反應速率與化學平衡圖象問題探討

摘要：圖象題是化學反應速率與化學平衡一章中的常見題型。這種考查模式不僅考查了基礎知識，還考查了學生的觀察能力、分析判斷能力和邏輯推理能力等。由于其知識容量大，可考查的角度多，因此備受高考關注。

關鍵詞：反應速率；化學平衡；圖象問題；解題策略

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2014）05-0158

平衡圖象問題形式多樣，能從多方面考查學生對知識的理解能力和問題的分析能力，能較好地體現思維素質，所以經常在題目中出現。下面，筆者具體談談這類問題的解題策略，并分類加以例析。

一、策略妙談

1. 對于化學反應速率的有關圖象問題，可按照以下方法進行分析：（1）認清坐標系，搞清橫、縱坐標所表示的意義。（2）看起點，分清反應物和生成物，濃度減小的是反應物，濃度增大的是生成物，生成物多數以原點為起點。（3）看變化趨勢，分清正反應和逆反應，分清放熱反應和吸熱反應。（4）看終點，分清消耗的濃度和增大的濃度。反應物消耗的濃度與生成物增大的濃度之比等于方程式中各物質的計量系數之比。（5）對于時間——速率圖象，看清曲線是連續的，還是跳躍的。分清“漸變”和“突變”、“大變”和“小變”。

2. 對于化學平衡的有關圖象問題，可按照以下方法進行分析：（1）認清坐標系，搞清橫、縱坐標所代表的意義，并與勒夏特列原理掛鉤。（2）緊扣可逆反應的特征，搞清正反應方向是吸熱還是放熱、體積是增是減還是不變，進而推斷有無固體、純液體物質參加或生成。（3）看清速率的變化及變化量的大小，在條件與變化之間搭橋。（4）看清起點、拐點、終點，看清曲線的變化趨勢。（5）先拐先平。對于可逆反應mA（g）+nB（g） pC（g）+qD（g），在轉化率——時間曲線中，先出拐點的曲線先達到平衡。它所代表的溫度高、壓強大。（6）定一議二。當圖象中有三個量時，先確定一個量不變再討論另外兩個量的關系。

二、題型歸類

1. 速率——時間圖

例1. 在密閉容器中，在一定條件下進行反應：mA（氣）+nB（氣）

pC（氣）+qD（氣）若增大壓強或升高溫度，重新達到平衡后，ν′正，ν′逆隨時間的變化過程均如圖所示，則對該反應敘述正確的是（ ）。

A. 正反應是放熱反應，m+n

B. 逆反應是放熱反應，m+n>p+q

C. 正反應是放熱反應，m+n>p+q

D. 逆反應是放熱反應，m+n

解析：由圖象可看出在改變條件的瞬間，ν′逆>ν′正，故平衡發生了逆向移動。

增大壓強時，平衡逆向移動，說明m+n

答案： A

2. 速率——壓強（或溫度）圖

例2. 下列反應符合右圖p-v變化曲線的是（ ）。

A. H2（g）+I2 （g） 2HI（g）

B. 3NO2（g）+H2O（l） 2HNO3（l）+NO（g）

C. 4NH3（g）+5O2（g） 4NO（g）+6H2O（g）

D. CO2（g）+C（s） 2CO（g）

解析：根據勒夏特列原理，增大壓強p，ν正、ν逆都增大，但氣體分子數多的一邊增大的幅度大，平衡向氣體體積縮小的方向移動。由圖示可知，ν正斜率大，即隨壓強p的增大，ν正增大的多，故ν正應為氣體分子數較多的一邊。

答案：B

3. 轉化率（或質量分數）——壓強、溫度圖

例3. 已知反應mA（g）+nB（g） xC（g）+yD（g），A的轉化率RA與p、T的關系如圖所示，根據圖示可以得出的正確結論是（ ）。

A. 正反應吸熱，m+n>x+y

B. 正反應吸熱，m+n

C. 正反應放熱，m+n>x+y

D. 正反應放熱，m+n

解析：相同壓強時，升高溫度，轉化率RA提高，說明正反應為吸熱反應；相同溫度時，增大壓強，轉化率RA提高，說明正反應為氣體體積縮小的反應，即m+n>x+y。

答案：A

4. 質量分數——時間圖

例4. 對于可逆反應mA（g）+nB（s） pC（g）+qD（g），其他條件不變時，產物D的質量分數D%與溫度T或壓強p的關系如圖所示，下列說法正確的是（ ）。

A. 降溫，化學平衡向正反應方向移動

B. 使用催化劑可使D%有所增加

C. 化學方程式中氣體的化學計量數m

D. B的顆粒越小，正反應速率越快，有利于平衡向正反應方向移動

解析：這類圖象題的解題方法是“先拐先平”，即曲線先折拐的首先達到平衡。因為升高溫度或增大壓強，都可以加快化學反應速率，使反應盡快達到平衡，所以T1

（上接第158頁）

答案：AC

5. 物質的量（轉化率）——時間圖

例5. 反應2X（g）+Y（g） 2Z（g）（正反應為放熱反應），在不同溫度（T1和T2）及壓強（P1和P2）下，產物Z的物質的量nZ與反應時間t的關系如圖所示，下述判斷正確的是（ ）。

A. T1P2

C. T1>T2，P1>P2 D. T1>T2，P1

解析：溫度相同時（上面2條曲線），壓強越大，反應速率越快，達到化學平衡的時間越短，故P1>P2；若從縱坐標nZ來分析，P1→P2，nZ減小，平衡逆向移動，對照反應特征（氣體體積減小），可知P1>P2。同理，壓強相同時（下面2條曲線），溫度越高，反應速率越快，達到化學平衡的時間越短，故T1>T2；若從nZ來分析，T2→T1，nZ減小，平衡逆向移動（正向放熱則逆向吸熱），說明T1>T2。

答案：C

6. 體積分數——壓強、時間圖

例6. 在一定溫度不同壓強（p1

2Y（g）+Z（g）中，生成物Z在反應混合物中的體積分數（φ）與反應時間（t）的關系有以下圖示，其中正確的是（ ）。

解析：因為p1

答案：B

綜上所述，不管是速率圖象還是平衡圖象，解題關鍵：一是讀圖，弄清圖象含義，通過觀察弄清橫坐標、縱坐標的含義及單位；搞清特殊點的意義，如坐標軸的“0”點，曲線的起點、終點、交叉點、極值點、轉折點等；分析曲線的變化趨勢如斜率大小、升降。二是識圖，進行信息提取，挖掘隱含信息、排除干擾信息、提煉有用信息，在統攝信息的基礎上進行邏輯推理或運用數據計算。三是用圖，聯想化學原理解答問題。

（作者單位：山西省運城市臨猗中學 044100）