人教版高中化學選擇性必修1第二章第二節(jié)第6課時化學反應速率與化學平衡圖像能力課課件

第6課時化學反應速率與化學平衡圖像(能力課)第二章

化學反應速率與化學平衡第二節(jié)化學平衡素養(yǎng)目標1．從變化的角度認識與時間相關的各類圖像，分析時間變化時v、c、n、α、φ等物理量變化的原因。2．從變化的角度認識溫度(壓強)、起始投料等相關的圖像，分析曲線與平衡移動的關系。3．通過對圖像的分析，構建分析圖像的思維模型。考點一速率—時間圖像1．常見含“斷點”的速率—時間圖像圖像t1時刻所改變的條件溫度升高降低升高降低正反應為放熱反應正反應為吸熱反應壓強增大減小增大減小正反應為氣體物質(zhì)的量增大的反應正反應為氣體物質(zhì)的量減小的反應2．“漸變”類速率—時間圖像圖像分析t1時v′正突然增大，v′逆逐漸增大；v′正＞v′逆，平衡向正反應方向移動t1時v′正突然減小，v′逆逐漸減??；v′逆＞v′正，平衡向逆反應方向移動t1時v′逆突然增大，v′正逐漸增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反應方向移動t1時v′逆突然減小，v′正逐漸減??；v′正＞v′逆，平衡向正反應方向移動結論t1時其他條件不變，增大反應物的濃度t1時其他條件不變，減小反應物的濃度t1時其他條件不變，增大生成物的濃度t1時其他條件不變，減小生成物的濃度1．乙酸甲酯轉化為乙醇的反應原理為CH3COOCH3(g)＋2H2(g)??C2H5OH(g)＋CH3OH(g)

ΔH<0。該反應中反應速率隨時間變化的關系如圖所示，t1、t3、t4時刻分別改變某一外界條件。下列說法錯誤的是(

)A．t1時升高溫度B．t3時加入催化劑C．t4時增大反應容器的容積，使體系壓強減小D．在反應保持化學平衡的時間段中，C2H5OH的體積分數(shù)最小的時間段是t2～t3√D

[t1時升高溫度，正、逆反應速率均增大，且平衡逆向移動，A項正確；t3時加入催化劑，正、逆反應速率同等程度增大，平衡不移動，B項正確；當溫度一定時，t4時增大反應容器的容積，體系壓強減小，正、逆反應速率都減小，且平衡逆向移動，C項正確；由題圖和上述分析可知，在反應保持化學平衡的時間段中，C2H5OH的體積分數(shù)最小的時間段是t5～t6，D項錯誤。]2．可逆反應2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)在一定條件下達到平衡狀態(tài)。在t1s時改變某一條件，化學反應速率與反應時間的關系如圖所示。下列說法正確的是(

)A．維持溫度、反應體系容積不變，t1s充入SO3(g)B．維持溫度、壓強不變，t1s時充入SO3(g)C．維持反應體系容積不變，t1s時升高反應體系溫度D．維持溫度、反應體系容積不變，t1s時充入一定量Ar√B

[維持溫度、反應體系容積不變，t1s時充入SO3(g)，此時逆反應速率增大，正反應速率不變，故A錯誤；維持溫度、壓強不變，t1s時充入SO3(g)，此時逆反應速率增大，而且反應體系容積增大導致正反應速率減小，故B正確；維持反應體系容積不變，t1s時升高反應體系溫度，正、逆反應速率都增大，故C錯誤；維持溫度、反應體系容積不變，t1s時充入一定量Ar，反應物和生成物濃度都不變，正、逆反應速率都不變，故D錯誤。]考點二單一變量的平衡圖像此類圖像一般縱坐標表示物質(zhì)的量、濃度、百分含量、轉化率，橫坐標表示反應時間，解題的關鍵是找轉折點。1．“轉化率—時間”四種圖像以mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)

