平衡图像题不是让你背结论,而是让你读图说话:v-t 图看正逆速率怎么突变、渐变;转化率/含量随温度、压强的曲线,看的是放热吸热和气体计量数;多条曲线放一起,先看谁先拐先平定条件大小,再看平台高低定平衡移动方向。一句勒夏特列原理,配上会读图的眼睛,这类题就全通了。
v-t 图(速率-时间图)是判断「改变了什么条件」的主战场。核心是看改变条件的瞬间,正反应速率 v正 和逆反应速率 v逆 各自怎么跳。
| 改变的条件 | v正、v逆 的变化方式 | 平衡怎么动 |
|---|---|---|
| 增大反应物浓度 | v正 瞬间突增,v逆 不变(从原值渐增) | 正向移动 |
| 增大压强(缩容) | v正、v逆 同时突增,气多的一侧涨得多 | 向气体少的一侧 |
| 升高温度 | v正、v逆 同时增大(渐变式抬高),吸热方向涨得多 | 向吸热方向 |
| 加催化剂 | v正、v逆 同等倍数突增,始终相等 | 不移动 |
突变 vs 渐变是命门: 改变浓度、压强→ 速率曲线是竖直的突变(瞬间跳一个台阶);改变温度→ 速率是连续渐变(温度改变本身也需要过程,曲线是平滑抬高,没有竖直跳变)。催化剂则是 v正=v逆 同步跳、平衡不动。
⚠ 别把「速率增大」直接当成「平衡正向移动」。加催化剂速率大增,平衡纹丝不动;升温 v正 v逆 都增,能不能正移要看谁增得多。速率变化只是表象,移动方向要看 v正 与 v逆 的相对大小。
红线=v正,蓝线=v逆。看改变条件的瞬间:浓度/压强是竖直突变,温度是平滑渐变,催化剂两线同步跳且相等。改变后两线重新相遇→重新达平衡。以放热反应 N2+3H2⇌2NH3 为例。
浓度-时间图(c-t 图)画的是各物质浓度随时间的变化,是算数据的图:求平均速率、求转化率、求平衡常数 K,全靠读它的起点、拐点、平台值。
读图三步: ① 读起点浓度(初始);② 读平台浓度(平衡时);③ 起点减平台 = 变化量 Δc。反应物 Δc 是消耗量,生成物 Δc 是生成量,两者之比 = 化学计量数之比(这是验证/配平的钥匙)。
⚠ 求速率要除以计量数才能比不同物质的快慢;算 K 只能用平衡时的浓度(平台值),不能用起点浓度。固体、纯液体不写进 K 表达式。
以 A⇌B(计量数 1:1)为例。红线=反应物 A 从初始降到平台,蓝线=生成物 B 从 0 升到平台。平台差就是 Δc,α 越大平台落差越大,K 越大。
这是把「平衡量」(转化率、百分含量)当纵轴,「温度」或「压强」当横轴的曲线。它是反推反应性质的图:曲线随温度升降,告诉你反应吸热还是放热;随压强升降,告诉你气体计量数哪边大。
升温看转化率: 升温若转化率下降→ 平衡逆向移动 → 正反应放热(ΔH<0)。升温若转化率上升→ 平衡正向 → 正反应吸热(ΔH>0)。口诀:升温平衡向吸热方向走。
增压看生成物含量: 增大压强,平衡向气体分子数少的一侧移动。若增压后生成物含量上升→ 生成物一侧气体分子数更少(Δn<0,正向气体减少)。若增压含量不变→ 两边气体分子数相等(Δn=0)。
⚠ 转化率-温度图里,曲线到达顶点后下降的常见误读:顶点前是「还没到平衡,升温加快反应」,顶点后才是「平衡右移到左移」的分界——高考图常把「速率因素」和「平衡因素」画在一起,要分清哪段在讲速率、哪段在讲平衡。
横轴=温度,纵轴=反应物转化率。放热反应升温转化率下降(曲线右下),吸热反应升温转化率上升(曲线右上)。看曲线走向就能反推 ΔH 符号。
