第九章學(xué)案44化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡圖象

1、學(xué)案44化學(xué)反應(yīng)速率 化學(xué)平衡圖象化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖象類試題是化學(xué)試題中的一種特殊題型，其特點(diǎn)是：圖象是題目的主要組成部分，把所要考查的化學(xué)知識(shí)寓于圖中曲線上，具有簡明、直觀、形象的特點(diǎn)。隨著高考的不斷改革以及對學(xué)科內(nèi)能力要求的不斷提高，這種數(shù)形結(jié)合的試題將頻頻出現(xiàn)。預(yù)計(jì)這將是考查考生學(xué)科內(nèi)綜合能力的一種方向，高考試題考查這種題型的力度將加大。1題型分類(1)分析外界條件對反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響；(2)由圖象判斷反應(yīng)特征(確定反應(yīng)中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)、判斷熱效應(yīng)或氣體物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)的變化關(guān)系)；(3)由反應(yīng)和圖象判斷圖象中坐標(biāo)或曲線的物理意義；(4)由反應(yīng)和圖象判斷符合圖象變化的外界條

2、件；(5)由反應(yīng)判斷圖象正誤等。2解題指導(dǎo)(1)看圖象：一看軸，即縱、橫坐標(biāo)的意義；二看點(diǎn)，即起點(diǎn)、拐點(diǎn)、交點(diǎn)、終點(diǎn)；三看線，即線的走向和變化趨勢；四看輔助線，即等溫線、等壓線、平衡線等；五看量的變化，如濃度變化、溫度變化、轉(zhuǎn)化率變化、物質(zhì)的量的變化等。(2)依據(jù)圖象信息，利用平衡移動(dòng)原理，分析可逆反應(yīng)的特征：吸熱還是放熱，氣體計(jì)量數(shù)增大、減小還是不變，有無固體或純液體參加或生成等。(3)先拐先平：在化學(xué)平衡圖象中，先出現(xiàn)拐點(diǎn)的反應(yīng)先達(dá)到平衡，可能是該反應(yīng)的溫度高、濃度大、壓強(qiáng)大或使用了催化劑。(4)定一議二：勒夏特列原理只適用于一個(gè)條件的改變，所以圖象中有三個(gè)變量時(shí)，先固定一個(gè)量，再討論另外

3、兩個(gè)量的關(guān)系。3分類識(shí)圖(1)速率時(shí)間圖此類圖象定性揭示了v正、v逆隨時(shí)間(含條件改變對速率的影響)變化的規(guī)律，體現(xiàn)了平衡的“動(dòng)、等、定、變”的基本特征，以及平衡移動(dòng)的方向等。如N23H2高溫、高壓催化劑2NH3H<0，建立平衡后加熱對速率的影響如圖1。試問：從圖1中怎樣判斷化學(xué)平衡有“動(dòng)”、“變”的特征？圖1中t2t3段，化學(xué)反應(yīng)向什么方向進(jìn)行？(2)濃度時(shí)間圖此類圖象能說明平衡體系中各組分(或某一成分)在反應(yīng)過程中的變化情況。如ABAB的反應(yīng)情況如圖2所示，此類圖象要注意各物質(zhì)曲線的折點(diǎn)(達(dá)平衡)時(shí)刻相同，各物質(zhì)濃度變化的內(nèi)在聯(lián)系及其比例符合化學(xué)方程式中的計(jì)量數(shù)關(guān)系。試問：從圖2中怎

4、樣判斷化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)？(3)全程速率時(shí)間圖如Zn與足量鹽酸的反應(yīng)，反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化出現(xiàn)如下情況，如圖3所示，試解釋各段發(fā)生變化的原因。AB段(v漸增)：_。BC段(v漸小)：_。(4)含量時(shí)間溫度(壓強(qiáng))圖常見形式有如下圖所示的幾種。(C%指產(chǎn)物百分含量，B%指某反應(yīng)物百分含量)在其他條件不變時(shí)，改變?nèi)我粭l件，如：使用催化劑或溫度升高或壓強(qiáng)增大，都能縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，這種圖象的折點(diǎn)表示達(dá)到平衡的時(shí)間，反映了反應(yīng)速率的大小，可以確定T(p)的高低(大小)，水平線高低對應(yīng)于平衡移動(dòng)方向。圖1圖2圖3圖4圖5圖6圖7圖8圖9圖10試問：從圖1中，怎樣判斷a用了催化劑？還有哪一類反應(yīng)，不用