ΔH＝QkJ·mol-1為例

p一定時，ΔH<0T一定時，m＋n>p＋q以mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)

ΔH＝QkJ·mol-1為例T一定時，m＋n<p＋qT一定時，m＋n＝p＋q注意：縱坐標也可以是某組分的含量。2．解答這類圖像題應遵循的原則和方法“先拐先平數(shù)值大”原則分析反應由開始(起始物質(zhì)相同時)至達到平衡所用時間的長短可推知反應條件的變化。①若為溫度變化引起，溫度較高時，反應達平衡所需時間短。如甲圖500℃時反應先達平衡。②若為壓強變化引起，壓強較大時，反應達平衡所需時間短。如乙、丙、丁圖1.01×107Pa時反應先達平衡掌握圖像中反應規(guī)律的判斷方法①圖甲中，升高溫度，A的轉化率降低，平衡逆向移動，正反應為放熱反應。②圖乙中，增大壓強，A的轉化率升高，平衡正向移動，則正反應為氣體體積減小的反應。③若縱坐標表示A的百分含量，則甲中正反應為吸熱反應，乙中正反應為氣體體積增大的反應1．已知某可逆反應mA(g)＋nB(g)??pC(g)在密閉容器中進行，如圖表示在不同反應時間t、溫度T和壓強p與反應物B在混合氣體中的體積分數(shù)φ(B)的關系曲線，由曲線分析，下列判斷正確的是(

)A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放熱反應B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸熱反應C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放熱反應D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸熱反應√D

[由“先拐先平數(shù)值大”原則，對比①②可知T1＞T2，對比②③可知p2＞p1；對比①②，溫度由T2升高到T1，φ(B)減小，說明升溫平衡向正反應方向移動，所以正向為吸熱反應；對比②③，由p1加壓到p2，φ(B)增大，說明加壓平衡向逆反應方向移動，所以逆向為氣體體積減小反應，即m＋n＜p。]2．已知：4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g)

ΔH＝－1025kJ·mol-1，若反應起始物質(zhì)的量相同，下列關于該反應的示意圖不正確的是(

)√A

BC

DC

[由于該反應的正反應為放熱反應，溫度升高平衡逆向移動，NO的含量降低，故A項正確，C項錯誤；該反應的正反應是氣體體積增大的反應，壓強減小平衡正向移動，NO的含量增大，故B項正確；催化劑的使用只能改變反應速率，不能使平衡發(fā)生移動，NO的含量不變，故D項正確。]考點三多種變量的平衡圖像此類圖像的縱坐標為某物質(zhì)的平衡濃度或轉化率，橫坐標為溫度或壓強。解答此類問題，要關注曲線的變化趨勢，有多個變量時，注意控制變量，即“定一議二”。1．“A的轉化率(或C的含量)—溫度—壓強”四種圖像以mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)

ΔH＝QkJ·mol-1為例m＋n>p＋q，ΔH>0m＋n<p＋q，ΔH<0以mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)

ΔH＝QkJ·mol-1為例m＋n>p＋q，ΔH<0m＋n<p＋q，ΔH>02．解答這類圖像題時應運用“定一議二”原則相同溫度下不同壓強由反應物A的轉化率(或C的含量)大小來判斷平衡移動的方向，從而確定化學方程式中反應物與產(chǎn)物氣體物質(zhì)間的化學計量數(shù)的大小關系。如圖甲中任取一條溫度曲線研究，壓強增大，A的轉化率(或C的含量)增大，平衡正向移動，正反應為氣體體積減小的反應，圖丙中任取橫坐標一點作橫坐標垂線，也能得出相同結論相同壓強下不同溫度由反應物A的轉化率(或C的含量)的大小來判斷平衡移動的方向，從而確定反應的熱效應。如圖丙中任取一條壓強曲線研究，溫度升高，A的轉化率(或C的含量)減小，平衡逆向移動，正反應為放熱反應，圖乙中任取橫坐標一點作橫坐標垂線，也能得出相同結論1．對于反應mA(s)＋nB(g)??eC(g)＋fD(g)，當其他條件不變時，C的百分含量φ(C)與溫度和壓強p的關系如圖所示，下列敘述正確的是(

