化学平衡图像题的解题思路和要点

化学平衡图像题的解题思路和要点

杨永裕张红

杨永裕[1]张红[2]

（广东省肇庆市封开县江口中学，526500）

摘要：由于化学平衡的图像问题不仅是对学生化学分析能力的考察，也是对学生化学平衡理论素养的考察，因此该类问题是学生感到比较犯难的一类问题。本文将通过一些实例，对化学平衡问题中常见图像题进行深入的研究。

关键词：化学平衡；图像题；解题思路；要点

1化学平衡图像题的解题思路和要点

首先，看面。看清直角坐标系平面中两坐标轴所表示的物理量。一般纵坐标可以是某物质的百分含量、反应物的转化率、产物的产率、混合气体的平均摩尔质量、反应速率等；横坐标一般为反应时间、温度、压强等。弄清曲线所代表的物理含义，明确纵坐标所示的物理量随横坐标所示的外界条件变化的趋势。其次，找点。把握图像中的特殊点，理解其含义，判断反应的特征或所处的状态。第一，原点。根据曲线是否经过原点，可判断反应起始特征。第二，拐点。曲线一般是连续光滑的，但出现拐点，说明反应到了一个新的状态，或反应过程中外界条件发生了改变。第三，交点。两曲线的交点表示在对应的条件下，纵坐标对应的物理量相等。第四，线外的点。在有些图像中，曲线上的点均表示平衡状态，而线外的点即表示非平衡状态。再次，察线。主要观察曲线的增减性、斜率、长短高低及连续性。第一，增减性。如图1表示某反应物的百分含量随温度的变化关系曲线是减函数，说明温度升高，反应物的百分含量减小，平衡正向移动，从而可判断该反应的正反应是吸热反应。第二，斜率。如图2中，正反应速率随压强变化的曲线比逆反应速率随压强变化的曲线斜率大，说明压强增大时，正反应速率的增幅比逆反应速率的增幅大，可判断该反应的正反应方向为气体体积减小方向。即增大压强平衡正向移动。第三，线的长短、高低。如图3表示在不同温度下，转化率随时间变化的曲线，OA对应的线段OA'比OB对应的线段OB'短，说明T1温度时，OA达平衡的时间短，反应速率快，则有T1大于T2，再根据达平衡后T2线高于T1线，判断出温度低，反应物转化率高，该反应正反应为放热反应。第四，线的连续性。在改变外界条件使平衡发生移动时，物质的浓度或反应速率随时间的变化的曲线的连续性，可判断改变的是何种外界条件。最后，析定量关系。根据坐标轴上的定量关系，可判断有关物理量的变化，确定反应方程式。

2化学平衡图像题的解题的应用

2.1浓度—时间关系图像

浓度－时间的图像的纵坐标一般是时间(t)，横坐标一般是浓度(c)。以该类图像的为载体的化学平衡问题，其一般设置的问题大致如下：1.写出其反应方程式；2.求各个物质的反应速率；3.求其化学平衡常数(K)等。

解析在选项A中，由图像可知，在t=10min时，Δc(X)=0.4mol/L，Δc(Y)=0.2mol/L，此时可得Δc(X)∶Δc(Y)=2∶1，因此可得X是NO2，Y是N2O4，故选项A是正确的；在选项B中，由图像可知，反应处于平衡状态的时间：t=10～25min和t=30min以后，因此即可得b、d处于平衡状态。故选项B是正确的；在选项C中，t=25min时，c(NO2)增大了0.4mol，因此应该加入0.4molNO2。故选项C是错误的。因此本题选择C选项。点拨：在浓度－时间的图像中，要想很好的解决好该类图像，关注图像中转折点(达到平衡的点)是关键。由于该类图像的特殊性；各物质浓度的变化的内在联系及比例和化学方程式中的化学计量数是相等的，因此在解题是要抓住这一特点，往往可以解答很多问题。

2.2速率—时间关系图像

外界因素改变，速率和平衡都可能发生改变，学生往往容易将速率和平衡混为一谈，不能辩证分析速率理论和平衡理论的本质区别，不能从实际出发将速率或平衡问题独立分析判断，造成解决问题困难，甚至无从下手。例如，反应的转化率或者产率随温度发生变化的图像，到底是用速率理论还是平衡理论去分析，学生常常犯难。笔者引导学生思考、辨别、领悟，形成基本的思维模式：速率理论适用于反应的整个过程，而平衡理论只适用于反应达到平衡以后。学生经过独立思考、反思，不难获得反应的转化率或者产率随温度发生变化的图像的分析思路：达到平衡以前，应用速率理论，温度越高，速率越快，转化率或产率越高；达到平衡以后，应用平衡理论，温度升高，平衡向吸热方向移动，若正反应吸热，转化率或产率增大，若正反应放热，转化率或产率下降。

2.3恒温线(或者恒压线)图像

恒温线(或者恒压线)图像的纵坐标一般是物质的平衡浓度(C)或者是反应物的转化率(α)，横坐标是是温度(T)或者是压强(p)。以该类图像的为载体的化学平衡问题，其一般设置的问题大致如下：1.化学方程式的反应系数的大小；2.判断反应的吸放热等。

例：对于反应mA(g)+nB(g)⇋pC(g)+qD(g)，ΔH=QkJ/g·mol，改变反应条件时，αA的变化情况如图5所示，下列说法正确的是（）

A.m+n＜p+q；Q＞0B.m+n＞p+q；Q＞0

C.m+n＜p+q；Q＜0D.m+n＞p+q；Q＜0

解析1.在相同的压强下，此时可以只看图像中1×107Pa压强线，从图像中可以发现随着温度的升高，A的转化率也在升高，即可知此时的平衡应该向正方向移动，故其正反应为吸热，则Q＞0；2.在相同的温度下，此时可以做一个辅助线，如图5所示。由于a＞b＞c，即压强在不断的增大，通过图像可以看出随着压强的不断增大，A的转化率也在升高，即可知此时的平衡应该向正方向移动，故可知m+n＞p+q．故选择B。点拨：在恒温线(或者恒压线)图像中，由于图像中既有温度又有压强，并且这两种因素都是对化学反应速率、平衡都有影响，因此在分析时不能将两者一起分析，必须将两者分开一一分析，即“定一议二”。在必要是可以做出辅助线，以助于更好的分析。

参考文献

[1]刘宇.化学反应速率与化学平衡图像信息解读[J].数理化解题研究,2016,No.33825:74-75.

第一作者简介：杨永裕（1979-10），男，广西柳州人，本科，中学化学一级教师，主要研究方向:化学教育学。

第二作者简介：张红（1983-9），男，湖北黃冈人，本科，中学化学一级教师，主要研究方向:化学教育学。