5、催化劑而改變其它因素，其變化趨勢也與圖1完全相同？怎樣從圖5中判斷出T2>T1，從圖9中判斷出p1>p2?(5)恒壓(溫)線該類圖的縱坐標(biāo)為物質(zhì)的平衡濃度(c)或反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率()，橫坐標(biāo)為溫度(T)或壓強(qiáng)(p)，常見類型如下圖：圖1圖2試問：圖1中，設(shè)縱坐標(biāo)為，p1>p2>p3從圖中可讀出哪些信息？圖2中，設(shè)縱坐標(biāo)為，T1>T2從圖中可讀出哪些信息？(6)速率溫度(壓強(qiáng))圖這類圖有兩種情況：一是不隱含時(shí)間變化的速率溫度(壓強(qiáng))圖，二是隱含時(shí)間變化的速率溫度(壓強(qiáng))圖。以2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H<0為例，vT(p)圖如下圖：圖1圖2圖3圖4試

6、說明從以上4個(gè)圖中你分別讀出了哪些主要信息？典例導(dǎo)悟1在容積一定的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)A(g)2B(g)2C(g)H>0，平衡移動(dòng)關(guān)系如右圖所示。下列說法正確的是()Ap1<p2，縱坐標(biāo)指A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Bp1>p2，縱坐標(biāo)指C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Cp1<p2，縱坐標(biāo)指A的轉(zhuǎn)化率Dp1<p2，縱坐標(biāo)指混合氣體的平均摩爾質(zhì)量聽課記錄：典例導(dǎo)悟2某化學(xué)科研小組研究在其他條件不變時(shí)，改變某一條件對反應(yīng)可用aA(g)bB(g)cC(g)表示的化學(xué)平衡的影響，得到如下圖象(圖中p表示壓強(qiáng)，T表示溫度，n表示物質(zhì)的量，表示平衡轉(zhuǎn)化率，表示體積分?jǐn)?shù))。根據(jù)圖象，下列判斷正確的是()A反應(yīng)：

7、若p1>p2，則此反應(yīng)只能在高溫下自發(fā)進(jìn)行B反應(yīng)：此反應(yīng)的H<0，且T1<T2C反應(yīng)：H>0且T2>T1或H<0且T2<T1D反應(yīng)：T1<T2，則該反應(yīng)不易自發(fā)進(jìn)行聽課記錄：典例導(dǎo)悟3(2010·全國理綜，27)在溶液中，反應(yīng)A2BC分別在三種不同實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行，它們的起始濃度均為c(A)0.100 mol·L1、c(B)0.200 mol·L1及c(C)0 mol·L1。反應(yīng)物A的濃度隨時(shí)間的變化如下圖所示。請回答下列問題：(1)與比較，和分別僅改變一種反應(yīng)條件。所改變的條件和判斷的理由是：_；_；(2)

8、實(shí)驗(yàn)平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率為_；實(shí)驗(yàn)平衡時(shí)C的濃度為_；(3)該反應(yīng)的H_0，其判斷理由是_；(4)該反應(yīng)進(jìn)行到4.0 min時(shí)的平均反應(yīng)速率：實(shí)驗(yàn)：vB_；實(shí)驗(yàn)：vC_。1(2011·天津理綜，6)向絕熱恒容密閉容器中通入SO2和NO2，一定條件下使反應(yīng)SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)達(dá)到平衡，正反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖如右圖所示。由圖可得出的正確結(jié)論是()A反應(yīng)在c點(diǎn)達(dá)到平衡狀態(tài)B反應(yīng)物濃度：a點(diǎn)小于b點(diǎn)C反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量Dt1t2時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率：ab段小于bc段2(2011·北京理綜，12)已知反應(yīng)：2CH3COCH3(l)催化劑CH3C

