高中化學平衡圖象題的解題策略分析

◇ 江西 劉小云 謝文發

化學反應達到平衡狀態或者是即將達到平衡狀態的圖象分析題目是高中化學課程的一個重要知識點,對于學生而言也是一個難度比較大的知識點,很多學生面對化學圖象分析類題目,會感覺難度很大,不知道從何處著手解決這一類題目．化學平衡類題目在考試中占的比重和分值比較大,所以高中化學教師在講解習題課的時候,應側重于講解化學平衡的圖象．化學平衡圖象的相關題目主要分為：速度—時間圖象、轉化率(含量)—時間—溫度(壓強)圖象等．在解題時首先要看反應圖象,其次要找化學反應規律,最后依據題目已知條件做出判斷．

1 化學平衡圖象的類型

1.1 化學反應速率—時間圖象

1)解題方法總結

在解題過程中,教師要引導學生分清楚正反應和逆反應,并且根據圖象得出哪個反應速率是突變,哪個反應速率是漸變,能夠熟練、正確判斷化學平衡的移動方向．熟記溫度、壓強、催化劑等外界因素對化學反應速率的影響．

2)典型的速度—時間圖象分析(如圖1)

圖1

Ⅰ．在第一個化學反應圖象中,通過速度變化的圖象可以得到v′正是突變的,v′逆是漸變的,且化學反應速率v′正＞v′逆,由此可以得到該化學反應的反應物濃度變大,從而使得v′正突變,最終導致化學反應向正反應方向移動．

Ⅱ．通過分析第二個化學反應圖象可以得到v′正和v′逆突然變小,并且化學反應速率的大小關系是v′正＞v′逆,這說明化學平衡是向正反應方向移動的,從而可以推測出該化學反應的正反應方向可能是放熱反應或者是氣體總體積增大的反應．

Ⅲ．從第三個圖象中的速率變化可以得出：v′正和v′逆都突然加快并且增大程度是相同的,這可以說明該化學反應平衡沒有發生移動,而導致化學反應速率加快的原因可能是使用了催化劑,也可能是對反應前后氣體體積不發生變化的情況下,壓縮化學反應中的氣體體積所導致的．

1.2 轉化率(含量)—時間—溫度(壓強)的圖象

1)解題方法總結

在解題過程中,首先要仔細觀察圖象的拐點,首先出現拐點的化學反應意味著先達到平衡狀態．

2)典型的圖象分析(如圖2)

圖2

Ⅰ．通過分析化學反應中的溫度變化可以得出T2＞T1,從而判斷該反應的正反應方向是放熱反應,并且當溫度升高時,平衡向逆反應方向移動．

Ⅱ．從圖象中可以得到化學反應中壓強之間的大小關系：p2＞p1,A的轉化率減小,這說明正反應方向是氣體體積增大的化學反應,并且隨著壓強的增大,化學反應的平衡向逆反應方向移動．

Ⅲ．分析圖象可知：a、b兩個化學反應的生成物C的百分含量是相同的,說明此時化學反應的平衡狀態是不發生變化的,然后通過觀察拐點的先后順序可以得到a的化學反應速率大于b的,說明化學反應a可能使用了催化劑．

2 化學反應平衡問題的典型例題分析

例1如圖3所示,曲線a表示在一定條件下發生的可逆反應：X(g)＋Y(g)?2 Z(g)＋W(s)＋Q：反應過程中X的轉化率和時間的關系如圖3所示．若使曲線a變為曲線b可采取的措施是( )．

圖3

A．加入催化劑

B．增大Y的濃度

C．降低反應速度

D．減小體系壓強

解析

通過分析圖象可以得到,a、b兩個化學反應最終達到平衡的轉化率是相同的,由曲線a變為曲線b,化學反應的拐點提前了,說明化學反應的速率加快了,導致化學反應速率加快的原因是使用了催化劑．選項A是正確的．

例2如圖4表示化學反應N2＋3 H2?2 NH3中某些量隨時間變化的情況,這是一個可逆的化學反應,該化學反應在t1時刻達到化學平衡狀態,現在改變反應條件,化學平衡狀態在t2時刻發生移動,在t3時刻又達到新的平衡狀態．根據曲線分析圖中表示的平衡移動方向和變化條件各是什么．

圖4

解析

通過分析t2～t3時間段內化學反應的反應物和生成物之間的濃度變化可以得出NH3的濃度減小,所以化學反應向逆反應方向移動,又因為該反應是放熱反應,則溫度升高時,化學反應向逆反應方向移動．

通過以上列舉的化學反應的典型圖象,可以給我們一些解決化學平衡問題的思路和技巧,但是仍然需要學生多做題、多總結．