可知，本题答案：B.
例2 如图所示,a曲线表示一定条件下可逆反
应:X(g)＋Y(g) 2Z(g)＋W(s)＋Q的反应过程中X
的转化率和时间的关系.若使a曲线变为b曲线,可
采取的措施是
[ ]
A.加入催化剂 B.增大Y的浓度
C.降低温度 D.增大体系压强
解析:①达平衡所需时间b＜a
正逆反应速率Ｖb ＞Ｖa 
②改变条件后ax不变
平衡不移动
③该可逆反应ΔVg＝0
可加催化剂或加压
答案:B、D.
在反应速率（v）－时间（t）图象中，在保持平衡的某时刻t1改变某一条件前后，V正、V逆的变化有两种：
V正、V逆同时突破——温度、压强、催化剂的影响
V正、V逆之一渐变——一种成分浓度的改变
现图示如下：
图
改变条件
增加反应物浓度
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降低生成物浓度
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（5）在浓度C－时间t图象中
改变温度瞬间，各物浓度不变，故平衡虽破坏，但各物质的浓度变化均连续.
改变压强瞬间，各物质浓度（气体）均突变.加压——突增，减压——突减.
改变某一成分浓度时，该成分浓度突变，其它物质不变，故变化是连续的.
例 3. 可逆反应N2＋3H2 2NH3＋Q,从反应开始经t1秒达平衡状态，因条件改变，平衡在t2秒时发生移动，在t3秒时，又达到新的平衡状态.试根据t2－t3秒曲线判断，下列图1、图2所表示的平衡移动方向和变化条件各是什么？
图1
图2
解析 图1中t2－t3曲线与原来连续变化，说明只可能改为变温度引起.NH3浓度下降,H2浓度增大,说明平衡是逆向移动,故变化的条件是升温.
图2中 ,t2时改变条件前后NH3的浓度连续变化，而N2浓度突变，说明只能是增加N2浓度引起，平衡正向移动.
例 5.气态反应A＋B
C＋D,其它条件不变，在有催化剂条件(a)时和无催化剂条件(b)时的反应过程中,有关的量(纵坐标)随时间(横坐标)的变化情况错误的是[ ]
解析：使用催化剂，同等程度改变正逆反应速度，缩短达到平衡所需时间，但不改变平衡状态。故不论有无催化剂，达到平衡时同一成分的百分含量相同。所以选项A错C对。选项D中似乎达平衡所需时间长短合理，但使用催化剂，反应速率不但不增大，反而减小，显然不合理。选项B正确。本题正确选项：B、C
例6..2.右图为条件一定时,反应
2NO＋O2 2NO2＋Q(Q＞0)中NO的最大转
化率与温度变化关系曲线图,图中有A、B、C、D、
E五点，其中表示未达到平衡状态，且V正＜V逆的
点是[
]
A.B和C B.A和E
C.E
D.A和C
解析：当条件一定时，反应的最大转化率一定是达平衡状态时。该图像与初中所学的溶解度曲线很相似。A、D所在的曲线上所有的点均为平衡时的状
态。曲线上下的点均为非平衡时的状态。反应从非平衡自发达平衡。
从图中可看出，B、C所在状态的转化率小于该温度平衡时。说明反应正向正反应方向移动。
即V正＞V逆。而E所在状态的转化率大于该温度平衡时的，说明反应正向逆反应方向移动。
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(2)横标——温度T
纵标——百分含量A% 或转化率aA 或反应速率C
特点：①横坐标为T时，纵标对应的各物理量均随T变化而变化.
②若测得在不同温度下经过足够长时间达平衡时A%、αA、C均随T单调变化.
③若测得在不同温度下经过同一时间在某一时刻测得A%、αA、C随T变化而可能呈现先上升→达最高点→ 下降的变化趋势
例7． 下图表示外界条件（温度、压力）的变化对下列反应的影响.
L（s）＋G（g） 2R(g)－Q(吸热)
在图中Y轴是指
A.平衡混合气中R的质量分数
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 由图象可知:T↗,Y↓.
G%↓,R%↗.
由反应可知:T↗,平衡正移.
反应物α↗.
答案:B.
