2018-2019版高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 第3節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率 第3課時(shí)學(xué)案 魯科版選修4.doc
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第3課時(shí) 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位] 認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡典型圖像,學(xué)會(huì)化學(xué)平衡圖像題的分析解答方法。 一、化學(xué)反應(yīng)速率圖像(v-t圖像) 1.“漸變”類v-t圖——濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 (1)圖像Ⅰ中,v′正突變,而v′逆漸變,t1時(shí)刻圖像中有一條線是連續(xù)的,且v′正>v′逆,說明t1時(shí)刻改變的條件是增大了反應(yīng)物的濃度,使v′正突變,平衡正向移動(dòng)。 (2)圖像Ⅱ中,v′正漸變,v′逆突變,t1時(shí)刻圖像中有一條線是連續(xù)的,且v′正>v′逆,說明t1時(shí)刻改變的條件是減小了生成物的濃度,使v′逆突變,平衡正向移動(dòng)。 2.“斷點(diǎn)”類v-t圖——溫度(或壓強(qiáng))對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 (1)圖像Ⅰ中,v′正、v′逆都是突然增大的,t1時(shí)刻,圖像中出現(xiàn)了“斷點(diǎn)”,且v′正>v′逆,平衡正向移動(dòng)。改變的條件是升高溫度或增大壓強(qiáng)。 (2)圖像Ⅱ中,v′正、v′逆都是突然變小的,t1時(shí)刻,圖像中出現(xiàn)了“斷點(diǎn)”,且v′正>v′逆,平衡正向移動(dòng),說明該反應(yīng)改變的條件是降低溫度(或減小壓強(qiáng))。 3.“平臺(tái)”類v-t圖——催化劑(或壓強(qiáng))對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 圖像中v′正、v′逆都是突然增大,且增大的程度相同,t1時(shí)刻,圖像中出現(xiàn)了“平臺(tái)”,化學(xué)平衡不移動(dòng),改變的條件可能是使用了催化劑或?qū)Ψ磻?yīng)前后氣體總體積不發(fā)生變化的反應(yīng)增大了壓強(qiáng)。 v-t圖像中,若v正和v逆中有一個(gè)在原平衡點(diǎn)連續(xù)漸變,則一定為改變反應(yīng)物或生成物之一濃度引起的速率變化;若v正和v逆都在原平衡點(diǎn)向平衡線同側(cè)突變,則一定為改變溫度或壓強(qiáng)引起反應(yīng)速率的變化。 例1 某密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):X(g)+Y(g)2Z(g) ΔH<0。下圖表示該反應(yīng)的速率(v)隨時(shí)間(t)變化的關(guān)系,t2、t3、t5時(shí)刻外界條件有所改變,但都沒有改變各物質(zhì)的初始加入量。下列說法中正確的是( ) A.t2時(shí)一定加入了催化劑 B.t3時(shí)減小了壓強(qiáng) C.t5時(shí)可能升高了溫度 D.t4~t5時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率最低 答案 C 解析 A項(xiàng),由圖可知,t2時(shí)刻改變條件,正逆反應(yīng)速率增大且相等,若增大壓強(qiáng)平衡也不發(fā)生移動(dòng),則t2時(shí)不一定加入了催化劑,錯(cuò)誤;B項(xiàng),t3時(shí)刻改變條件,正逆反應(yīng)速率均減小,且正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,若減小壓強(qiáng),平衡不發(fā)生移動(dòng),與圖像不符,錯(cuò)誤; C項(xiàng),t5時(shí)刻改變條件,正逆反應(yīng)速率增大,且逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率,若升高溫度,平衡逆向移動(dòng),與圖像符合,正確;D項(xiàng),催化劑對(duì)平衡移動(dòng)無影響,t3~t4時(shí)間內(nèi)平衡逆向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率減小,t5~t6時(shí)間內(nèi)平衡逆向移動(dòng),轉(zhuǎn)化率繼續(xù)減小,顯然t5~t6時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率比t4~t5時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率低,錯(cuò)誤。 考點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像 題點(diǎn) 速率-時(shí)間(v-t)圖像 方法總結(jié) (1)看清化學(xué)方程式(ΔH符號(hào)及氣體系數(shù)變化)。 (2)分析圖像含義(v正、v逆的漸變或突變和v正、v逆的相對(duì)大小)。 (3)聯(lián)想外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響規(guī)律。 例2 可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài),時(shí)間為t1時(shí)改變條件?;瘜W(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間關(guān)系如圖。下列說法正確的是( ) A.維持溫度、反應(yīng)體系體積不變,t1時(shí)充入SO3(g) B.維持壓強(qiáng)不變,t1時(shí)升高反應(yīng)體系溫度 C.維持溫度不變,t1時(shí)擴(kuò)大反應(yīng)體系體積 D.維持溫度、壓強(qiáng)不變,t1時(shí)充入SO3(g) 答案 D 解析 先觀察原反應(yīng)的特點(diǎn)可知,原反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的放熱反應(yīng),根據(jù)圖像可知該反應(yīng)在t1時(shí)改變了某個(gè)條件使正反應(yīng)速率減小,而使逆反應(yīng)速率增大,只能是在該時(shí)刻增大了生成物的濃度而減小了反應(yīng)物的濃度,所以只有D選項(xiàng)符合。D選項(xiàng)在溫度、壓強(qiáng)不變的情況下充入SO3(g),使體積變大,所以導(dǎo)致反應(yīng)物的濃度減小。 考點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像 題點(diǎn) 速率-時(shí)間(v-t)圖像 方法總結(jié) v-t圖像中,若v正和v逆在原平衡點(diǎn)反方向突變,視為改變濃度條件,反應(yīng)物和生成物一方濃度增大,另一方濃度減小。 二、化學(xué)平衡圖像 1.百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—時(shí)間—溫度(或壓強(qiáng))圖像 在化學(xué)平衡圖像中,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)則先達(dá)到平衡,先出現(xiàn)拐點(diǎn)的曲線表示的溫度較高(如圖1)或表示的壓強(qiáng)較大(如圖2)[仍以aA(g)+bB(g)cC(g)為例]。 根據(jù)圖像回答下列問題: (1)圖1中,溫度T1、T2的大小關(guān)系是T2>T1,溫度升高,C%(C的含量)減小,化學(xué)平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)是放熱反應(yīng)。 (2)圖2中,壓強(qiáng)p1、p2的大小關(guān)系是p1>p2,壓強(qiáng)增大,A%(A的含量)減小,化學(xué)平衡正向移動(dòng),a+b>c。 2.百分含量(或轉(zhuǎn)化率)—壓強(qiáng)—溫度圖像 在化學(xué)平衡圖像中,包括縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)和曲線,所表示的意義共三個(gè)量。確定橫坐標(biāo)所表示的量后,討論縱坐標(biāo)與曲線的關(guān)系;或者確定縱坐標(biāo)所表示的量,討論橫坐標(biāo)與曲線的關(guān)系。即“定一議二”原則。解題過程中,可以作輔助線幫助分析。例如反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)在不同溫度下(T1T2,p1p+q B.正反應(yīng)是吸熱反應(yīng);m+n p+q 答案 D 解析 圖像中有三個(gè)量,應(yīng)定一個(gè)量來分別討論另外兩個(gè)量之間的關(guān)系。定壓強(qiáng),討論T與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系:同一壓強(qiáng)下,溫度越高,A的轉(zhuǎn)化率越高,說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng);定溫度,討論壓強(qiáng)與A的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系:同一溫度下,壓強(qiáng)越大,A的轉(zhuǎn)化率越高,說明正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng),即m+n>p+q。 考點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像 題點(diǎn) “定一議二”分析化學(xué)平衡圖像 8.對(duì)于反應(yīng)A(s)+2B(g)3C(g) ΔH>0,C%跟外界條件X、Y的關(guān)系如圖所示,下列結(jié)論正確的是( ) A.X表示溫度,Y表示壓強(qiáng),且Y1>Y2>Y3 B.Y表示壓強(qiáng),X表示溫度,且Y3>Y2>Y1 C.X表示壓強(qiáng),Y表示溫度,且Y1>Y2>Y3 D.Y表示溫度,X表示壓強(qiáng),且Y3>Y2>Y1 答案 D 解析 根據(jù)曲線走向,隨溫度的升高C%降低,說明隨溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)曲線走向,隨壓強(qiáng)增大,C%降低,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),然后作等壓線,隨溫度的升高,平衡應(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng),C%應(yīng)增大,C項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確。 考點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像 題點(diǎn) “定一議二”分析化學(xué)平衡圖像 題組4 化學(xué)平衡圖像的綜合 9.可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g) ΔH,同時(shí)符合下列兩圖中各曲線的是( ) A.a+b>c+d T1>T2 ΔH>0 B.a+b>c+d T1
