張世華

摘要：化學(xué)平衡圖像反應(yīng)了平衡體系中各組成成分在反應(yīng)過程中的濃度、反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化規(guī)律，以及物質(zhì)的平衡濃度（c）或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率（α）隨溫度（T）或壓強(qiáng)（p）的變化規(guī)律，以及其它一些化學(xué)量為函數(shù)隨另一個(gè)為自變量的化學(xué)量的變化而變化.這類問題滲透著數(shù)學(xué)中的函數(shù)思想、解析幾何思想，應(yīng)用數(shù)形結(jié)合才能解決問題.

關(guān)鍵詞：平衡；圖像；方法

解決化學(xué)平衡圖像問題的一般步驟是：

解題過程中要把握這幾個(gè)技巧

（1）先拐先平：在含量（轉(zhuǎn)化率）—時(shí)間曲線中，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的先達(dá)到平衡，說明該曲線反應(yīng)速率快，表示溫度較高、有催化劑、壓強(qiáng)較大等.

（2）定一議二：當(dāng)圖像中有三個(gè)量時(shí)，先確定一個(gè)量不變，再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系，有時(shí)還需要作輔助線.

（3）三步分析法：一看反應(yīng)速率是增大還是減??；二看v正、v逆的相對(duì)大小；三看化學(xué)平衡移動(dòng)的方向.

一、濃度—時(shí)間圖像問題

例1已知NO2和N2O4可以相互轉(zhuǎn)化：2NO2（g）N2O4（g）（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）.現(xiàn)將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入一體積為1 L的恒溫密閉容器中，反應(yīng)物濃度隨時(shí)間變化關(guān)系如圖所示，回答下列問題：

（1）圖中共有兩條曲線X和Y，其中曲線表示NO2濃度隨時(shí)間的變化；a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中，表示化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的點(diǎn)是.

（2）前10 min內(nèi)用NO2表示的化學(xué)反應(yīng)速率v（NO2）=mol·L-1·min-1；反應(yīng)進(jìn)行至25 min時(shí)，曲線發(fā)生變化的原因是

.

（3）若要達(dá)到與最后相同的化學(xué)平衡狀態(tài)，在25 min時(shí)還可以采取的措施是.

A.加入催化劑B.縮小容器體積

C.升高溫度D.加入一定量的N2O4

解析：

（1）曲線X在0～10 min達(dá)到平衡時(shí)濃度變化了04 mol·L-1，而曲線Y在0～10 min達(dá)到平衡時(shí)變化了0.2 mol·L-1，所以可得X曲線為NO2的濃度變化曲線；達(dá)到平衡時(shí)濃度不再隨時(shí)間而發(fā)生變化，所以b、d點(diǎn)均表示反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài).

（2）NO2在0～10 min達(dá)到平衡時(shí)濃度變化了0.4 mol·L-1，所以用NO2表示的反應(yīng)速率為004 mol·L-1·min-1；而在25 min 時(shí)，NO2的濃度由06 mol·L-1突變?yōu)?0 mol·L-1，而N2O4的濃度在25 min時(shí)沒有發(fā)生改變，所以可得此時(shí)改變的條件是向容器中加入了04 mol NO2.

（3）加入NO2后平衡正向移動(dòng)，所以若要達(dá)到與最后相同的化學(xué)平衡狀態(tài)，還可通過增大壓強(qiáng)（縮小容器體積），使平衡也同樣正向移動(dòng)；或者采取降低溫度的方法，使平衡正向移動(dòng)；也可以向容器中充入一定量N2O4，因?yàn)檫@樣相當(dāng)于增大容器中氣體的壓強(qiáng)，使得NO2的轉(zhuǎn)化率提高，即達(dá)到與最后的平衡相同的平衡狀態(tài).即選BD

點(diǎn)評(píng)濃度—時(shí)間圖像能說明平衡體系中各組分在反應(yīng)過程中的濃度變化情況，解該類圖像題要注意各物質(zhì)曲線出現(xiàn)折點(diǎn)（達(dá)到平衡）的時(shí)刻相同，各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及比例符合化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系.