例5 在容积相同的五个密闭容器中分别放
入同量的A2和B2，在不同温度下同时任其发生
反应：A2（g）＋3B2(g)
2AB3（g），分别在
某一同时刻测得其中AB3所占的体积分数变化
如图所示.下列说法不正确的是 [ ]
A.正反应是放热反应
B.E、F二点尚未达到平衡
C.H、I二点尚未达到平衡
D.G、H、I三点可能已达平衡状态
解析 随着温度的升高反应速率加快.从G到H、I，AB3%所占的体积分数降低，能得出正反应是放热反应；E、F两点AB3%比G点低，原因是低温下反应速率慢，反应未达平衡状态.选C.
(二)解决化学平衡问题的重要思维方法
1.可逆反应“不为零”原则.
可逆性是化学平衡的前提，达到平衡时应是反应物和生成物共存的状态，每种物质的量不为零.
一般可用极限分析法推断. 即假设反应不可逆，则最多生成产物多少，有无反应物剩余，余多少.这样的极值点是不可能达到的，故可用确定某些范围或在范围中选择合适的量.
例3 在一定温度下将1 molCO和1mol水蒸气放在密闭容器中反应：CO＋H2O CO2＋H2,达平衡后测得CO2为0.6mol，再通入4mol水蒸气，达新平衡后CO2的物质的量可能是[ ]
A.0.6mol B.1mol C.0.8mol D.1.2mol
解析 加入H2O（g）平衡正移，n·CO2＞0.6mol但不可能任意增大,根据“不为零”原则，1molCO即使完全反应也只可能生成1molCO2，所以0.6mol＜nCO2＜1mol.答案Ｃ合适．
2.“一边倒”原则
可逆反应，在条件相同时（等温等容），若达到等同平衡，其初始状态必须能互变，从极限角度看，就是各物质的物质的量要相当.因此可以采用一边倒的原则来处理以下问题：
（1）化学平衡等同条件（等温等容）
aA(g)＋bB(g) cC(g)
①始 a b
0 平衡态Ⅰ
②始 0 0
c 平衡态Ⅱ
③始 x y
z 平衡态Ⅲ
为了使平衡Ⅲ ＝Ⅱ＝Ⅰ
根据“一边倒”原则，即可得
x＋
z＝a
＋
＝1
y＋
z＝b
＋＝1
例8 温度、催化剂不变，向某一固定体积的密闭容器内按下列各组物质的量加入H2、N2、NH3，反应达平衡时；氨气浓度最大的一组是[ ]
| A | B | C | D | |
| H2 | 6 | 1 | 3.5 | 5 |
| N2 | 2 | 0 | 1 | 1.5 |
| NH3 | 0 | 4 | 2 | 1 |
解析 2NH3 N2＋3H2.根据反应“一边倒”换算.
B 0 2 6＋1＝7
C 0 2 3＋3.5＝6.5
D 0 2 1.5＋5＝6.5
由此可知，符合题意的是B.
3.“过渡态”方法.
思路：相同倍数增加各种反应物的浓度，相当于增大体系压强，根据平衡移动方向来确定转化率的变化情况.
例9. .一真空密闭容器中盛有１molPCl5,加热到200℃时发生反应.PCl5(g) PCl3(g)＋Cl2(g),反应达到平衡时,PCl5所占体积百分数为M%.若在同一温度和同一容器中,最初投入的是2molPCl5
,反应达平衡时,PCl5所占体积百分数为N%,则M和N的正确关系是[ ]
A.M＞N B.M ＜N C.M＝N D.无法比较
解析：从１molPCl5
到2molPCl5投料，相当于增大体系压强，对该可逆反应而言，促使平衡逆移，反应达平衡时,PCl5所占体积百分数增大，故选B.