T2 ΔH>0 D.a+b T1,T2→T1時(shí),生成物濃度增大,說明溫度降低平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0;圖2中達(dá)平衡(v正=v逆)后增大壓強(qiáng),v正>v逆,說明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),則該反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),a+b>c+d,B對(duì)。 考點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像 題點(diǎn) 化學(xué)平衡圖像的綜合 10.下列圖示與對(duì)應(yīng)的敘述相符的是( ) A.圖Ⅰ:反應(yīng)H2+I(xiàn)22HI達(dá)平衡后,升高溫度時(shí)反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化 B.圖Ⅱ:反應(yīng)2SO2+O22SO3達(dá)平衡后,縮小容器體積時(shí)各成分的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化 C.圖Ⅲ:反應(yīng)N2+3H22NH3在恒溫情況下,反應(yīng)速率與壓強(qiáng)的關(guān)系 D.圖Ⅳ:反應(yīng)CO(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH>0,水蒸氣含量隨時(shí)間的變化 答案 B 解析 A項(xiàng),升高溫度,平衡發(fā)生移動(dòng),正、逆速率變化不相等,圖像與實(shí)際不相符;B項(xiàng),縮小容器體積,壓強(qiáng)增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),SO3的物質(zhì)的量增大,SO2與O2的物質(zhì)的量減小,圖像與實(shí)際相符合;C項(xiàng),增大壓強(qiáng),正、逆反應(yīng)速率都增大,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),正反應(yīng)速率增大更多,圖像中逆反應(yīng)速率增大更多,圖像與實(shí)際不相符;D項(xiàng),由圖可知,溫度T2先到達(dá)平衡,則溫度T2>T1,升高溫度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),水蒸氣的含量增大,圖像中溫度越高,水蒸氣的含量越低,圖像與實(shí)際不相符。 考點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像 題點(diǎn) 化學(xué)平衡圖像的綜合 [綜合強(qiáng)化] 11.在密閉容器中,反應(yīng)2X(g)+Y2(g)2XY(g) ΔH<0達(dá)到甲平衡。在僅改變某一條件后,達(dá)到乙平衡,下列分析正確的是( ) A.圖Ⅰ中,甲、乙的平衡常數(shù)分別為K1、K2,則K1 p2,增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng),NH3的體積分?jǐn)?shù)增加,錯(cuò)誤;B項(xiàng),ΔH<0,說明正向反應(yīng)是放熱反應(yīng),升溫平衡逆向移動(dòng),N2的轉(zhuǎn)化率降低,錯(cuò)誤;C項(xiàng),平衡體系中增加N2,則反應(yīng)物濃度增加,正反應(yīng)速率增加,逆反應(yīng)速率瞬間不變,然后前者減小,后者增大,正確;D項(xiàng),使用催化劑反應(yīng)速率加快,達(dá)到平衡所需時(shí)間減小,錯(cuò)誤。 考點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像 題點(diǎn) 化學(xué)平衡圖像的綜合 13.在恒容密閉容器中通入X并發(fā)生反應(yīng):2X(g)Y(g),溫度T1、T2下,X的物質(zhì)的量濃度c(X)隨時(shí)間t變化的曲線如圖所示: (1)該反應(yīng)進(jìn)行到M點(diǎn)放出的熱量________(填“>”或“<”)進(jìn)行到W點(diǎn)放出的熱量。 (2)T2下,在0~t1時(shí)間內(nèi),v(Y)=________molL-1min-1。 (3)M點(diǎn)的正反應(yīng)速率________(填“>”或“<”)N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率。 (4)M點(diǎn)時(shí)再加入一定量X,平衡后X的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”“減小”或“不變”)。 