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知识改变命运 学习成就未来 高三专题5-3
专题5-3：转化率与平衡图像
【高考目标定位】
1．掌握有关化学平衡的计算 2．了解平衡图像的分析方法 【考点一】化学平衡的图像 1．化学平衡图象的分析
(1)看图象：一看轴(即纵坐标与横坐标的意义)，二看点(即起点、折点、交点、终点)，三看线(即线的走向和变化趋势)，四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等)，五看量的变化(如浓度变化、温度变化等)。
(2)根据图象信息，利用勒夏特列原理，分析可逆反应的特征：吸热还是放热，体积是增大、减小还是不变，有无固体或纯液体物质参加或生成。 2．解题思路及原则
(1)由T对应的曲线变化趋势，判断热效应；由p对应的曲线变化趋势，判断计量数关系。
(2)“定一议二”原则：在化学平衡图象中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量的意义，确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。
(3)“先拐先平，数值大”原则：对于同一化学反应在化学平衡图象中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图所示的甲)或表示的压强较大(如图乙)。如：
甲表示：T2＞T1；正反应放热。乙表示：P2＞P1；正反应为气体总体积缩小的反应；φ(A)表示的体积分数是指反应物的体积分数。
(4)隐含时间的温度对反应过程中转化率影响的图象(图1)。图中曲线上T2为平衡点。T1～T2段表示随T升高，反应速率加快，反应物的转化率升高，而T2～T3段表示随T进一步升高，平衡向吸热反应方向移动。
(5)不同温度下的平衡曲线图象(图2)。图中该曲线为不同温度下的平衡曲线，若y为反应物的转化率，B点表示若想达平衡，需要降低转化率(至B′点)，即向逆反应方向移动，B点时v正＜v逆；C点表示若想达到平衡，需要增大转化率(至C′点)，即向正反应方向移动，C点时v正＞v逆。就整体而言，C点的温度高于B点，所以其他条件相同时v(C)＞v(B)(无论v正还是v逆)。 【典例分析】
对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＜0，改变单一条件后，下列的选项中，研究目的和图示相符的是
【解析】A项p1大于p2，氨的体积分数应该增大；B项温度升高平衡左移，氮气的转化率减小；D项有催化剂的反应快，应先达到平衡。
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图1
图2
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研究目的 压强对反应的影响 图示
A B 温度对反应的影响 C 平衡体系增加N2对反应的影响 D 催化剂对反应的影响 【跟踪演练1】
在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)；ΔH＜0
某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是
A．图Ⅰ研究的是t0时刻增大O2的浓度对反应速率的影响 B．图Ⅱ研究的是t0时刻加入催化剂后对反应速率的影响
C．图Ⅲ研究的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高 D．图Ⅲ研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高 【考点二】化学平衡的计算 (一)基本模式
有关化学平衡问题的计算，可按下列步骤建立模式，确定关系进行计算。例如：可逆反应： mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，假定反应物A、B的起始加入量分别为amol、bmol，达到平衡时，设A物质转化的物质的量为mxmol。 1．模式：“始”“变”“平”三段式分析法 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量 a b 0 0 变化量 mx nx px qx 平衡量 a－mx b－nx px qx
对于反应物：n(平)＝n(始)－n(变)。对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(变)。 2．步骤
(1)确定反应物或生成物的起始加入量。
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(2)确定反应过程中的变化量。 (3)确定平衡量。
(4)依据题干中的条件建立等式关系进行解答。 (二)平衡移动对反应物转化率的影响 1．反应物只有一种时：如aA(g)bB(g)＋cC(g)，增加A的量，在恒温恒容下
(1)若a＝b＋c，αA不变 (2)若a＞b＋c，αA增大 (3)若a＜b＋c，αA减小
在恒温恒压下加入A，αA均不变 2．若反应物不止一种时，如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)
(1)若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，A的转化率αA减小，B的转化率αB增大。 (2)若按原比例同倍数地增加反应物A和B的量，分a＋b＞、＝或＜c＋d三种情况讨论，相当于1.时加入A。 【典例分析】