巩固练习
（一）选择
1．
如右图所示表示平衡混合物中x的百分含量
在不同的压强下，随湿度变化的情况，在下列平衡体
系中，x可以代表用下横线标明的物质（反应中各物
质为气态）的是（ ）
A．N2+2H2 2NH3△H＜0
B．H2+I2 2HI+△H＜0
C．2SO3 2SO2+O2△H＞0
D．4NH3+5O2 4NO+6H2O△H＜0
2． 在溶积固定的4L密闭容顺中，进行可逆反应：
X（气）+2Y（气） 2Z（气）并达到平衡，在此过
程中，以Y的浓度改变表示的反应速率υ(正)、υ(逆)
与时间t的关系如右图，如图中阴影部分面积表示（ ）
A．X的浓度的减少 B．Y的物质的量的减少
C．Z的浓度的增加 D．X的物质的量的减少
3．今有反应X(g)+Y(g) 2Z(g)+ △H＜0若反应
开始经t1秒后达到平衡，又经t2秒后，由于反应条件的
改变使平衡破坏，则t3时又达到平衡，如图表示，试分
析，以t2到t3秒曲线变化的原因因是（ ）
A．增大了X和Y的浓度
B．使用了催化剂
C．增加了反就体系的压强
D．升高了反应的湿度
4．可逆反应N2O5 N2O4+
O2△H＜0在t1时达到
平衡，然后在t2时开始加热，至一定湿度后停止加热并
增温，到t3时又建立平衡，下列各图解表示上述情况的是（ ）
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A B C D
5．可逆反应aX(气)+bY(气)
cZ(气)+dW(气) △H=Q
在压强P1、P2湿度T1、T2下，产物W 的质量与反应时间
t的关系如图。下列各项正确的是（ ）
A．P1＞P2
B．Q＜0
C．T1＞T2
D．c+d＞a+b
6．都符合两个图象的反应是（C%表法反应物质量分数，v表示速率，P表示压强，t表示时间）（ ）
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（1） （2）
A．N2O3(g) NO2(g)+NO(g)
△H＜0
B．2NO2(g)+H2O(1) 2HNO3(1)+NO(g)+
△H＜0
C．4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)
△H＜0
D．CO2(g)+C(s)
2CO(g) △H＞0
7．对于反应A(气)+2B(气) 2C(气) △H＜0，下面各图能正确反映在这一反应中，反应时间t，湿度T与平衡混合物中C的百分含量关系的是（ ）
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A B C D
8．在密闭容器中发生反应2SO2+O2 2SO2(气)，起始时SO2和O2分别为20mol和10mol，达到平衡时，SO2的转化率为80%，若从SO3开始进行反应，在相同的条件下，欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同，则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率分别为（ ）
A．10mol和10%
B．20mol和20%
C．20mol和40% D．30mol和80%
9．右图中，a曲线表示一定条件下可逆反应X(g)
+Y(g)
2Z(g)+W(s)+Q的反应过程，若使a曲线变
为b曲线，可采取的措施是（ ）
A．降低湿度 B．增大Y的浓度
C．加入催化剂 D．增大体系压强
10．在密闭容器中发生反应：aX(气)+bY(气) cZ(气)+dW(气)，反应达到平衡后，保持湿度不变，将气体压缩到原来的体积，当再次达到平衡时，W的浓度为原平衡的1.8倍，下列叙述中不正确的是（ ）
A．平衡向逆反应方向移动 B．a+b＜c+d
C．Z的体积分数增加 D．X的转化率下降
11．在等温、等容条件下有下列气体反应：2A(g)+2B(g)
C(g)+3D(g)。现分别从两条途径建立平衡：Ⅰ.A和B的起始浓度均为2mol·L—1；Ⅱ.C和D的起始浓度分别为2mol·L—1和6mol·L—1.下列叙述正确的是（ ）
A．Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时，体系内混合气体的体积分数相同
B．Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时，Ⅰ中A的转化率与Ⅱ中B的产率之和不为1
C．达到平衡时，Ⅰ途径的反应速率υ(A)等于Ⅱ途径的反应速率υ(A)
D．达平衡时，第Ⅰ条途径混合气体的密度为第Ⅱ条途径混合气体密度的1/2
12．对于可逆反应：A2(g)+3B2(g) 2AB3(g)+Q(Q＞0)，下列图像中正确的是（ ）
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（二）填空
13．在一固定容积的密闭容器中，1molHI气体建立如下平衡2HI H2(g)+I2(g)，此时
HI的转化率为25%，其它条件不变时再充入1molHI的气体，重新平衡后HI的转化率为
（ ）23%（填“＞”“＜”或“=”＝
14．对于吸热反应A(g)+B(g) C(g)+D(g) A的转化率与压强（P）和湿度（T）的关系如
图所示则T1、T2、T3的关系是___________.
15．在一定条件下，可逆反应A+B Mc的变化如右图所示，已知坐标表示在不同湿度和
压强下生成物C在混合物中的质量分数，p为反应在T2的湿度时达到平衡后向容器加压的变化
情况，问：
（1）湿度T1_________T2(填＜、＞或=＝.
（2）正反应是_______反应（填吸热或和热）.
