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学案六化学速率平衡图表分析与数据处理,【教学目标】 1.理解化学平衡图像的意义，掌握化学平衡图像题的解法。 2.借助速率和平衡的图像，了解平衡在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 3.通过对“化学反应速率和化学平衡”的图表以及“化学反应的过程图像”的分析，提高学生对图表信息进行综合处理和加工的能力。 4.通过同学之间对图像题的解题方法的讨论分析，体会同伴间互助学习的必要性。,【教学重点】阅读表格数据、图像，对化学平衡的综合分析，解决实际问题。 【教学难点】平衡图像解题思路、方法与技巧。 【考情分析】从近几年看，化学反应速率和化学平衡的考查，试题的创新性、探究性逐年提升，如：考查问题多样化的平衡图像问题，通过设计新颖的速率、平衡计算以及通过图像、表格获取信息、数据等试题在情境上、取材上都有所创新，而且化学反应速率与化学平衡还与元素化合物知识相互联系，综合考查，并且两者的结合也日趋紧密。如2015全国卷28，2016全国卷27，2017全国卷28等。,1.常见速率、平衡图像,(1)物质的量(或浓度)时间图像 例如，某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。,(2)含量时间温度(压强) 常见形式有如下几种。(C%指生成物的质量分数；B%指某反应物的质量分数),(3)恒压(温)的图像分析 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率()，横坐标为温度(T)或压强(p)，常见类型如下所示：,如图2所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率()与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正v逆的点是3，表示v正v逆的点是1，而2、4点表示v正v逆。,2.解答化学平衡图像题二个原则和三个步骤,(1)二个原则 先拐先平。例如，在转化率时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。 定一论二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。 (1)三个步骤 看懂图像：看图像要五看。一看面，即看清横坐标和纵坐标；二看线，即看线的走向、变化趋势；三看点，即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等；四看要不要作辅助线、如等温线、等压线；五看定量图像中有关量的多少。联想规律：联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。推理判断：结合题中给定的化学反应和图像中的相关信息，根据有关知识规律分析作出判断。,考点指导1化学平衡中的表格数据处理,(3)该温度下，此反应的平衡常数K_；若在2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器中进行该反应，则该反应K将_(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (4)保持其他条件不变，起始时向容器中充入1.2 mol COCl2、0.60 mol Cl2和0.60 mol CO，反应达到平衡前的速率：v(正)_(填“”、“”或“”)v(逆)。 (5)若起始时向该容器中充入2.0 mol COCl2(g)，经过一段时间后达到平衡，n(Cl2)_(填“”、“”或“”)0.8 mol。 (6)保持其他条件不变，起始向容器中充入1.0 mol Cl2和1.2 mol CO，达到平衡时，Cl2的转化率_(填“”、“”或“”)60%。 (7)若该反应是在恒温恒压下进行，则达到平衡时反应物的转化率将_(填“”、“”或“”)40%。,答案(1)0.075 molL1s1(2)(3)0.133 molL1减小(4)(5)(6)(7)k,【课堂对点训练】 1.某同学学习了化学反应速率后，联想到曾用H2O2制备氧气，于是设计了下面的实验方案并进行实验探究。,(1)上述实验发生反应的化学方程式为_。 (2)实验甲和实验乙的实验目的是_； 实验丙、实验丁和实验戊的实验目的是_。 (3)分析H2O2的性质，解释实验甲和实验乙能否达到实验目的：_。 (4)实验过程中该同学对实验丙、丁、戊中产生的气体进行收集，并在2 min内6个时间点对注射器内气体进行读数，记录数据如表。,对实验戊，020 s的反应速率v1_ mLs1，100120 s的反应速率v2_ mLs1。不考虑实验测量误差，二者速率存在差异的主要原因是_ _。,如图是根据实验收集到最大体积的气体时所用时间绘制的图像。曲线c表示的是实验_(填“丙”、“丁”或“戊”)。,解析(1)过氧化氢在催化剂作用下分解生成氧气和水。(2)对比实验甲和乙，可知不同的是过氧化氢的浓度；对比实验丙、丁、戊，可知不同的是H2O2溶液的酸碱性。(3)过氧化氢在不加热且没有催化剂作用的条件下性质比较稳定，故实验甲和乙尽管H2O2浓度不同，但H2O2均不会分解生成氧气。(4)由于实验戊产生氧气的速率最快，实验丁产生氧气的速率最慢，可推知图像中曲线a、b、c对应的分别为实验戊、丙、丁。,考点指导2速率、平衡图像分析,(1)推测反应是_反应(填“吸热”或“放热”) (2)相同条件下，反应在2 L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应产生N2的量随时间变化如图所示。,计算04分钟在A催化剂作用下，反应速率v(NO)_。 下列说法正确的是_。 A.该反应的活化能大小顺序是：Ea(A)Ea(B)Ea(C) B.增大压强能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数 C.单位时间内HO键与NH键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡 D.