师：同学你好，欢迎来到化学课堂。今天我们继续学习高二化学选修四第二章第三节化学平衡第四课时——化学平衡综合应用一。在学新课之前，我们先来回顾一下前面三节课所学的内容。
第一个问题，在第一课时中，我们学习了化学平衡状态，它是如何描述的呢？化学平衡状态存在于可逆反应过程中，建立的是动态平衡。那如何判定平衡状态呢？有两个关键词，一是“等”，即反应速率$v_{正}=v_{逆}$；二是“定”，即各物质浓度保持不变。还有一个关键词是“变”，指的是外界条件改变时，化学平衡将发生移动。
所以在第二课时，我们专门讨论了化学平衡移动。那么化学平衡移动遵循什么样的规则呢？它遵循勒夏特列原理。勒夏特列原理的关键在于：在保持其他条件不变时，当改变其中一个条件，平衡向阻碍这个改变的方向移动，“阻碍”是关键词。
第三个问题，如何定量讨论化学平衡呢？在第三课时，我们重点学习了化学平衡常数及其转化率等相关知识，它们用于定量地分析和判断平衡状态。学是为了用，那如何运用前面所学内容解决具体问题呢？所以今天这节课，我们以图像为例，来讨论化学平衡综合应用。
首先，我们来看今天的教学要求，有三点：第一条，巩固化学平衡、移动及速率影响因素等相关知识在平衡图像中的体现；第二条，掌握平衡图像变化特征；第三条，通过解决典型图像问题，形成综合处理问题的能力，关键是初步构建解决平衡图像问题的一般模型。今天我们就围绕这三个内容，一起来学习化学平衡图像。
先看外界条件改变时，对速率 - 时间图像的变化规律。我们以合成氨为例，讨论浓度对速率 - 时间图像变化特征的影响。请大家看投影。当改变浓度时，有以下几种情况：
增大反应物浓度，正反应速率增大，而逆反应速率瞬间延续原状态，图像出现连续变化，且$v_{正}’ > v_{0}$，平衡正向移动。
减小生成物浓度，$v_{逆}$快速下降，$v_{正}$连续变化，由于$v_{正} > v_{逆}$，平衡正向移动。
增大生成物浓度，同理，逆反应速率瞬间增大，正反应速率连续变化，由于$v_{逆} > v_{正}$，平衡逆向移动。
减小反应物浓度，$v_{正}$快速下降，$v_{逆}$连续变化。通过这四种浓度变化情况可知，改变浓度时，速率 - 时间图像变化是连续变化的，且哪边速率大，平衡就向哪方移动。
除了浓度，温度和压强同样对速率有影响，下面接着看温度、压强引起的平衡图像，即速率 - 时间图像变化图。依旧以合成氨为例：
升高温度，$v_{正}$和$v_{逆}$同时增大，且$v_{逆}$增大更快，所以平衡逆向移动。
降低温度，$v_{正}$和$v_{逆}$同时减小，且$v_{逆}$减小更快，平衡正向移动。
增大压强，压强增大时，$v_{正}$和$v_{逆}$都将增大，且$v_{正}$增大的幅度大于$v_{逆}$，所以平衡正向移动，图像呈现非连续变化。
减小压强，速率都将减小，且$v_{逆}$大于$v_{正}$，平衡逆向移动。
根据温度和压强的变化，我们发现图像中速率的变化都是非连续变化现象。我们还学过催化剂，它对速率也有影响，下面看催化剂引起的平衡移动速率 - 时间图像。以碘和氢气生成碘化氢为例：
使用催化剂时，平衡不改变，但$v_{正}$和$v_{逆}$同时增大，$v_{正}$和$v_{逆}$的相互关系不变，过程中同样出现突变。
对于这个反应，如果增大压强，因为反应前后气体分子数相等，改变压强平衡不移动，但$v_{正}$和$v_{逆}$同样增大。
如果降低压强，$v_{正}$和$v_{逆}$都将减小，但相互关系依旧不变。
对以上四种情况下速率 - 时间图像变化特征做个小结：
若速率曲线是连续变化，那么变化的条件为浓度。
如果速度曲线在某个时刻发生突变（非连续变化），改变的条件可能为压强或温度。
若速率曲线变化为一条直线，变化的因素可能为催化剂或者是压强（此时反应前后气体体积相等）。
如何判定平衡的移动呢？根据图像，如果正反应速率在上，平衡正向移动；如果逆反应速率在上，则平衡逆向移动，也就是“正在上，正移动；逆在上，逆移动”。完成前面速率 - 时间图像内容后，我们做个练习反馈。
对于反应二氧化硫和氧气生成三氧化硫，注意该反应$\Delta H < 0$，反应速率随时间变化如图所示。请分析$T_{1}$、$T_{2}$、$T_{3}$时刻改变的外界条件分别是什么？要解决这个问题，首先要学会分析图像，根据图像变化特征判定外界条件，再结合平衡移动方向，最终确定外界条件。思路如下：
速率大小关系决定平衡移动方向，即“正在上，正移”。
根据图像变化特征确定改变的条件。比如$T_{1}$时刻，图像中是连续变化，根据前面所说，连续变化的原因是浓度改变，再判断$v_{逆} > v_{正}$，说明平衡逆向移动，所以是增大了生成物浓度。
那$T_{2}$和$T_{3}$如何分析呢？$T_{2}$时刻，图像是非连续变化，且$v_{正} > v_{逆}$，平衡正向移动，但速率都减小了。根据反应特征$\Delta H < 0$，可能改变的条件是降温。$T_{3}$时刻相对简单，同学们大多能完成，这是使用了催化剂，因为速率的变化特征符合催化剂对速率的影响。
通过上面的问题训练后，如果遇到复杂图像，图像有哪些类型呢？接下来我们解读图像。首先对常见图像进行分类，分类准则是以横坐标的变化为依据，有两种分类方式：