（3）如果A、B、C均为气体，则m_______
2（填＜、＞或=＝
（4）当湿度和容积不变时，如在平衡体系中
加入一定量的某稀有气体，则体生活费的压强
_________，平衡______移动.
16．可逆反应2A(g)+B(g) nC(g)△H=Q，图甲为同温度不同压强时，混合气体中A的体积分数A%随反应时间变化的曲线；图乙为同一压强不同湿度时，混合气体中A的体积分数A%随反应时间变化的曲线试根据曲线确定
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甲 乙
（1）P1与P2关系___________，n______3（填＜、＞或=＝
（2）T1与T2的关系是____________，Q______0（填＜、＞或=＝
17．某化学反应2A B+D在四种不同条件下进行，B、D起始浓度为见反应物A的浓度(mol/L)B随反应时间（min）的变化情况如下表：
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序号 | 时 浓 间 度 湿度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| 1 | 800℃ | 1.0 | 0.80 | 0.67 | 0.57 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
| 2 | 800℃ | C2 | 0.60 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
| 3 | 800℃ | C3 | 0.92 | 0.75 | 0.63 | 0.60 | 0.60 | 0.60 |
| 4 | 820℃ | 1.0 | 0.40 | 0.25 | 0.20 | 0.20 | 0.20 | 0.20 |
实验根据上述数据，完成下列填空：
（1）在实验1，反应在10至20分钟时间内平衡速率为_________mol(L·min).
（2）在实验2，A的初始浓度C2=________mo/L，反应经20分钟就达到平衡，可推测实验2中还隐隐约约含的条件是_________________。
（3）设实验3的反应速率为V3，实验1的反应速率为V1，则V3________V1（填＞、=、＜＝，且C3_________1.0mol/L（填＞、=、＜＝
（4）比较实验4和实验1，可推测该反应是__________反应（选填吸热、放热）理由是
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附：巩固练习中的第18题
18．二氧化氮在加热条件下能够分解成一氧化氮和氧气。该反应进行到45秒时，达到平衡（NO2浓度约为0.0125mol/L）。右图中的曲线表示二氧化氮分解反应在前25秒内的反应进程。
（1） 请计算前20秒内氧气的平均生成速度：
（2） 若反应延续至70秒，请在图中用实线画出25秒至70秒的反应进程曲线。
（3） 若在反应开始时加入催化剂（其他条件都不变），请在图上用虚线画出加化剂后的反应进程曲线。
（4） 写出该反应的化学平衡常数表达式：____________
19．把N2和H2按1：1（物质的量之比）混合均匀后分成四等份，分别充入A、B、C、D四个装有铁触媒的真空密闭容器中（容积不变），在保持相同湿度的条件下，四个容器相继达到化学平衡状态，分析下表数据，回答下列问题：
| 容器代号 | A | B | C | D |
| 平衡时混合物平均式量 | 16 | 17 | ||
| 平衡时N2的转化率 | 20% | |||
| 平衡时H2的转化率 | 30% |
（1）平衡时，______________容器中NH3所占的比例最大。
（2）达到平衡时反应速率最小的容器是___________。
（3）四个容器的压强自小到大的排列次序是______________。
三、计算题
20．将N2和H2按一定比例混合，在相同状部下其密度是H2的3.6倍，取0.5mol该混合气体通入密闭容器内，使之发生反应，并在一定条件下达到平衡，已知反应达到平衡后容器内压强是要同条件下反应前压强的0.76倍。试求：
（1）反应前混合气体的N2和H2的体积比；
（2）达平衡时混合气体中氨的物质的量；
（3）平衡时N2的转化率。
参考答案
（一）1．D 2．C 3．D 4．CD 5．B 6．B 7．B 8．B 9．CD
10．C 11．AD 12．AC
（二）13．= 14．T1＞T2＞T3
15．（1）＞ （2）放热 （3）＞ （4）增大，不，
16．（1）P1＜P2，= （2）T1＜T2， ＞
17．（1）0.013 (2)1.0 ，催化剂
（3）＞，＞ （4）由吸热湿度升高时，
平衡向右移动
18．
（1）5.5×10-4mol/L-s（注：不写单位扣分）
（2）图中实践
（3）图中虚线
k=
19．（1）A （2）C （3）A＜D＜B＜C
三、20．（1）1 ：4 （2） 0.12mol （3）60%
．