高中化學(xué)平衡圖象題的解題策略分析

◇ 江西 劉小云 謝文發(fā)

化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)或者是即將達(dá)到平衡狀態(tài)的圖象分析題目是高中化學(xué)課程的一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn),對(duì)于學(xué)生而言也是一個(gè)難度比較大的知識(shí)點(diǎn),很多學(xué)生面對(duì)化學(xué)圖象分析類題目,會(huì)感覺難度很大,不知道從何處著手解決這一類題目．化學(xué)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(xué)教師在講解習(xí)題課的時(shí)候,應(yīng)側(cè)重于講解化學(xué)平衡的圖象．化學(xué)平衡圖象的相關(guān)題目主要分為：速度—時(shí)間圖象、轉(zhuǎn)化率(含量)—時(shí)間—溫度(壓強(qiáng))圖象等．在解題時(shí)首先要看反應(yīng)圖象,其次要找化學(xué)反應(yīng)規(guī)律,最后依據(jù)題目已知條件做出判斷．

1 化學(xué)平衡圖象的類型

1.1 化學(xué)反應(yīng)速率—時(shí)間圖象

1)解題方法總結(jié)

在解題過程中,教師要引導(dǎo)學(xué)生分清楚正反應(yīng)和逆反應(yīng),并且根據(jù)圖象得出哪個(gè)反應(yīng)速率是突變,哪個(gè)反應(yīng)速率是漸變,能夠熟練、正確判斷化學(xué)平衡的移動(dòng)方向．熟記溫度、壓強(qiáng)、催化劑等外界因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響．

2)典型的速度—時(shí)間圖象分析(如圖1)

圖1

Ⅰ．在第一個(gè)化學(xué)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率v′正＞v′逆,由此可以得到該化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物濃度變大,從而使得v′正突變,最終導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)．

Ⅱ．通過分析第二個(gè)化學(xué)反應(yīng)圖象可以得到v′正和v′逆突然變小,并且化學(xué)反應(yīng)速率的大小關(guān)系是v′正＞v′逆,這說明化學(xué)平衡是向正反應(yīng)方向移動(dòng)的,從而可以推測(cè)出該化學(xué)反應(yīng)的正反應(yīng)方向可能是放熱反應(yīng)或者是氣體總體積增大的反應(yīng)．

Ⅲ．從第三個(gè)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(xué)反應(yīng)平衡沒有發(fā)生移動(dòng),而導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速率加快的原因可能是使用了催化劑,也可能是對(duì)反應(yīng)前后氣體體積不發(fā)生變化的情況下,壓縮化學(xué)反應(yīng)中的氣體體積所導(dǎo)致的．

1.2 轉(zhuǎn)化率(含量)—時(shí)間—溫度(壓強(qiáng))的圖象

1)解題方法總結(jié)

在解題過程中,首先要仔細(xì)觀察圖象的拐點(diǎn),首先出現(xiàn)拐點(diǎn)的化學(xué)反應(yīng)意味著先達(dá)到平衡狀態(tài)．

2)典型的圖象分析(如圖2)

圖2

Ⅰ．通過分析化學(xué)反應(yīng)中的溫度變化可以得出T2＞T1,從而判斷該反應(yīng)的正反應(yīng)方向是放熱反應(yīng),并且當(dāng)溫度升高時(shí),平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

Ⅱ．從圖象中可以得到化學(xué)反應(yīng)中壓強(qiáng)之間的大小關(guān)系：p2＞p1,A的轉(zhuǎn)化率減小,這說明正反應(yīng)方向是氣體體積增大的化學(xué)反應(yīng),并且隨著壓強(qiáng)的增大,化學(xué)反應(yīng)的平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

Ⅲ．分析圖象可知：a、b兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)的生成物C的百分含量是相同的,說明此時(shí)化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài)是不發(fā)生變化的,然后通過觀察拐點(diǎn)的先后順序可以得到a的化學(xué)反應(yīng)速率大于b的,說明化學(xué)反應(yīng)a可能使用了催化劑．

2 化學(xué)反應(yīng)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(fā)生的可逆反應(yīng)：X(g)＋Y(g)?2 Z(g)＋W(s)＋Q：反應(yīng)過程中X的轉(zhuǎn)化率和時(shí)間的關(guān)系如圖3所示．若使曲線a變?yōu)榍€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(yīng)速度

D．減小體系壓強(qiáng)

解析

通過分析圖象可以得到,a、b兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)最終達(dá)到平衡的轉(zhuǎn)化率是相同的,由曲線a變?yōu)榍€b,化學(xué)反應(yīng)的拐點(diǎn)提前了,說明化學(xué)反應(yīng)的速率加快了,導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速率加快的原因是使用了催化劑．選項(xiàng)A是正確的．

例2如圖4表示化學(xué)反應(yīng)N2＋3 H2?2 NH3中某些量隨時(shí)間變化的情況,這是一個(gè)可逆的化學(xué)反應(yīng),該化學(xué)反應(yīng)在t1時(shí)刻達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),現(xiàn)在改變反應(yīng)條件,化學(xué)平衡狀態(tài)在t2時(shí)刻發(fā)生移動(dòng),在t3時(shí)刻又達(dá)到新的平衡狀態(tài)．根據(jù)曲線分析圖中表示的平衡移動(dòng)方向和變化條件各是什么．

圖4

解析

通過分析t2～t3時(shí)間段內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)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(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),又因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng),則溫度升高時(shí),化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)．

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