9、OCH2COH(CH3)2(l)，取等量CH3COCH3，分別在0 和20 下，測得其轉(zhuǎn)化分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線(Yt)如下圖所示。下列說法正確的是()Ab代表0 下CH3COCH3的Yt曲線B反應(yīng)進(jìn)行到20 min末，CH3COCH3的>1C升高溫度可縮短反應(yīng)達(dá)平衡的時(shí)間并能提高平衡轉(zhuǎn)化率D從Y0到Y(jié)0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的13(2009·全國理綜，13)下圖表示反應(yīng)X(g)4Y(g)Z(g)H<0，在某溫度時(shí)X的濃度隨時(shí)間變化的曲線：下列有關(guān)該反應(yīng)的描述正確的是()A第6 min后，反應(yīng)就終止了BX的平衡轉(zhuǎn)化率為85%C若升高溫度，X的平衡轉(zhuǎn)

10、化率將大于85%D若降低溫度，v正和v逆將以同樣倍數(shù)減小4(2009·江蘇，14改編)I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)I(aq)I(aq)某I2、KI混合溶液中，I的物質(zhì)的量濃度c(I)與溫度T的關(guān)系如圖所示(曲線上任何一點(diǎn)都表示平衡狀態(tài))。下列說法正確的是()A反應(yīng)I2(aq)I(aq)I(aq)的H>0B若溫度為T1、T2，反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2，則K1>K2C若反應(yīng)進(jìn)行到狀態(tài)D時(shí)，一定有v正<v逆D狀態(tài)A與狀態(tài)B相比，狀態(tài)A的c(I2)大5已知圖一表示的是可逆反應(yīng)CO(g)H2(g)C(s)H2O(g)H>0的化學(xué)反應(yīng)速率(v)與時(shí)間(

11、t)的關(guān)系，圖二表示的是可逆反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)H<0的濃度(c)隨時(shí)間t的變化情況。下列說法中正確的是()A圖一t2時(shí)改變的條件可能是升高了溫度或增大了壓強(qiáng)B若圖一t2時(shí)改變的條件是增大壓強(qiáng)，則反應(yīng)的H增大C圖二t1時(shí)改變的條件可能是升高了溫度或增大了壓強(qiáng)D若圖二t1時(shí)改變的條件是增大壓強(qiáng)，則混合氣體的平均相對分子質(zhì)量將減小6根據(jù)下列有關(guān)圖象，說法正確的是()由圖知，反應(yīng)在T1、T3處達(dá)到平衡，且該反應(yīng)的H<0由圖知，反應(yīng)在t6時(shí)刻，NH3體積分?jǐn)?shù)最大由圖知，t3時(shí)采取減小反應(yīng)體系壓強(qiáng)的措施圖表示在10 L容器、850 時(shí)的反應(yīng)，由圖知，到4 min 時(shí)，反應(yīng)放出51

12、.6 kJ的熱量A BC D題號(hào)123456答案1化學(xué)反應(yīng)的快慢和限度2化學(xué)反應(yīng)的方向?qū)ｎ}學(xué)案44化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡圖象【專題探究區(qū)】3(1)t1t2段，t3之后都表示平衡狀態(tài)，其中反應(yīng)速率均不為0，說明化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡。t2時(shí)，反應(yīng)速率因溫度升高而改變，打破了原平衡，說明化學(xué)平衡是可變化的。t2t3段，v逆>v正，說明化學(xué)反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。(2)從t1開始各物質(zhì)的濃度均不再發(fā)生變化，且都不為0，說明該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，各物質(zhì)的濃度(含量)一定，達(dá)到平衡狀態(tài)。(3)因反應(yīng)為放熱反應(yīng)，隨反應(yīng)的進(jìn)行，溫度漸增，導(dǎo)致反應(yīng)速率增大隨反應(yīng)的進(jìn)行，溶液中c(H)漸小，導(dǎo)致反應(yīng)速率減小(4)因?yàn)?/p>