把纵轴换成「生成物百分含量」,横轴换成「压强」,曲线的升降直接暴露气体计量数的差 Δn = (生成物气体总数) − (反应物气体总数)。
| Δn(正向气体变化) | 增压时生成物含量 | 例 |
|---|---|---|
| Δn < 0(正向气体减少) | 增压 → 含量上升 | N2+3H2⇌2NH3(4→2) |
| Δn = 0(两边相等) | 增压 → 含量不变 | H2+I2⇌2HI(2→2) |
| Δn > 0(正向气体增多) | 增压 → 含量下降 | 2NH3⇌N2+3H2(2→4) |
反过来用: 看到含量-压强图,曲线随压强上升→ 正向是气体减少的反应(Δn<0);水平→ 两边气体相等(Δn=0);下降→ 正向气体增多(Δn>0)。这是不给方程式也能定气体计量数关系的秒杀法。
⚠ 只有改变体系体积引起的压强变化才移动平衡。恒容下充入惰性气体,总压升高但各组分浓度不变,平衡不移动——图上是一条水平线,别当成 Δn=0 的反应。
横轴=压强,纵轴=生成物百分含量。Δn<0 增压含量升(曲线右上);Δn=0 水平;Δn>0 增压含量降(曲线右下)。曲线走向 = 气体计量数关系的指纹。
勒夏特列原理: 改变影响平衡的一个条件(浓度、温度、压强),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。注意是「减弱」不是「抵消」——移动只能缓解,不能让条件回到原样。
| 改变 | 平衡移动方向(减弱改变) |
|---|---|
| 增大某反应物浓度 | 正向(消耗掉一部分加入的反应物) |
| 升高温度 | 向吸热方向(吸收热量,减弱升温) |
| 增大压强(缩小体积) | 向气体分子数少的一侧(减小压强) |
| 加催化剂 | 不移动(同等改变 v正、v逆) |
定性判断三连问: ① 改变了什么条件?② 平衡往哪个方向能「减弱」这个改变?③ 移动后转化率/含量/浓度怎么变?任何图像题,先用这三问在脑子里定方向,再去图上验证。
⚠ 勒夏特列只管「移动方向」,不改变 K 的值——只有温度能改变 K!浓度、压强移动平衡但 K 不变。别把「平衡移动」和「K 变化」画等号。
天平示意平衡移动:左盘=正反应,右盘=逆反应。改变条件后天平倾斜的方向就是平衡移动方向。催化剂时天平不动(只是两边同时变快)。
一张图里画多条曲线(不同温度或不同压强),比较条件大小,就靠先拐先平数值大这一条规则。
为什么? 温度高、压强大、有催化剂都让反应更快,更快到平衡,所以它的曲线先拐弯、先变平。用它先判断哪条对应的 T 或 p 更大(数值大),再看平台高低判平衡移动方向。
等温线(同一温度、横轴是压强):同一条线上温度固定,比较不同压强对含量的影响。多条等温线间,先平的那条温度高。等压线(同一压强、横轴是温度):同一条线上压强固定。多条等压线间,先平的那条压强大。
综合读法: 先用「先拐先平」把曲线按条件大小排序,再用平台高低判断升温/增压后平衡是正移还是逆移,最后用勒夏特列反推 ΔH、Δn。三步走,任何多曲线图都能拆解。
⚠ 「先拐先平」只比快慢/条件大小,不代表转化率高!温度高先到平衡,但若是放热反应,高温平台反而更低(转化率小)。先平≠平台高,两件事分开看。
三条转化率-时间曲线,温度 T₃>T₂>T₁。高温 T₃ 先拐先平(先到平台)——这就是「先拐先平数值大」。放热反应下,先平的高温平台反而更低,先平≠平台高。
等温线、等压线是多曲线图的两种经典排布,专门用来同时考「条件大小」和「平衡移动」。