若在恒容绝热的密闭容器中发生反应，当K值不变时，说明反应已达到平衡 (3)一定条件下，反应达到平衡时体系中n(NO)n(O2)n(NO2)212。在其他条件不变时，再充入NO2气体，分析NO2体积分数(NO2)的变化情况：恒温恒压容器，(NO2)_；恒温恒容容器，(NO2)_(填“变大”、“变小”或“不变”)。,(4)一定温度下，反应在容积可变的密闭容器中达到平衡，此时容积为3 L，c(N2)与反应时间t变化曲线X如图所示，若在t1时刻改变一个条件，曲线X变为曲线Y或曲线Z。则：,变为曲线Y改变的条件是_。 变为曲线Z改变的条件是_。 若t2时降低温度，t3时达到平衡，请在图中画出曲线X在t2t4内c(N2)的变化曲线。,(3)恒温恒压容器中的平衡是等效平衡，(NO2)不变；恒温恒容容器，再充入NO2气体，等效于增大压强，平衡正向移动，(NO2)变大。(4)曲线Y比曲线X先达到平衡，但平衡状态相同，改变的条件是加入催化剂；曲线Z条件下，N2的浓度由2 molL1瞬间增大到3 molL1，容器体积应由3 L减小到2 L，改变的条件是：将容器的体积快速压缩至2 L。该反应是吸热反应，降低温度时，平衡逆向移动，c(N2)在原有基础上逐渐减小，直到达到新的平衡。,答案(1)吸热 (2)0.375 molL1min1CD (3)不变变大 (4)加入催化剂将容器的体积快速压缩至2 L 图像如图,(2)600 时，在1 L的密闭容器中，将二氧化硫和氧气混合，反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示。据图判断：,010 min，v(O2)_。 10 min到15 min内曲线变化的原因可能是_(填写编号)。 a.使用了催化剂 b.缩小容器体积 c.降低温度 d.增加SO3的物质的量 答案(1)1 600 Lmol1减小 (2)0.000 5 molL1min1ab,考点指导3平衡图表题综合应用,回答下列问题： (1)物质的标准生成热是常用的化学热力学数据，可以用来计算化学反应热。即化学反应热：H生成物标准生成热总和反应物标准生成热总和。 已知四种物质的标准生成热如下表：,A.计算H1_kJ/ molB.H3_0(填“”“”),下列说法正确的是_。 A.该反应的正反应为放热反应 B.达到平衡时，容器a中的CH3OH体积分数比容器b中的小 C.容器a中反应到达平衡所需时间比容器c中的长 D.若起始时向容器a中充入CH3OH 0.15 mol 、CH3OCH3 0.15 mol 和H2O 0.10 mol，则反应将向正反应方向进行,(3)合成气的组成n(H2)/n(COCO2)2.60时，体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图所示。,(CO)值随温度升高而_(填“增大”或“减小”)，其原因是_。 图中p1、p2、p3的大小关系为_，其判断理由是_。 (4)甲醇可以制成燃料电池，与合成气制成燃料电池相比优点是_；若以硫酸作为电解质其负极反应为_。,解析(1)利用标准生成热可计算反应的焓变H1(-201.25)(-110.52)20kJ/ mol90.73 kJ/ mol ；利用盖斯定律即可得到，所以H3H2H1 58 kJ/ mol(90.73 kJ/ mol)32.73 kJ/ mol 0。(2)容器a、c中CH3OH的物质的量相同，而容器a的温度比容器c高，平衡时CH3OCH3的物质的量：ac, 所以升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，A项正确；比较容器a、b中数据，温度不变，初始量成倍数，而该反应是气体体积不变的反应，初始量加倍相当于加压，平衡不移动，故达到平衡时，容器a中的CH3OH体积分数与容器b中的相等；容器a比容器c温度高，反应快，达到平衡所需时间短，C项错误；利用容器a中的数据可求得该温度下的化学平衡常数K4，然后通过比较选项D中数据计算出的浓度熵Qc0.67K，所以反应将向正反应方向进行，D项正确。,(3)由图像可知(CO)值随温度升高而减小，可通过温度升高对反应和反应的影响进行分析，升高温度时，反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应为吸热反应，平衡向右移动，CO产生的量也增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低。相同温度下，反应前后气体分子数不变，压强改变不影响其平衡移动，反应正反应为气体分子数减小的反应，增大压强，有利于平衡向正反应方向移动，从而引起CO的转化率增大，所以增大压强有利于CO的转化率升高，故压强：p1p2p3。(4)甲醇可以制成燃料电池，与合成气制成燃料电池相比优点是装置简单，减小了电池的体积。若以硫酸作为电解质其负极区CH3OH失去电子生成CO2，电极反应式为CH3OH6eH2O=CO26H。,答案(1)90.73 (2)AD (3) 减小升高温度时，反应为放热反应，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反应为吸热反应，平衡向右移动，CO产生的量也增大；总结果，随温度升高，使CO的转化率降低 p3p2p1 相同温度下，由于反应为气体分子数减小的反应，加压有利于提升CO的转化率；而反应为气体分子数不变的反应，产生CO的量不受压强影响；故增大压强，CO的转化率升高 (4)装置简单，减小了电池的体积CH3OH6eH2O=CO26H,某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380 时，分别研究了n(CO)n(SO2)为11、31时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)n(SO2)31的变化曲线为_。,(2)目前，科学家正在研究一种以乙烯作为还原剂的脱硝(NO)原理，其脱硝机理示意图如下图1，脱硝率与温度、负载率(分子筛中催化剂的质量分数)的关系如图2所示。,写出该脱硝原理总反应的化学方程式：_。 为达到最佳脱硝效果，应采取的条件是_。,【课堂总结】 “断平衡图像”认知模型构建,
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