化学平衡图像
[知识必备]
“析”图像定影响因素
(2)CH4(g)＋ H2O(g)CO(3)N2(g)＋ 3H2(g)2N(5)2NO(g)＋(4)2SO2(g)＋ 2CO(g)O2(g)3(1)2SO2(g)＋ 方程式 O2(g)2SO3(g) 2ΔH＜0 (g)＋3H2(g) ΔH＞0 H3(g) ΔH＜0 2SOCO2(g)＋(g) ΔH＜0 N2(g) ΔH＜0 图像 曲线Ⅰ相对曲线Ⅱ改变①的条件升高温度 影响因 t2时刻改变的条件素确定 增大压强 ②曲线Ⅲ相对曲线Ⅱ改变的条件可能是使用催化剂并适当降低温度 ①10 min到15 min内曲线变化的原①X表示的是温度 ②Y表示的是压强且Y1＜Y2(填“＞”或“＜”) t1时刻改变的条件可能是增大压强或增加H2的量 因可能使用催化剂、缩小容积的体积、升温、加压等 ②20 min变化的原因可能是增加O2的量 (1)要弄清纵横坐标的含义(如v、c、n等)，例如(2)中利用横坐标可以确定速率，利用纵坐标可以确定移动问题。 (2)看改变条件的时刻图像是否脱离原平衡点，可以排除一些或肯解题策略和注意事项 定一些图像，如(3)可能是加压，(4)中10 min时不可能改变物质的量。(1)中不可能是改变某一种物质的物质的量。 (3)利用平衡移动方向，若仅根据改变条件哪一时刻不能确定外界条件改变，要结合平衡移动方向综合判断。 (4)要弄清条件改变是在平衡之前还是在平衡之后，如(4)中10 min时未平衡，只能用影响速率的因素解决；20 min时用影响平衡移动的因素解决。 确定X时，根据曲线走向变化、方程式特点和平衡移动原理解决。 确定Y时，平行纵坐标做线，依据X变化并结合方 - 1 -
程式特点和平衡移动原理推测。 [对点训练] 1．(全国Ⅱ)丙烯腈(CH2＝CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2＝CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：
(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：
3－1
①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH ＝ －515 kJ·mol
2②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH ＝ －353 kJ·mol 两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是_______________________________ ________________________________________________________________________； 有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________________________________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________________________________。
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是________________________________________________________________________；
高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。 A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大 C．副反应增多 D．反应活化能增大
－1
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳
n(氨)/n(丙烯)约为________，理由是________________________。进料气氨、空气、丙烯的
理
论
体
积
比
约
为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 解析：(1)因为两个反应均为放热量大的反应，所以热力学趋势大；该反应为气体体积增
- 2 -
大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率；由图b可知，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂。
(2)因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，反应刚开始进行，尚未达到平衡状态，460℃以前是建立平衡的过程，所以低于460℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率；高于460℃时，丙烯腈产率降低，A.催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，正确；B.平衡常数的大小不影响产率，错误；C.根据题意，副产物有丙烯醛，副反应增多导致产率下降，正确；D.反应活化能的大小不影响平衡移动，错误；答案选AC。
(3)根据图像可知，当n(氨)/n(丙烯)约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6(g)＋NH3(g)＋ 3/2O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)，氨气、氧气、丙烯按1∶1.5∶1的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为1∶7.5∶1。