答案 (1)< (2) (3)> (4)增大 解析 (1)根據(jù)圖像可知W點(diǎn)消耗的X的物質(zhì)的量比M點(diǎn)消耗的X的物質(zhì)的量大,因此反應(yīng)進(jìn)行到W點(diǎn)放熱多些。(2)0~t1時(shí)間內(nèi)X的濃度減小了(a-b) molL-1,則Y濃度增加0.5 (a-b) molL-1,因此v(Y)= molL-1min-1。(3)根據(jù)先拐先平知T1>T2,M點(diǎn)的反應(yīng)速率大于W點(diǎn)的反應(yīng)速率,N點(diǎn)沒有達(dá)到平衡,此時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行程度大,即N點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,W點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率,因此M點(diǎn)的正反應(yīng)速率大于N點(diǎn)的逆反應(yīng)速率。(4)M點(diǎn)時(shí),再加入一定量的X,則相當(dāng)于增大壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),X的轉(zhuǎn)化率增大。 考點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像 題點(diǎn) “先拐先平”分析化學(xué)平衡圖像 14.某溫度時(shí),在一個(gè)容積為 2 L 的密閉容器中,X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù),試填寫下列空白: (1)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________。 (2)反應(yīng)開始至2 min,氣體Z的平均反應(yīng)速率為_____________________________。 (3)若X、Y、Z均為氣體,反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí): ①壓強(qiáng)是開始時(shí)的________倍; ②若此時(shí)將容器的體積縮小為原來的倍,達(dá)到平衡時(shí),容器內(nèi)溫度將升高(容器不與外界進(jìn)行熱交換),則該反應(yīng)的正反應(yīng)為________(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。 (4)若上述反應(yīng)在2 min后的t1~t6內(nèi)反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系圖像如下,在每一時(shí)刻均改變一個(gè)影響反應(yīng)速率的因素,則________(填字母)。 A.在t1時(shí)增大了壓強(qiáng) B.在t3時(shí)加入了催化劑 C.在t4時(shí)降低了溫度 D.t2~t3時(shí)X的轉(zhuǎn)化率最高 答案 (1)3X+Y2Z (2)0.05 molL-1min-1 (3)①0.9?、诜艧帷?4)B 解析 (1)由圖像知平衡時(shí),Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)=0.3 mol∶0.1 mol∶0.2 mol=3∶1∶2,又由于該反應(yīng)不能進(jìn)行徹底,所以化學(xué)方程式為3X+Y2Z。 (2)v(Z)==0.05 molL-1min-1。 (3)①X、Y、Z均為氣體時(shí),反應(yīng)前n(總)=2.0 mol,平衡時(shí)n(總)=0.7 mol+0.9 mol+0.2 mol=1.8 mol,所以p(平)∶p(始)=n(平)∶n(始)=1.8 mol∶2.0 mol=0.9。 ②將容器體積縮小,相當(dāng)于增壓,達(dá)平衡時(shí),溫度升高,根據(jù)勒夏特列原理,該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 (4)在t1時(shí)如果增大壓強(qiáng),則正、逆反應(yīng)速率都增大,A錯(cuò)誤;在t3時(shí)應(yīng)該是加入了催化劑,正、逆反應(yīng)速率都增大,并且增大的倍數(shù)相同,平衡不移動(dòng),B正確;在t4時(shí)如果是降低了溫度,則平衡正向移動(dòng),正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率,C錯(cuò)誤;由圖可以看出,從t1~t2,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),X的轉(zhuǎn)化率降低,從t2~t4,平衡不移動(dòng),X的轉(zhuǎn)化率不變,從t4~t5,平衡繼續(xù)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),X的轉(zhuǎn)化率又降低,因此,t0~t1時(shí)X的轉(zhuǎn)化率最高,D錯(cuò)誤。 考點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像 題點(diǎn) 化學(xué)平衡圖像的綜合
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