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化学平衡图象将数学知识和化学平衡理论融为一体，体现了各学科间渗透、综合的意图，涉及的知识面广，既要考虑化学反应速率的大小、影响因素，又要考虑化学平衡的移动、反应物的转化率等。现将中学阶段图象类型整理如下：
1. [v-t]图象
例1 已知合成氨的反应为：N2+3H2⇌2NH3 ΔH=-92.4 kJ•mol-1,在一定条件下达到化学平衡后，分别在t1~t5时刻改变某一外界条件，所得[v-t]图象如图所示。则t1~t5各点分别是改变了哪个条件？(提示：平衡移动的方法有很多：①升温；②降温；③增大压强；④减小压强；⑤压强不变加入反应物；⑥减少生成物；⑦体积不变加入生成物；⑧加入催化剂等。)
解析 [t1]时刻，正反应速率和逆反应速率同等程度地改变，所以是使用了催化剂。[t2]时刻，正反应速率不变，逆反应速率瞬间减小，所以是减小生成物的浓度。[t3]时刻，正反应速率不变，逆反应速率瞬间变大，所以是增大反应物的浓度。[t4]时刻，正反应速率、逆反应速率都瞬间增大，且[v正>v逆]，平衡正向移动，所以是升高温度。[t5]时刻，正反应速率、逆反应速率都瞬间减小，且[v正 点拨 “一点连续、一点突跃”是浓度变化对平衡影响的特征，改变压强或温度两点都会突跃。
2. [n(c)-t]图象
例2 在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量[n]随反应时间[t]变化的曲线如图所示。下列表述中，正确的是( )
A. 反应的化学方程式为2M=N
B. t2时，[v正=v逆]，达到平衡
C. t3时，[v正>v逆]
D. t1时，浓度cN=cM
解析 解题关键是抓住起点和t1、t2、t3等特殊点。在0到t2时间内(或选取0到t3之间的任一点)，nN从8 mol到4 mol减少了4 mol，nM从2 mol到4 mol增大了2 mol，因此N为反应物，方程式为2N⇌M(从反应趋势看，N没有完全转化为M，故为可逆反应)。t2时，nM=nN，瞬时浓度也相等，但浓度变化Δc并不相等，实际是v正＞v逆。t3时，nM、nN 不再改变，达到了平衡状态， v正=v逆。t1时，nM=2nN，体积相同，c与n成正比。
答案 D
点拨 （1）反应物浓度减小；（2）生成物浓度增大；（3）变量比等于计量数之比；（4）会书写化学方程式；（5）计算反应物转化率。
3. n(或转化率)—t图象
例3 反应2X(g)+Y(g)⇌2Z(g)+Q，在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下，产物Z的物质的量nZ与反应时间t的关系如图所示，下述判断正确的是( )
A. T1＜T2，P1＜P2 B. T1＜T2，P1＞P2
C. T1＞T2，P1＞P2 D. T1＞T2，P1＜P2
解析 T相同时(上面两条曲线)，P越大反应速率v越快，达到化学平衡的时间t越短，故P1＞P2；若从纵坐标nZ来分析，P2→P1，nZ增大，平衡向正向移动，对照反应特征(气体体积减小)可知P1＞P2。同理，压强相同时(下面两条曲线)，温度越高，反应速率越快，达到化学平衡的时间越短，故T1＞T2；或从nZ来分析，T2→T1，nZ减小，平衡逆向移动(正向放热则逆向吸热)，说明T1＞T2。
答案 C
点拨 先从拐点向横轴作垂线：先拐先平，温度、压强均高。再从拐点向纵轴作垂线：①利用单一变量分析法，分析当温度相同时，增大压强时，转化率或物质的量的变化；或者，当压强相同时，升高温度，转化率或物质的量的变化。②判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应或物质的计量数。
4. 转化率(或质量分数、体积分数)—P(T)图象
例4 已知反应mA(g)+nB(g)⇌xC(g)+yD(g)，A的转化率[α]A与P、T的关系如图，根据图示可以得出的正确结论是( )
A. 正反应吸热，[m+n＞x+y]
B. 正反应吸热，[m+n＜x+y]
C. 正反应放热，[m+n＞x+y]
D. 正反应放热，[m+n＜x+y]
解析 压强一定时，观察其中一曲线，随着温度升高，A的转化率提高，说明正反应为吸热。作一条等温线，当温度一定时，压强越大，A的转化率越高，即增大压强，A的转化率提高，说明正反应为气体分子数减小的方向，[m+n＞x+y]。
答案 A
点拨 （1）直接看横轴：温度升高，图象的变化趋势，得知温度对平衡的影响。（2）再向横轴作垂线：（即在等温时），得知压强对平衡的影响。