答案：(1)两个反应均为放热量大的反应 降低温度、降低压强 催化剂 (2)不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC (3)1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 1∶7.5∶1 2．在四个恒容密闭容器中按下表相应量充入气体，发生反应2N2O(g)容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中N2O的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是( )
容器 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 容积/L 起始物质的量/mol N2O 0.1 0.1 0.1 0.06 N2 0 0 0 0.06 O2 0 0 0 0.04 2N2(g)＋O2(g)，
V1 1.0 V3 1.0
A．该反应的正反应放热
B．相同温度下反应相同时间，平均反应速率：v(Ⅰ)＞v(Ⅱ) C．容器Ⅳ在470 ℃进行反应时，起始速率：v正(N2O)＜v逆(N2O) D．图中A、B、C三点处容器内总压强：pA(Ⅰ)＜pB(Ⅱ)＜pC(Ⅲ)
解析：D [根据图像，温度越高，N2O的平衡转化率越大，即平衡正向移动，说明该反应的正反应吸热，A错误。容器Ⅰ和容器Ⅱ在相同温度下，容器Ⅰ的转化率大，由反应是体积增
- 3 -
大的反应，容器Ⅰ的体积大于容器Ⅱ，相同温度下反应时间相同时，浓度大的反应速率小，故得v(Ⅰ)＜v(Ⅱ)，B错误。470 ℃时，容器Ⅱ中N2O的平衡转化率为60%，平衡时的浓度c(N2O)0.06×0.03＝0.04 mol·L，c(N2)＝0.06 mol·L，c(O2)＝0.03 mol·L，平衡常数K＝＝2
0.04
－1
－1
－1
2
0.06×0.04
0.067 5，此时容器Ⅳ中Qc＝＝0.04＜0.067 5，故反应正向进行，起始反应速率；2
0.06
2
v正(N2O)＞v逆(N2O)，C错误。三个恒容容器中N2O的起始物质的量相等，相同温度下，容器Ⅲ
中N2O的平衡转化率最小，因该反应气体体积增大，故容器Ⅲ的压强最大、体积最小，所以
V(Ⅰ)＞1.0 L＞V(Ⅲ)，图中A、B、C三点处N2O的平衡转化率相同，则温度越高压强越大，
故容器内总压强：pA(Ⅰ)＜pB(Ⅱ)＜pC(Ⅲ)，D正确。]
3．顺1,2二甲基环丙烷(g)和反1,2二甲基环丙烷(g)可发生如下转化：
该反应的速率方程可表示为v正＝k正·c顺和v逆＝k逆·c反，k正和k逆在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。T1温度下，k正＝0.006，k逆＝0.002。下列说法错误的是( )
A．T1温度下，反应的平衡常数K1＝3 B．该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)
C．T2温度下，图中表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线为3号曲线 D．由图中信息可以确定此时的温度T2低于T1
解析：D [当反应达到平衡时，v正＝v逆，即k正·c顺＝k逆·c反，所以
c反k正
＝＝3＝K1，Ac顺k逆
正确；由于正反应是放热反应，所以正反应的活化能小于逆反应的活化能，B正确；随着反应的不断进行，顺式异构体不断消耗，质量分数逐渐减小直至达到平衡状态，且顺式异构体质量分数的减小速率不断变小，C正确；设顺式异构体的起始浓度为x mol·L，则T2温度下达平衡时，顺式异构体的浓度是0.3x mol·L，反式异构体的浓度是0.7x mol·L，则此时7
平衡常数K2＝＜K1，因正反应ΔH＜0，所以T2＞T1，D错误。]
3
4．在某2 L恒容密闭容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)发生反应： 2X(g)＋Y(g)
3Z(g)，反应过程中持续升高温度，测得混合体系中X的体积分数与温
－1
－1
－1
度的关系如图所示。下列推断正确的是( )
- 4 -
A．M点时，Y的转化率最大 B．升高温度，平衡常数减小
C．平衡后充入Z，达到新平衡时Z的体积分数增大 D．W、M两点Y的正反应速率相等
解析：B [由图可知，Q点φ(X)最小，此后升高温度，φ(X)逐渐增大，说明升高温度，平衡逆向移动，则ΔH＜0，故Q点Y的转化率最大，A错误；升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K值减小，B正确；平衡后充入Z，与保持n(Z)不变，缩小容器的容积是等效平衡，而该反应为反应前后气体分子总数不变的反应，缩小容积、增大压强时，平衡不移动，故达到新平衡时Z的体积分数不变，C错误；温度越高，反应速率越大，由于温度：M＞W，则正反应速率：M＞W，D错误。]
5．一定条件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)
CH2＝CH2(g)＋4H2O(g)。已知温度对CO2的
平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。下列说法中正确的是( )
A．M点的正反应速率v正大于N点的逆反应速率v逆
B．若投料比n(H2)：n(CO2)＝4∶1，则图中M点乙烯的体积分数为5.88% C．250 ℃时，催化剂对CO2平衡转化率的影响最大
D．当温度高于250 ℃，升高温度，平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低
解析：B [M点温度低于N点，M点的正反应速率v正小于N点的逆反应速率v逆，A错误；投料比n(H2)：n(CO2)＝4∶1，设起始时n(H2)＝4 mol，n(CO2)＝1 mol，M点CO2的平衡转化率为50%，列三段式：
6H2(g)＋2CO2(g)
CH2＝CH2(g)＋4H2O(g)
起始/mol 4 1 0 0 转化/mol 1.5 0.5 0.25 1 平衡/mol 2.5 0.5 0.25 1
M点乙烯的体积分数＝
0.25
×100%≈5.88%，B正确；催化剂只影响反应速
2.5＋0.5＋0.25＋1
率，不影响化学平衡移动，C错误；催化剂的催化效率与平衡移动无关，250 ℃时催化剂活性
- 5 -
2020届高考化学微专题六化学平衡图像教案(含解析)