二、速率、平衡綜合圖像問題

例2下面是某化學(xué)研究小組探究外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響的圖像，其中圖像和實(shí)驗(yàn)結(jié)論表達(dá)均正確的（）是

A.①是其他條件一定時(shí)，反應(yīng)速率隨溫度變化的圖像，正反應(yīng)ΔH<0

B.②是在平衡體系的溶液中溶入少量KCl晶體后化學(xué)反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的圖像

C.③是在有無催化劑存在下建立的平衡過程圖像，a是使用催化劑時(shí)的曲線

D.④是一定條件下，向含有一定量A的容器中逐漸加入B時(shí)的圖像，壓強(qiáng)p1>p2

解析根據(jù)圖像①，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)ΔH>0，A錯(cuò)；②反應(yīng)實(shí)質(zhì)是Fe3++3SCN-Fe（SCN）3，K+和Cl-不參加化學(xué)反應(yīng)，KCl濃度增大不影響化學(xué)平衡，B錯(cuò)；③使用催化劑，反應(yīng)速率加快，先達(dá)到平衡，C正確；④此反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的化學(xué)反應(yīng)，改變壓強(qiáng)不影響平衡狀態(tài)，即不影響A的轉(zhuǎn)化率，且由于不斷加入B，A的轉(zhuǎn)化率增大，D錯(cuò).

點(diǎn)評(píng)引起反應(yīng)速率變化的因素較多，可能是吸放熱引起的溫度變化，也可能是使用催化劑等等，因此要抓住各階段的主要矛盾，認(rèn)真分析.

三、含量（轉(zhuǎn)化率）—時(shí)間—溫度（壓強(qiáng)）圖像

例3密閉容器中進(jìn)行的可逆反應(yīng)：aA（g）+bB（g）cC（g）在不同溫度（T1和T2）及壓強(qiáng)（p1和p2）下，混合氣體中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（B）與反應(yīng)時(shí)間（t）的關(guān)系如圖所示.下列正確的是（）

A.T1c，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

B.T1>T2，p1

C.T1p2，a+b

D.T1>T2，p1>p2，a+b>c，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

解析由（T1，p1）和（T1，p2）兩條曲線可以看出：①溫度相同（T1），但壓強(qiáng)為p2時(shí)達(dá)到平衡所需的時(shí)間短，即反應(yīng)速率大，所以p2>p1；②壓強(qiáng)較大（即壓強(qiáng)為p2）時(shí)對(duì)應(yīng)的w（B）較大，說明增大壓強(qiáng)平衡逆向移動(dòng)，則a+bT2；②溫度較高（即溫度為T1）時(shí)對(duì)應(yīng)的w（B）較小，說明升高溫度平衡正向移動(dòng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng).所選答案為B

點(diǎn)評(píng)當(dāng)圖像中有三個(gè)變量時(shí)，先確定一個(gè)量不變，再討論另外兩個(gè)量的關(guān)系，這叫做“定一議二”.解答該題要綜合運(yùn)用“定一議二”和“先拐先平”的原則.

四、恒溫線（或恒壓線）圖像

例4有一化學(xué)平衡mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g），如圖表示的是A的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系.下列敘述正確的是（）

A.正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；m+n>p+q

B.正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；m+n

C.正反應(yīng)是放熱反應(yīng)；m+n

D.正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；m+n>p+q

解析圖像中有三個(gè)量，應(yīng)定一個(gè)量來分別討論另外兩個(gè)量之間的關(guān)系.定壓強(qiáng)，討論T與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一壓強(qiáng)下，溫度越高，A的轉(zhuǎn)化率越高，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；定溫度，討論壓強(qiáng)與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：同一溫度下，壓強(qiáng)越大，A的轉(zhuǎn)化率越高，說明正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，即m+n>p+q.選D

點(diǎn)評(píng)恒溫線（或恒壓線）圖像要抓住常見類型，準(zhǔn)確分類，具體掌握，要運(yùn)用“定一議二”的原則，定壓強(qiáng)，討論轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系，定溫度，討論壓強(qiáng)與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系.

參考文獻(xiàn)：

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