5. 转化率[α](或质量分数)—P、T图象
例5 如图，条件一定时，反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)(正反应为放热)中NO的[α]max与T变化关系曲线图，图中有[a、b、c、d]四个点，其中表示未达到平衡状态，且[v正＜v逆]的点是( )
A. [a] B. [b] C. [c] D. [d]
解析 化学平衡时有[αmax]，[a、b]在曲线上为平衡点，[c、d]点未达平衡。[d]点在曲线右上方，从[d]点向横坐标引辅助线，可知该温度平衡时[α](NO)比[d]点的小，说明该点未达平衡，且[v正＜v逆]平衡向逆向移动，或从[d]点向纵坐标引垂线，[d]点的[T]比平衡点的高，该反应正向放热，升高温度平衡向吸热的逆向移动，同样得出结论[v正＜v逆]。
答案 D
6. [v-P(T)]图象
例6 符合下图[P-v]变化曲线的反应是( )
解析 根据勒沙特列原理，增大[P]，[v正]、[v逆]都增大，但气体分子数多的一边增大的幅度大，平衡向气体体积缩小的方向移动。由图示可知，[v正]斜率大，即随[P]增大[v正]增大的多，故正反应为气体分子数较多的一边。
答案 B
7. 体积分数[φ]—T图象
例7 在容积相同的不同密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度，任其发生反应N2+3H2⇌2NH3，在第7秒时分别测定其中NH3的体积分数[φ](NH3)，并绘成下图曲线。
[[φ](NH3)]
（1）A、B、C、D、E中，尚未达到化学平衡状态的点是 ；
（2）此反应的正反应是 热反应；
（3）AC段曲线是增函数曲线，CE段曲线是减函数曲线，试从化学反应速率和化学平衡角度说明理由为 。
（4）T1到T2变化时，[v正] [v逆]；T3时，[v正] [v逆]；T3到T4变化时，[v正] [v逆]。
解析 该曲线表明在相同时刻不同温度时[φ](NH3)的情况，C点是最大点也是转折点，说明C点达到了化学平衡，C点之前的A、B点尚未达到平衡；C点之后，T升高，[φ](NH3)下降，说明正反应为放热反应；AC段化学反应尚未平衡，受速率控制，T升高，反应速率加快，[φ](NH3)增大为增函数；CE段达到平衡后受平衡因素控制，T升高，平衡向吸热的逆向移动，故[φ](NH3)下降为减函数。T1→T2，[v正>v逆]；T3时，[v正=v逆]；T3→T4，[v正＜v逆]。
1. [v-t]图象
例1 已知合成氨的反应为：N2+3H2⇌2NH3 ΔH=-92.4 kJ•mol-1,在一定条件下达到化学平衡后，分别在t1~t5时刻改变某一外界条件，所得[v-t]图象如图所示。则t1~t5各点分别是改变了哪个条件？(提示：平衡移动的方法有很多：①升温；②降温；③增大压强；④减小压强；⑤压强不变加入反应物；⑥减少生成物；⑦体积不变加入生成物；⑧加入催化剂等。)
解析 [t1]时刻，正反应速率和逆反应速率同等程度地改变，所以是使用了催化剂。[t2]时刻，正反应速率不变，逆反应速率瞬间减小，所以是减小生成物的浓度。[t3]时刻，正反应速率不变，逆反应速率瞬间变大，所以是增大反应物的浓度。[t4]时刻，正反应速率、逆反应速率都瞬间增大，且[v正>v逆]，平衡正向移动，所以是升高温度。[t5]时刻，正反应速率、逆反应速率都瞬间减小，且[v正
2. [n(c)-t]图象
例2 在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量[n]随反应时间[t]变化的曲线如图所示。下列表述中，正确的是( )
A. 反应的化学方程式为2M=N
B. t2时，[v正=v逆]，达到平衡
C. t3时，[v正>v逆]
D. t1时，浓度cN=cM
解析 解题关键是抓住起点和t1、t2、t3等特殊点。在0到t2时间内(或选取0到t3之间的任一点)，nN从8 mol到4 mol减少了4 mol，nM从2 mol到4 mol增大了2 mol，因此N为反应物，方程式为2N⇌M(从反应趋势看，N没有完全转化为M，故为可逆反应)。t2时，nM=nN，瞬时浓度也相等，但浓度变化Δc并不相等，实际是v正＞v逆。t3时，nM、nN 不再改变，达到了平衡状态， v正=v逆。t1时，nM=2nN，体积相同，c与n成正比。
答案 D
点拨 （1）反应物浓度减小；（2）生成物浓度增大；（3）变量比等于计量数之比；（4）会书写化学方程式；（5）计算反应物转化率。
3. n(或转化率)—t图象