)A．化學方程式中n<e＋fB．達到平衡后，若升溫，v正減小，v逆增大C．達到平衡后，增加B的量，B的轉化率增大D．若B為有色物質(zhì)，達到平衡后縮小容器容積，重新達平衡后與原平衡比較，氣體顏色變淺√C

[隨著壓強增大，φ(C)逐漸增大，說明平衡正向移動，增大壓強，化學平衡向氣體體積減小的方向移動，可判斷n>e＋f，A項錯誤；升高溫度，正反應速率和逆反應速率均增大，B項錯誤；因為A是固體，所以增加B的量，為等比例的加入反應物，從等效平衡的角度考慮，加入反應物B后，相當于加壓，平衡向氣體體積減小的方向移動，即正向移動，B的轉化率增大，C項正確；若B為有色物質(zhì)，達到平衡后縮小容器容積，根據(jù)勒夏特列原理，雖然平衡正向移動，但是新平衡中B的濃度比原平衡的大，氣體顏色會加深，D項錯誤。]

√

考點四幾種特殊的圖像1．平衡曲線圖像類型一百分含量——壓強(1)圖像示例：對于化學反應mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點都是平衡點(如圖)。(2)方法指導：平衡曲線上的任意一點均為該條件下達到平衡的點，線外點均未達到平衡。未達到平衡的點在該條件下達到平衡的過程如圖所示。則：L線的左上方(E點)，A%大于此壓強時平衡體系的A%，E點v正>v逆；L線的右下方(F點)，F(xiàn)點v正<v逆。類型二轉化率——溫度(1)圖像示例：如圖所示曲線是其他條件不變時，某反應物的平衡轉化率與溫度的關系曲線。(2)方法指導：未達到平衡的點在該條件下達到平衡的過程如圖所示。圖中標出的1、2、3、4四個點，表示v正>v逆的是點3，表示v正＜v逆的是點1，而點2、4表示v正＝v逆。特別提醒

(1)中圖像，由于某一條件對平衡的影響只能向一個方向移動，所以最高點(最低點)及以后為平衡狀態(tài)受條件的影響情況，前面為未達到平衡的情況。(2)中圖像曲線上的點全為對應條件下的平衡點。2．拋物線(1)對于反應aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)

ΔH＜0。①M點前，表示化學反應從反應開始到建立平衡的過程，則v正＞v逆，M點為平衡點，M點后為平衡受溫度或壓強的影響情況。②方法指導：拋物線型圖像頂(最低)點前未達到平衡，從頂(最低)點向后分析平衡移動情況。特別提醒

曲線上的每個點是否都達到平衡，往往需要通過曲線的升降或斜率變化來判斷，如果未到達平衡則不能使用平衡移動原理，考慮速率變化對縱坐標量的影響，到達平衡以后的點使用平衡移動原理分析。(2)投料平衡曲線①反應物不止一種的可逆反應，如N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)

ΔH＜0，改變反應物的投料比，當反應物按照n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料時，NH3百分含量最大。②方法指導：a.投料平衡曲線上的點均為平衡點。b．投料比等于化學計量數(shù)之比時，生成物的含量最大。特別提醒

橫坐標也可能是一種反應物的起始物質(zhì)的量。1．在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應相同時間，測得不同溫度下NO轉化為NO2的轉化率如圖中實線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉化率隨溫度的變化)。下列說法正確的是(

)

√

2．Ni(CO)4主要用于電子工業(yè)及制造塑料的中間體，也可用作催化劑。在0.3L的恒容密閉容器中放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反應：Ni(s)＋4CO(g)??Ni(CO)4(g)，已知該反應達到平衡時CO的平衡轉化率隨溫度變化的曲線如圖