化學(xué)平衡中“圖像問題”方法解讀

佘海紅

高考對(duì)化學(xué)平衡的考查，如化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)等內(nèi)容，往往與圖像相結(jié)合，直觀、生動(dòng)地將各個(gè)量之間的關(guān)系表現(xiàn)出來，讓學(xué)生探索其中的化學(xué)規(guī)律。這類試題涉及的知識(shí)面廣，具有很強(qiáng)的靈活性、抽象性、復(fù)雜性與隱蔽性，考查了學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合駕馭能力和分析判斷能力，值得廣大教師進(jìn)行積極探索的命題熱點(diǎn)。

一、有關(guān)v-t圖像解讀

v-t圖像中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示反應(yīng)速率。常常考查在某時(shí)間點(diǎn)或時(shí)間段內(nèi)，根據(jù)速率的變化來推導(dǎo)其他因素的變化。

1.案例展示

例1在一定條件下的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：

mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）

改變某一條件后，發(fā)生了如圖1變化，并重新達(dá)到平衡，則該條件下敘述正確的是（ ? ）。

A.若該條件為減小壓強(qiáng)，則有m+n>p+q

B.若該條件為增大壓強(qiáng)，則有m+n<p+q

C.若升高溫度，則該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

D.該條件可能使用了正催化劑

圖1分析根據(jù)圖像可知，改變條件后：v（逆）>v（正），則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，排除選項(xiàng)D;新平衡時(shí)的反應(yīng)速率比舊平衡時(shí)的反應(yīng)速率大，故減小壓強(qiáng)是不對(duì)的，排除選項(xiàng)A;增大壓強(qiáng)該平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)向著氣體體積減小的方向移動(dòng)，則有m+n<p+q，故B正確;升高溫度該平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)向著吸熱方向進(jìn)行，故正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，排除選項(xiàng)C。

2.方法解讀

（1）根據(jù)改變條件后的v（正）、v（逆）的大小判斷反應(yīng)方向：v（正）>v（逆），平衡正向移動(dòng);

v（正）<v（逆），平衡逆向移動(dòng);v（正）=v（逆），平衡不移動(dòng)。

（2）根據(jù)新平衡時(shí)的v′與舊平衡時(shí)的v比較，如果v′>v，則說明所改變的條件是增加，反之亦然。

（3）根據(jù)改變條件瞬間速率的連接點(diǎn)是“斷開”還是“漸變”，來判斷影響平衡的因素，“斷開”

一般改變的是溫度或壓強(qiáng)，“漸變”一般改變的是濃度。

二、有關(guān)y-t折線圖像解讀

y-t折線圖像中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)往往不確定，可以是百分含量、轉(zhuǎn)化率或者體積分?jǐn)?shù)等物理量，常常用來同時(shí)考察溫度和壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響。

1.案例展示

例2密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：

aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）

如圖2所示在不同的溫度和壓圖2

強(qiáng)下的關(guān)系圖，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示混合氣體中B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則下列判斷正確的是（ ? ）。

A.T1>T2，p1<p2，a+b>c，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

B.T1>T2，p1<p2，a+b<c，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

C.T1<T2，p1>p2，a+b<c，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)

D.T1>T2，p1>p2，a+b>c，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

分析圖像中給出了三條線段，根據(jù)控制變量法，如果比較溫度，則需要壓強(qiáng)相等，故比較T1p2和T2p2這兩條折線，其中溫度較高的反應(yīng)速率快，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間就短，則“先拐”，故有T1>T2，在判斷反應(yīng)吸放熱的時(shí)候，可以假設(shè)有這樣一個(gè)過程，從T1→T2，溫度降低，對(duì)照縱坐標(biāo)可知B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，則有降溫平衡逆向移動(dòng)，逆向?yàn)榉艧幔驗(yàn)槲鼰岱磻?yīng);同理，比較T1p1和T1p2這兩條折線，可以得到p1<p2，a+b<c，故正確選項(xiàng)為B。

2.方法解讀

（1）根據(jù)控制變量法，找到兩條等溫線或等壓線，確定兩條研究對(duì)象;再根據(jù)“先拐先平值最大”原則，判斷出溫度或壓強(qiáng)的大小。

（2）模擬過程進(jìn)行“定一議二”，模擬一個(gè)從T1→T2或者p1→p2的過程，通過縱坐標(biāo)的變化來判斷化學(xué)平衡移動(dòng)的方向，根據(jù)其中的邏輯關(guān)系得出反應(yīng)的吸放熱或者前后氣體總體積的大小。

三、有關(guān)y-T/p曲線圖像解讀

在y-T/p的曲線圖像中，橫坐標(biāo)表示溫度或壓強(qiáng)，縱坐標(biāo)不確定，可以是百分含量、轉(zhuǎn)化率或者體積分?jǐn)?shù)等物理量，也常常用來同時(shí)考查溫度和壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響。

1.案例展示

例3在密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：

A（s）+B（g）2C（g） ΔH>0，

隨著外界條件的改變發(fā)生如圖3圖3變化，那么y軸可以表示為（ ? ?）。

A.反應(yīng)在該條件下平衡時(shí)C的體積分?jǐn)?shù)

B.反應(yīng)在該條件下平衡時(shí)B體積分?jǐn)?shù)

C.B的轉(zhuǎn)化率

D.反應(yīng)在該條件下平衡時(shí)混合氣體的質(zhì)量

分析根據(jù)題意，y軸的確定既要符合溫度的變化，又要符合壓強(qiáng)的變化。在討論溫度時(shí)，需要找一條等壓線，三條線段中任意一個(gè)就可以，結(jié)合化學(xué)方程式和圖像可知，升溫，平衡正向移動(dòng)，y軸所表示的量逐漸減小，故B符合;在討論壓強(qiáng)時(shí)，則需要找一條等溫線，即在x軸上一點(diǎn)做x軸的垂線，與三條曲線相交于三點(diǎn)，根據(jù)這三點(diǎn)中任意兩點(diǎn)來確定y軸的變化，結(jié)合化學(xué)方程式和圖像可知，減小壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，y軸減小，故B符合。據(jù)此，可以看出B既符合溫度的變化又符合壓強(qiáng)的變化，即為正確答案。

2.方法解讀

（1）分析方程式，判斷出溫度或壓強(qiáng)的改變對(duì)化學(xué)平衡的影響，記錄化學(xué)平衡移動(dòng)的方向。

（2）根據(jù)“定一議二”的方法分析圖像，判斷出溫度或壓強(qiáng)的改變對(duì)相關(guān)物理量造成的影響，記錄y軸變化的趨向。

（3）將（1）（2）兩項(xiàng)結(jié)合，移動(dòng)的方向與y軸的變化相一致，則可以用y軸表示;反之亦然。

總之，以上所闡述的三種圖像較為典型，體現(xiàn)了一定的方法和技巧，其他圖像的變化與創(chuàng)新，總是以這三類圖像為基礎(chǔ)。只要在解題時(shí)，充分利用化學(xué)平衡原理，按照讀圖的步驟和方法技巧進(jìn)行分析，就一定可以得出正確答案。

（收稿日期：2015-09-10）