13、a先達(dá)平衡且與b的平衡狀態(tài)時(shí)C%的含量相同，即該因素應(yīng)只是提高了反應(yīng)速率而未使平衡移動(dòng)，故a使用了催化劑，另外如H2(g)I2(g)2HI(g)等等體積反應(yīng)，若改變壓強(qiáng)，也僅是反應(yīng)速率改變，平衡不發(fā)生移動(dòng)，C%不變，其變化趨勢也與圖1完全相同。圖5中，T2溫度下反應(yīng)先達(dá)平衡，故T2溫度高，反應(yīng)速率快，同理，圖9中，p1壓強(qiáng)下反應(yīng)先達(dá)平衡，故p1時(shí)速率快，p1壓強(qiáng)大。(5)采用“定一議二”的方法讀圖，圖1中，在溫度T1時(shí)作輔助線，如圖3所示，即可得出：a一定壓強(qiáng)下(如p3)溫度升高，減小，說明平衡向左移動(dòng)，該反應(yīng)的H<0。b一定溫度下(T1)，壓強(qiáng)增大、增大，說明平衡向右移動(dòng)，該反應(yīng)的正反

14、應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)。同理圖2中，在p1壓強(qiáng)時(shí)作輔助線，如圖4所示，則可得出：a壓強(qiáng)增大，增大，說明平衡正向移動(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)。b溫度升高，增大，說明平衡正向移動(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，H>0。(6)圖1中，說明T升高，v正、v逆均增大，v逆>v正，平衡逆向進(jìn)行，H<0。圖2中，T1溫度下是一個(gè)平衡，T2溫度下又是一個(gè)新平衡(因v正v逆)說明溫度升高，v逆、v正均增大，且v逆>v正，平衡逆向移動(dòng)，H<0。圖3中，p增大，v正、v逆均增大且v正>v逆，平衡正向進(jìn)行，該反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)。圖4中，p增大，v正、v逆均增大，v正>v

15、逆，平衡正向移動(dòng)，從p1下的平衡移動(dòng)到p2下的平衡，該反應(yīng)也是氣體體積縮小的反應(yīng)。典例導(dǎo)悟1B根據(jù)圖象分析知縱坐標(biāo)所代表的物理量隨溫度的升高而增大，結(jié)合上述反應(yīng)知隨溫度升高平衡將向正向移動(dòng)，所以增大的物理量有A、B的轉(zhuǎn)化率，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和混合氣體的平均摩爾質(zhì)量；由題給反應(yīng)知，隨壓強(qiáng)的增大，A、B的轉(zhuǎn)化率，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和混合氣體的平均摩爾質(zhì)量均增大，故B正確。2B這是一道綜合性較強(qiáng)的題目，涉及圖象的分析及平衡移動(dòng)和反應(yīng)的方向。反應(yīng)中在恒壓下溫度升高，(A)減小，即升高溫度平衡向左移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H<0；由p1>p2知，恒定溫度時(shí)壓強(qiáng)越大，(A)越大，即增大壓強(qiáng)平衡向右移動(dòng)，

16、說明此反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)(ab>c)，即為熵減反應(yīng)，S<0。放熱熵減反應(yīng)只能在低溫下自發(fā)進(jìn)行，A錯(cuò)誤；反應(yīng)中在T2溫度下反應(yīng)先達(dá)到平衡狀態(tài)，說明T2>T1。溫度越高平衡時(shí)C的物質(zhì)的量越少，即升高溫度平衡向左移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H<0，B正確；反應(yīng)中在同一溫度下，增加B的物質(zhì)的量平衡向右移動(dòng)，(C)增大；但當(dāng)B的物質(zhì)的量達(dá)到一定程度后，對C的稀釋作用會(huì)大于平衡右移對C的影響，(C)又減小，出現(xiàn)如圖所示的曲線。若T2>T1，溫度越高(C)越小，即升高溫度平衡向左移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H<0，C錯(cuò)誤；反應(yīng)中在恒溫下壓強(qiáng)變化對(A)沒有影響，說明壓