| 等温线组 | 等压线组 | |
|---|---|---|
| 横轴 | 压强 p | 温度 T |
| 每条线固定 | 温度 T(不同线不同温度) | 压强 p(不同线不同压强) |
| 比谁大 | 先平的线温度高 | 先平的线压强大 |
| 纵轴变化读 | 随压强升降 → 定 Δn | 随温度升降 → 定 ΔH |
看图套路: 拿到一组曲线,先确认横轴是压强(等温线)还是温度(等压线);再沿一条曲线看纵轴随横轴的升降(定 Δn 或 ΔH);最后跨曲线比较,用先平判条件大小、用平台高低判移动方向。「沿线定性质、跨线比大小」八字口诀。
⚠ 别把等温线上的一个点和另一条等温线上的点直接比转化率而忘了它们温度不同。跨线比较时,横轴(压强)要取同一个值,纵向对齐着比,才是「控制变量」的正确读法。
三条等温线,温度 T高>T中>T低(以放热反应为例,温度越高平台越低)。沿一条线看含量随压强的升降定 Δn;跨三条线看整体高低,温度高的那条含量更低(放热)。
触发信号:给一张速率-时间图,某时刻 v正、v逆 突然变化,问「t 时刻改变了什么条件」。
标准动作:看是突变(浓度/压强)还是渐变(温度);看 v正、v逆 是只动一条(浓度)还是两条都动(温压催化);看两条是否相等(催化剂/Δn=0增压)。三看定条件。
示例(带解):某时刻 v正 竖直突增、v逆 从原值缓慢上升 → 只有 v正 瞬间跳、v逆 渐追,判断为增大了反应物浓度,平衡正向移动。
陷阱:把「温度渐变」误看成突变;忘了浓度只让一侧速率突变;催化剂让两线同步跳但平衡不移动。
触发信号:给各物质 c-t 曲线,问平均反应速率、转化率或平衡常数 K。
标准动作:读起点浓度、平台浓度 → Δc;v=Δc/Δt 记得除计量数比快慢;α=消耗量/初始量;K 用平台浓度代入表达式(固体纯液体不写)。
示例(带解):A⇌2B,起始 c(A)=1.0,平衡 c(A)=0.6 mol/L,则 Δc(A)=0.4,c(B)=2×0.4=0.8。α(A)=0.4/1.0=40%。K=c²(B)/c(A)=0.8²/0.6≈1.07。
陷阱:用起点浓度算 K;不同物质速率不除计量数就比大小;把生成物按反应物计量数配错比例。
触发信号:纵轴是转化率或百分含量,横轴是温度或压强,问 ΔH 正负、气体计量数关系或反应是否放热。
标准动作:升温看转化率:升降→放/吸热(升温向吸热移);增压看含量:升→正向气体减少,降→正向气体增多,不变→两边相等。
示例(带解):某图升温转化率下降、增压生成物含量上升 → 正反应放热(ΔH<0)且正向气体减少(Δn<0)。契合 N2+3H2⇌2NH3(放热、4→2)。
陷阱:分不清曲线中「未到平衡的速率上升段」与「已平衡后的平衡下降段」;把恒容充惰气误当增压。
触发信号:一张图多条曲线,标着 T₁ T₂ 或 p₁ p₂,问温度/压强大小关系、或某条件下的转化率高低。
标准动作:先确认横轴 → 判等温线(横轴压强)还是等压线(横轴温度);用先拐先平数值大排条件大小;用平台高低判移动方向;沿线定性质、跨线比大小。
示例(带解):两条转化率-时间线,曲线①先变水平、平台更低,曲线②后变水平、平台更高。则①温度更高(先平),放热反应中高温平台低,验证一致 → T①>T②。
陷阱:把「先平」当成「转化率高」;跨线比较时横轴取值不对齐;混淆等温线与等压线的横轴含义。
触发信号:图中两三条曲线明显有先有后到达水平段,问哪条温度高/压强大/是否用了催化剂。
