化学反应速率与化学平衡图象问题分析

章林堂　余医研

化学反应速率与化学平衡相关试题是每年高考的必考内容，而利用图象为载体考查化学反应速率与化学平衡问题，从而实现高考化学大纲提出的对学生观察能力、思维能力、自学能力的考查，这类图象题已成为近年高考的热点。文章挑选有代表的化学反应速率与平衡图象试题加以解析，以供大家学习时参考。

一、典型试题解析

例1.某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律（图中P表示压强，T表示温度，n表示物质的量）：

根据以上规律判断，下列结论正确的是

A.反应Ⅰ：△H>0，P2>P1 B.反应Ⅱ：△H<0，T1>T2

C.反应Ⅲ：△H>0，T2>T1；或△H<0，T2T1

解析：该题通过四个图象考察学生对改变温度、压强对化学平衡移动的影响，学生必须具备良好的观察能力和思维判断能力。反应Ⅰ中温度升高，A的平衡转化率降低，说明正反应是放热反应，△H<0；正反应是体积减小的反应，增大压强，A的平衡转化率升高，说明P2>P1。反应ⅡT1先达到平衡，说明T1>T2，温度升高，C的物质的量减小，说明正反应是放热反应，△H<0。反应Ⅲ有两种可能的情况，如果T2>T1，温度升高，C的平衡体积分数增大，说明正反应是吸热反应，△H>0；如果T1>T2，温度升高，C的平衡体积分数降低，说明正反应是放热反应，△H<0。另外反应Ⅲ应注意横坐标n（B）对整个图象的影响，B的起始量增加可以促使平衡向正反应方向移动，但B的起始量过大必将导致C的平衡体积分数下降，即在工业生产中想要提高某反应物的转化率，可以增大廉价原料的投入量，但应注意“适可而止”。反应Ⅳ也有两种可能的情况，如果T2>T1，温度升高，A的平衡转化率增大，说明正反应是吸热反应，△H>0；如果T1>T2，温度升高，A的平衡转化率减小，说明正反应是放热反应，△H<0。所以本题答案为B、C。

例2.（2）在一体积为10L的容器中，通入一定量的CO和H2O，在850℃时发生如下反应：CO（g）十H2O（g）？葑CO2（g）十H2（g）十Q（Q>0）

CO和H2O浓度变化如下图，则0—4min的平均反应速率v（CO）=______mol/（L·min）

（3）t℃（高于850℃）时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如上表。

①表中3min—4min之间反应处于_________状态；

C1数值_________0.08mol/L （填大于、小于或等于）。

②反应在4min—5min之间，平衡向逆方向移动，可能的原因是________（单选），

表中5min—6min之间数值发生变化，可能的原因 （单选）。

a.增加水蒸气 b.降低温度 c.使用催化剂 d.增加氢气浓度

解析：第（2）小题是利用图象数据求化学反应速率。0—4minCO的平均反应速率应为4min内的浓度变化（0.20mol/L—0.08mol/L）与时间（4min）的比值，计算结果为0.03mol/L ·min。

第（3）小题将图表信息和图象信息相结合，体现了图象题的新发展。在高于850℃时发生反应，化学反应速率加快，一定在4min前达到化学平衡。另外从表中可看出反应在3min和4min时的各物质浓度相同，故3min—4min之间反应应处于平衡状态。由于是放热反应，温度升高，化学平衡向逆反应方向移动，C1数值应大于0.08mol/L。反应在4min—5min间，平衡向逆方向移动可能是升高温度、增大生成物浓度、减少反应物浓度等因素引起，所以选d。表中5min—6min之间CO浓度减少，H2O浓度增大，CO2浓度增大，只有增加水蒸气，使化学平衡向正反应方向移动。所以选a。

二、试题对分析化学反应速率和化学平衡图象题的启示

1.牢固掌握有关的概念与原理，尤其要注意：外界条件的改变对一个可逆反应来讲，正逆反应速率如何变化，化学平衡如何移动，在速度—时间图、转化率—时间图、反应物的含量—浓度图等上如何体现。

2.对于化学反应速率的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：

（1）认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理联系。

（2）看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物；一般生成物多数以原点为起点。

（3）抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。改变温度时，正逆反应速率变化的趋势是相同的，如升高温度正逆反应速率均增大，只是增大的倍数不相同，吸热反应方向增大的倍数更多，降低温度，正逆反应速率均减小，放热反应方向降低的倍数小在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度时，v（吸）大增，v（放）小增；增大反应物浓度时，v（正）突变，v（逆）渐变。在速率—时间图像上浓度的改变是相接的，改变温度，压强，速率的图像是不相接的。

（4）注意终点。例如在浓度一时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。

3.对于化学平衡的有关图象问题，可按以下的方法进行分析：

（1）认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理联系。

（2）紧扣可逆反应的特征，看清正反应方向是吸热还是放热；体积增大、减小还是不变；有无固体、纯液体物质参加或生成等。

（3）看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。

（4）看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。

（5）先拐先平。例如，在转化率一时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。

（6）定一议二。当图象中有三个变化量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。