淺析化學反應速率和化學平衡圖像類型

黃選焜

化學反應速率和化學平衡圖像類型主要介紹以下幾類。

一、濃度——時間圖

此類圖像能說明各平衡體系組分在反應過程中的變化情況。解題時要分清反應物和生成物，注意各物質曲線的折點，各物質濃度變化的內在聯系及比例符合化學方程式中化學計量數關系等情況。

例1600℃時，A、B、C三種氣體在密閉容器中濃度的變化情況如圖1所示，僅從圖上分析不能得出有關A的結論的是（ ）。

圖1A.A是反應物

B.前4 min A是分解速率是0.1 mol·（L·min）-1

C.4 min后，若升高溫度，A的轉化率增大

D.4 min后，若增大壓強，A的轉化率減小

解析根據圖像可知：A隨著反應的進行不斷減少，但沒有完全反應，而B、C隨著反應的進行不斷增加，因此，該反應是由A生成B、C的可逆反應，故A正確；

再由圖像可知，每消耗1份A的同時，生成1份B和0.5份C，則反應的化學方程式為：2A2B+C，則達平衡后，若增大壓強，平衡向逆反應方向移動，所以A的轉化率減小，故D正確。

前4 min A的濃度減少了0.4 mol/L，分解速率為0.1 mol·（L·min）-1。

根據圖像不能確定反應是放熱還是吸熱，則不能判斷溫度對平衡移動的影響，所以不能判斷A的轉化率的變化，故C錯誤。故選C。

點評本題考查化學平衡圖像問題，題目難度不大，本題注意根據圖像書寫反應的化學方程式的方法，把握圖中的曲線僅是物質的量濃度的變化曲線，不能判斷溫度對平衡移動的影響。

二、速率——時間圖

此類圖像定性地揭示了v正、v逆隨時間（含條件改變對速率的影響）而變化的規律，體現了平衡的“動、等、定、變”的基本特征，以及平衡移動的方向。解答此類題目的關鍵是掌握反應的變化趨勢。

例2向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，在一定條件下使反應SO2（g）+NO2（g）SO3（g）+NO（g）達到平衡，正反應速率圖2隨時間變化的示意圖如圖2所示。

由圖2可得出的正確結論是 （）。

A.反應在c點達到平衡狀態

B.反應物濃度：a點小于b點

C.反應物的總能量低于生成物的總能量

D.Δt1=Δt2時，SO2的轉化率：a～b段小于b～c段

解析這是一個反應前后體積不變的可逆反應，因此在本題中只考慮溫度和濃度的影響。由圖可以看出隨著反應的進行正反應速率逐漸增大，這說明此時溫度的影響是主要的，由于容器是絕熱的，因此只能是放熱反應，從而導致容器內溫度升高反應速率加快，所以選項C不正確；但當到達c點后正反應速率反而降低，此時反應物濃度的影響是主要的，因為反應物濃度越來越小了。但反應不一定達到平衡狀態，所以選項A、B均不正確；正反應速率越快，消耗的二氧化硫就越多，因此選項D是正確的。

三、物質的轉化率（或百分含量）-時間-溫度（或壓強）圖

解這類題的關鍵是：

1.看清起點、拐點、終點。

2.先拐先平。

3.遵循“定一議二”原則。

4.分析引起平衡移動的因素，以及條件改變時對反應物的轉化率的影響。

例3對于反應mA（g）+nB （g）pC（g），ΔH=Q kJ·mol-1，有如圖3所示的變化。

圖3則：①p1與p2的關系是；

②m+n與p的關系是；

③T1與T2的關系是；

④Q與0的關系是。

解析本題解答時應遵循兩個原則：“先拐先平”“定一議二”原則。在溫度均為T1時，p2達到平衡需要的時間短，因此p2>p1；壓強增大，C的百分含量越大，平衡右移，說明正反應是體積減小的反應，即m+n>p；在p2保持不變時，T1達到平衡需要的時間短，因此T1>T2，溫度越高，C的百分含量越小，而升高溫度平衡向吸熱反應方向移動，說明正反應是放熱反應，即Q小于0。

答案：p2>p1；m+n>p；T1>T2；Q<0。

四、物質的轉化率（或百分含量）-溫度（或壓強）圖

這類圖像反映了反應物或生成物的量在不同溫度（壓強）下對時間的關系，解題時要注意一定條件下物質含量不再改變時，應是化學反應達到平衡的特征。

例4一定條件下，下列反應中水蒸氣含量隨反應時間的變化趨勢符合圖4所示的是（）。

圖4A.CO2（g）+2NH3（g）CO（NH2）2（g）+H2O（g）ΔH<0

B.CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）ΔH>0

C.CH2CH2OH（g）CH2=CH2（g）+H2O（g）ΔH>0

D.2C6H5CH2CH3（g）+O2（g）

2C6H5CH=CH2（g）+2H2O（g）ΔH<0

解析考查平衡移動原理，涉及圖像分析。由圖4甲知，達到平衡時T2高于T1，說明隨著溫度升高，n（H2O）減小，平衡逆向移動，正反應是一個放熱反應；由圖4乙知，達到平衡時，p1高于p2，說明隨著壓強升高，n（H2O）增大，平衡正向移動，正反應是氣體分子數減小的反應；符合的反應是A，選擇A。

五、物質的轉化率（或百分含量）——時間圖

例5已知：4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）ΔH=-1025 kJ/ mol，該反應是一個可逆反應。若反應物起始物質的量相同，圖5中關于該反應的示意圖不正確的是（）。

圖5解析根據“先拐先平數值大”的原則，選項A、B正確；根據升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動（即逆反應方向移動），可確定A、B正確；根據使用催化劑只能改變化學反應速率，縮短達到平衡的時間，但對化學平衡的移動無影響，所以選項D正確。答案C（收稿日期：2015-10-15）