标准动作:谁先拐弯、先水平→ 它对应更快→ 温度更高 / 压强更大 / 加了催化剂。只判「快」,不判「移动方向」。
示例(带解):三条曲线 c、b、a 依次变平,则达平衡速度 c>b>a,对应温度 Tc>Tb>Ta(若横轴时间、变量是温度)。
陷阱:先平≠平台高;催化剂让曲线整体先平但平台位置与原来相同(不移动平衡)。
触发信号:题干强调「恒温恒容」或「恒温恒压」,改变量是充入气体或压缩,问平衡是否移动、转化率如何变。
标准动作:恒容充惰性气体→浓度不变→不移动;恒容充反应气体→相当于增压;恒压充惰气→体积增大→相当于减压(向气体多的一侧)。回到浓度/压强的本质看。
示例(带解):N2+3H2⇌2NH3,恒温恒压下充入 He → 为维持恒压体积膨胀 → 各组分浓度减小,相当于减压 → 平衡向气体多的逆向移动,NH3 含量下降。
陷阱:恒容充惰气误判为移动;恒压充惰气误判为不移动;分不清「充入的气是否参与反应」。
① 把「速率增大」直接等同于「平衡正向移动」——催化剂速率大增平衡不动;升温 v正 v逆 都增,移动方向看谁增得多。
② 催化剂只改变速率、不改变平衡:v正、v逆 同等倍数变化,始终相等,转化率、含量、K 全不变,只是更快到平衡。
③ 混淆瞬时突变(浓度/压强)与渐变(温度):浓度压强改变是竖直跳变,温度改变是平滑抬高,这是 v-t 图判条件的关键。
④ 「先拐先平」只比快慢/条件大小,不等于转化率高。放热反应高温先平但平台更低。
⑤ 只有温度改变 K!浓度、压强移动平衡但 K 不变。别把平衡移动和 K 变化画等号。
⑥ 恒容充惰性气体:总压升但各组分浓度不变,平衡不移动,图上是水平线,别当成 Δn=0 的反应。
⑦ 算 K、算平衡浓度只能用平台值(平衡态),固体、纯液体不写入 K 表达式。
⑧ 转化率-温度图有「速率上升段」和「平衡下降段」,顶点是分界,别整条曲线一律当平衡移动来读。
⑨ 增大压强让平衡向气体分子数少的一侧移动;Δn=0 时增压平衡不移动(但速率会加快)。
① 一切图像都是 Q 与 K 的赛跑: 平衡移动的底层是浓度商 Q 与平衡常数 K 的比较。Q<K 正向、Q>K 逆向、Q=K 平衡。改条件瞬间要么动 Q(浓度/压强)、要么动 K(温度),再看 Q、K 谁大谁小,方向自然出来。所有定性口诀都是这条的特例。
② 「先拐先平」的本质是速率常数随温度指数增大: 温度升高,正逆速率常数都按阿伦尼乌斯规律猛增,反应更快逼近平衡,所以曲线先拐先平。它是动力学(快慢)信息;平台高低是热力学(平衡位置)信息。两套体系,一张图上同时给,分开读才不乱。
③ 放热反应的「双刃剑」: 升温加快速率(动力学有利)但让放热平衡逆移(热力学不利)。工业合成氨选中温、高压加催化剂,正是在「快」与「多」之间权衡——图像题里常把这个矛盾画成先升后降的曲线,顶点就是速率与平衡两个因素的博弈交点。
④ 压强本质是浓度,别被「总压」骗: 移动平衡的是各组分浓度(分压),不是总压。恒容充惰气总压升但分压不变→不动;恒压充惰气体积胀→分压降→相当于减压。凡是压强题,一律换算成「各组分浓度怎么变」再判断,永不出错。
⑤ 用「控制变量」拆多曲线图: 多曲线图是把二维(条件×条件)投影成一族一维曲线。读它先固定横轴取值,纵向对齐比不同曲线(变一个量);再沿一条曲线看纵轴随横轴变(变另一个量)。这套「投影+控制变量」的思维,任何多参数图都能套。
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