以时间为横轴的图像，包括速率 - 时间图、浓度 - 时间图、百分含量 - 温度 - 时间图、转化率 - 压强 - 时间图等（第三点中坐标轴可相互转化，只要横轴是时间都有可能）。
以温度或者压强为横轴的图像，比如百分含量 - 压强 - 温度图或百分含量 - 温度 - 压强图。分类方式多样，是人为确定的，分类目的是为了更好地解决问题。
那如何解决图像问题呢？一般有几个要素：
一看面，指明确横纵坐标对应的物理含义。
二看线，主要观察曲线的走向和变化趋势。
三看点，有三个关键点，即起点、拐点和终点。
四看量变化，主要关注转化率以及浓度、温度、压强等的变化。
五看辅助线，对于一些问题，需要借助辅助线来解决。
下面我们用这个解题思路来解决具体问题。看例 2，以$mA + nB \rightleftharpoons pC + qD$为例，$A$、$B$、$C$、$D$全为气体。
第一个问题，判断温度$T_{1}$和$T_{2}$的关系以及$\Delta H$大于 0 或小于 0 的关系。图像中纵坐标代表$A$的转化率，横坐标是时间，属于时间图像，变化因素是温度。解决问题的突破口在于比较$T_{1}$和$T_{2}$时刻建立平衡的时间。在图像中，当经过一定时间后，$T_{1}$时$A$的转化率不再变化，此时达到平衡状态，同理$T_{2}$时刻也达到平衡状态。根据图像可知，$T_{2}$先建立平衡，因为温度越高，速率越快，建立平衡所用时间越短，所以$T_{2} > T_{1}$。又因为温度越高，$A$的转化率越低，说明升温不利于$A$转化，所以$\Delta H < 0$。
第二个问题，改变压强后，图像横纵坐标分别是温度和$A$的转化率。能否用刚才的方法解决$P_{1}$和$P_{2}$的大小关系呢？同样看拐点，根据前面分析，拐点处建立平衡时间越短，对应的速率越快，物理量数值越大。所以可以判定$P_{2} > P_{1}$。再根据压强越大，$A$的转化率越低，说明平衡逆向移动，从而证明$m + n < p + q$。
通过这个例题，我们发现拐点是平衡建立的标志点，得到一个解题思路：先拐先达平衡，对应的物理量值大。
如果是多变量组合型图像又如何解决呢？看例 3，依旧以$mA + nB \rightleftharpoons pC + qD$为例讨论。与刚才图像比较，这个图像中每条曲线都对应两种物理量，比如压强和温度。题中要求判定$T_{2}$和$T_{1}$大小以及压强大小，该如何解决呢？
比较温度时，要保持压强一致，可以选择$P_{1}$、$T_{1}$和$P_{1}$、$T_{2}$这两条曲线。根据拐点分析法，当压强相同时，先拐先达平衡对应的物理量值大，所以$T_{2} > T_{1}$。可以用箭头向下从小指向大来描述，即从温度低的指向温度高的，再看转化率变化特点，当箭头向下，表明温度越高，转化率越小，说明平衡逆向移动，即$T_{2} > T_{1}$，$\Delta H < 0$。
比较压强大小，同样根据“先拐先平，对应值大”的方法，选择温度相同时的压强曲线来比较。从小的指向大的，发现加压平衡逆向移动，从而判定$P_{1} > P_{2}$，$m + n < p + q$。这里用了“定一议二”方法，即确定其中一个物理量，再讨论另外两个物理量之间的关系。
通过这两个例题，我们掌握了两种方法：一是拐点分析方法，二是“定一议二”方法。接下来解决一些具体复杂问题，看例 4。
在下图中，百分率$x$为气态反应物在平衡体系中的百分含量，该图表示百分率$x$与温度、压强的关系。符合曲线的反应式是：
A. $3NO + O_{2} \rightleftharpoons N_{2}O_{5}$ $\Delta H > 0$
B. $H_{2} + I_{2}(g) \rightleftharpoons 2HI$ $\Delta H < 0$
C. $4NH_{3} + 3O_{2} \rightleftharpoons 2N_{2} + 6H_{2}O(g)$ $\Delta H < 0$
D. $C + H_{2}O \rightleftharpoons H_{2} + CO$ $\Delta H > 0$
如何解决这个问题呢？先看面，横纵坐标分别是温度和$x$的百分含量，变化曲线为压强，压强大的在上。可以用辅助线法，比如做等温线。在温度确定时，看压强对应的$x$的含量，等温时发现压强增大，$x$增大，所以平衡逆向移动，即正向气体体积增大。在上述 A、B、C、D 选项中，C 和 D 符合正向气体体积增大的条件，注意 D 中的碳是固体。那究竟选谁呢？还要判定$\Delta H$。同样借助辅助线，这次做等压线，看温度变化，随着温度升高，$x$减小，平衡正向移动，所以正反应为吸热反应，因此结论是 D。
通过例 4 组合图像的分析，我们来小结一下今天这节课。在今天的课程中，我们初步构建了一个解决平衡图像问题的思维模型：
一看图，做到五个要求：一看面、二看线、三看点、四看量、五看辅助线。
二想规律，主要梳理时间变化的图像特征、勒夏特列原理。
三做判断，结合所给条件回答问题。
今天这节课就到这里，下课。