例3 反应2X(g)+Y(g)⇌2Z(g)+Q，在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下，产物Z的物质的量nZ与反应时间t的关系如图所示，下述判断正确的是( )
A. T1＜T2，P1＜P2 B. T1＜T2，P1＞P2
C. T1＞T2，P1＞P2 D. T1＞T2，P1＜P2
解析 T相同时(上面两条曲线)，P越大反应速率v越快，达到化学平衡的时间t越短，故P1＞P2；若从纵坐标nZ来分析，P2→P1，nZ增大，平衡向正向移动，对照反应特征(气体体积减小)可知P1＞P2。同理，压强相同时(下面两条曲线)，温度越高，反应速率越快，达到化学平衡的时间越短，故T1＞T2；或从nZ来分析，T2→T1，nZ减小，平衡逆向移动(正向放热则逆向吸热)，说明T1＞T2。
答案 C
点拨 先从拐点向横轴作垂线：先拐先平，温度、压强均高。再从拐点向纵轴作垂线：①利用单一变量分析法，分析当温度相同时，增大压强时，转化率或物质的量的变化；或者，当压强相同时，升高温度，转化率或物质的量的变化。②判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应或物质的计量数。
4. 转化率(或质量分数、体积分数)—P(T)图象
例4 已知反应mA(g)+nB(g)⇌xC(g)+yD(g)，A的转化率[α]A与P、T的关系如图，根据图示可以得出的正确结论是( )
A. 正反应吸热，[m+n＞x+y]
B. 正反应吸热，[m+n＜x+y]
C. 正反应放热，[m+n＞x+y]
D. 正反应放热，[m+n＜x+y]
解析 压强一定时，观察其中一曲线，随着温度升高，A的转化率提高，说明正反应为吸热。作一条等温线，当温度一定时，压强越大，A的转化率越高，即增大压强，A的转化率提高，说明正反应为气体分子数减小的方向，[m+n＞x+y]。
答案 A
点拨 （1）直接看横轴：温度升高，图象的变化趋势，得知温度对平衡的影响。（2）再向横轴作垂线：（即在等温时），得知压强对平衡的影响。
5. 转化率[α](或质量分数)—P、T图象
例5 如图，条件一定时，反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)(正反应为放热)中NO的[α]max与T变化关系曲线图，图中有[a、b、c、d]四个点，其中表示未达到平衡状态，且[v正＜v逆]的点是( )
A. [a] B. [b] C. [c] D. [d]
解析 化学平衡时有[αmax]，[a、b]在曲线上为平衡点，[c、d]点未达平衡。[d]点在曲线右上方，从[d]点向横坐标引辅助线，可知该温度平衡时[α](NO)比[d]点的小，说明该点未达平衡，且[v正＜v逆]平衡向逆向移动，或从[d]点向纵坐标引垂线，[d]点的[T]比平衡点的高，该反应正向放热，升高温度平衡向吸热的逆向移动，同样得出结论[v正＜v逆]。
答案 D
6. [v-P(T)]图象
例6 符合下图[P-v]变化曲线的反应是( )
解析 根据勒沙特列原理，增大[P]，[v正]、[v逆]都增大，但气体分子数多的一边增大的幅度大，平衡向气体体积缩小的方向移动。由图示可知，[v正]斜率大，即随[P]增大[v正]增大的多，故正反应为气体分子数较多的一边。
答案 B
7. 体积分数[φ]—T图象
例7 在容积相同的不同密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度，任其发生反应N2+3H2⇌2NH3，在第7秒时分别测定其中NH3的体积分数[φ](NH3)，并绘成下图曲线。
[[φ](NH3)]
（1）A、B、C、D、E中，尚未达到化学平衡状态的点是 ；
（2）此反应的正反应是 热反应；
（3）AC段曲线是增函数曲线，CE段曲线是减函数曲线，试从化学反应速率和化学平衡角度说明理由为 。
（4）T1到T2变化时，[v正] [v逆]；T3时，[v正] [v逆]；T3到T4变化时，[v正] [v逆]。
解析 该曲线表明在相同时刻不同温度时[φ](NH3)的情况，C点是最大点也是转折点，说明C点达到了化学平衡，C点之前的A、B点尚未达到平衡；C点之后，T升高，[φ](NH3)下降，说明正反应为放热反应；AC段化学反应尚未平衡，受速率控制，T升高，反应速率加快，[φ](NH3)增大为增函数；CE段达到平衡后受平衡因素控制，T升高，平衡向吸热的逆向移动，故[φ](NH3)下降为减函数。T1→T2，[v正>v逆]；T3时，[v正=v逆]；T3→T4，[v正＜v逆]。