在相同条件下(T＝500 K)，有相同体积的甲、乙两容器，甲容器中充入1gSO2和1gO2，乙容器中充入2gSO2和2gO2，下列叙述中错误的是
A．化学反应速率：乙＞甲 B．平衡时O2的浓度：乙＞甲
C．平衡时SO2的转化率：乙＞甲 D．平衡时SO2的体积分数：乙＞甲
【解析】浓度越大反应速率越快，故A正确。分析B、C、D则要进行平衡的比较，常用画图法(将乙分装于两个与甲同体积的容器中，再压缩成与甲等体积)： 【跟踪演练2】
(1)恒温恒压下，在容积可变的器皿中，反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后，再向容器内通入一定量NO2(g)，又达到平衡时，NO2(g)的体积分数
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断 (2)在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2(g)N2O4(g)达到平衡时，再向容器内通入一定量的NO2(g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO2的体积分数
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
【随堂基础巩固】
1．关于合成氨反应的条件，以下说法不正确的是 A．温度过高，不利于原料的转化
B．采用500 ℃主要原因之一是因为催化剂在此温度催化活性最高 C．为增大原料利用率，未反应的N2和H2要设法循环使用
D．使用铁触媒作为催化剂既可以加快反应速率，也可以提高原料利用率
2．以下是几位同学在学习了化学反应速率和化学平衡理论以后发表的一些看法，其中不正确的是
A．化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品 B．化学平衡理论可指导怎样使用有限原料多出产品 C．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率
D．正确利用化学反应速率和化学平衡理论可提高化工生产的综合经济效益 3．合成氨所用的H2可由煤与水反应制得，其中有一步反应为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)；ΔH＜0。欲提高CO转化率，可采用的方法有：①降低温度 ②增大压强 ③使用催化剂 ④增大CO的浓度，⑤增大水蒸气的浓度。其中正确的组合是
A．①②③④⑤ B．①⑤ C．①④⑤ D．⑤
4．把6mol气体A和5mol气体B通入容积为4L的密闭容器中，在一定条件下发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)；ΔH＜0，5min达到平衡，此时生成2molC，测得D的平均反应速率
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为0.1 mol·L1·min1。下列说法中正确的是
－－
A．A的平均反应速率为0.15 mol·L1·min1
B．恒温下达到平衡的标志是C和D的生成速率相等
C．降低平衡体系的温度，逆反应速率变小，正反应速率增大，平衡正向移动 D．B的转化率为25%
5．X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X＋2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于
A．33% B．40% C．50% D．65% 6．可逆反应： aA(g)＋bB(s)cC(g)＋dD(g)在反应过程中，其他条件不变，C的物质的量分数和T或p关系如图所示，下列叙述中正确的是
A．温度降低，化学平衡向逆反应方向移动
B．使用催化剂，C的物质的量分数增加
C．化学方程式系数a＜c＋d
D．无法根据图像确定改变温度后化学平衡移动方向 7．已知2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ；ΔH＜0，下表中为不同条件下SO2的转化率，其实验数据如下： 压强 转化率 0.1Mpa(常压) 0.5Mpa 1Mpa 5Mpa 10Mpa 温度 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 450℃ 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 550℃ (1)应选用的温度是_ _，其理由是 。
(2)应选用的压强是_ _，其理由是__ 。
(3)550 ℃时，在一密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图，反应处于平衡状态的时间是__ 。
(4)据图判断，反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是_ _ (用文字表达)，10min到15min的曲线变化的原因可能是 _(填写编号)。
a．加了催化剂 b．缩小容器体积
c．降低温度 d．增加SO3的物质的量
【参考答案】
【跟踪演练1】BD
【跟踪演练2】 (1)A．(2)C． 【随堂基础巩固】
1．D；2．C；3．B；4．A．5．D；6．C； 7． (1)450 ℃ 温度低，SO2转化率高
(2)0.1 MPa 在0.1 MPa时，SO2的转化率已很高，加压转化率相差不大，选择常压节省动力，简化设备，提高综合效益
(3)15～20 min和25～30 min (4)增加了O2的量 ab
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