17、強(qiáng)變化不能影響平衡，此反應(yīng)為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)(abc)，反應(yīng)過程中熵變很小，S0；若T1>T2，恒壓下溫度越高，(A)越大，說明升高溫度平衡向右移動(dòng)，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，H>0，則HTS>0，反應(yīng)不易自發(fā)進(jìn)行，D錯(cuò)誤。3(1)加催化劑；達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，平衡時(shí)A的濃度未變溫度升高；達(dá)到平衡的時(shí)間縮短，平衡時(shí)A的濃度減小(2)40%(或0.4)0.06 mol·L1(3)>升高溫度，平衡向正方向移動(dòng)，故該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)(4)0.014 mol·L1·min10.009 mol·L1·min1解析(1)與相比，反應(yīng)物A的

18、起始濃度和平衡濃度相同，但達(dá)到平衡所用的時(shí)間縮短，說明化學(xué)平衡沒有發(fā)生移動(dòng)，只是反應(yīng)速率加快了，由于該反應(yīng)是在溶液中進(jìn)行的，改變壓強(qiáng)不會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率，改變溫度會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率和使化學(xué)平衡移動(dòng)，所以反應(yīng)應(yīng)為使用了催化劑；與相比，平衡時(shí)間縮短，A的平衡濃度減小，說明化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)了，故改變的反應(yīng)條件為升高了溫度，該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。(2)對于實(shí)驗(yàn)A2BC 0.100 0.200 0 0.040 0.080 0.040 0.060 0.120 0.040故B的平衡轉(zhuǎn)化率為：×100%40% (4)該反應(yīng)進(jìn)行到4 min時(shí)，實(shí)驗(yàn)中，A的濃度為0.072 mol·

19、;L1，減少了0.028 mol·L1，則參加反應(yīng)的B的量為0.056 mol·L1，故vB0.014 mol·L1·min1；實(shí)驗(yàn)中，A的濃度為0.064 mol·L1，減少了0.036 mol·L1，生成C的濃度為0.036 mol·L1，vC0.009 mol·L1·min1?！緦ｎ}集訓(xùn)區(qū)】1DA項(xiàng)反應(yīng)在c點(diǎn)時(shí)v正達(dá)最大值，隨后v正逐漸減小，并非保持不變，故c點(diǎn)時(shí)反應(yīng)未達(dá)平衡狀態(tài)；B項(xiàng)由正反應(yīng)速率變化曲線可知，a點(diǎn)的速率小于b點(diǎn)，但開始時(shí)通入SO2和NO2，反應(yīng)由正反應(yīng)方向開始，故a點(diǎn)反應(yīng)物的濃度大

20、于b點(diǎn)；C項(xiàng)在c點(diǎn)之前，反應(yīng)物的濃度逐漸減小，容器的容積保持不變，v正逐漸增大說明反應(yīng)的溫度逐漸升高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量；D項(xiàng)由v正變化曲線可知，ab段的正反應(yīng)速率小于bc段的正反應(yīng)速率，t1t2時(shí)，ab段消耗SO2的物質(zhì)的量小于bc段，故ab段SO2的轉(zhuǎn)化率小于bc段。2DA項(xiàng)由于b曲線先達(dá)到平衡，可知b曲線的溫度高，所以A錯(cuò)；B項(xiàng)反應(yīng)到20 min末，CH3COCH3的<1，故B錯(cuò)；C項(xiàng)由圖像可知升高溫度可以縮短反應(yīng)時(shí)間，但同時(shí)會(huì)降低平衡轉(zhuǎn)化率，故C錯(cuò)；根據(jù)圖像，不難得出D正確。3B第6 min時(shí)，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)并未停止，A錯(cuò)；X的平衡轉(zhuǎn)化率×100%×100%85%，B正確；該反應(yīng)正