资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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“化学反响速率和化学平衡的图表以及“化学反响的过程图像的分析，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，化学反响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，而且化学反响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2021全国卷28，2021全国卷27，2021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以下图。,(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%指某反响物的质量分数),(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)或反响物的转化率()，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，某反响物的最大转化率()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那么和三个步骤,(1)二个原那么,先拐先平。例如，在转化率时间图上，先出现拐点的曲线先到达平衡，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响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响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，此反响的平衡常数K_；假设在2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器中进行该反响，那么该反响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，反响到达平衡前的速率：v(正)_(填“、“或“)v(逆)。,(5)假设起始时向该容器中充入2.0 mol COCl2(g)，经过一段时间后到达平衡，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，到达平衡时，Cl2的转化率_(填“、“或“)60%。,(7)假设该反响是在恒温恒压下进行，那么到达平衡时反响物的转化率将_(填“、“或“)40%。,答案,(1)0.075 molL,1,s,1,(2),(3)0.133 molL,1,减小,(4),(5),(6),(7),k,【课堂对点训练】,1.某同学学习了化学反响速率后，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。,实验编号,反应物,催化剂,甲,试管中加入,3 mL 2%H,2,O,2,溶液和,3,滴蒸馏水,无,乙,试管中加入,3 mL 5%H,2,O,2,溶液和,3,滴蒸馏水,无,丙,试管中加入,3 mL 5%H,2,O,2,溶液和,3,滴蒸馏水,1 mL 0.1 molL,1,FeCl,3,溶液,丁,试管中加入,3 mL 5%H,2,O,2,溶液和,3,滴稀盐酸溶液,1 mL 0.1 molL,1,FeCl,3,溶液,戊,试管中加入,3 mL 5%H,2,O,2,溶液和,3,滴,NaOH,溶液,1 mL 0.1 molL,1,FeCl,3,溶液,(1)上述实验发生反响的化学方程式为_。,(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到达实验目的：_。,(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。,时间,/s,20,40,60,80,100,120,气体体,积,/mL,实验丙,9.5,19.5,29.0,36.5,46.0,54.5,实验丁,8.0,16.0,23.5,31.5,39.0,46.5,实验戊,15.5,30.0,44.5,58.5,71.5,83.0,对实验戊，020 s的反响速率v1_ mLs1，100120 s的反响速率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)比照实验甲和乙，可知不同的是过氧化氢的浓度；比照实验丙、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,温度,/K,反应,反应,已知：,K,2,K,1,K,2,K,1,298,K,1,K,2,398,K,1,K,2,(1)推测反响是_反响(填“吸热或“放热),(2)相同条件下，反响在2 L密闭容器内，选用不同的催化剂，反响产生N2的量随时间变化如以下图。,计算04分钟在A催化剂作用下，反响速率v(NO)_。,以下说法正确的选项是_。,A.该反响的活化能大小顺序是：Ea(A)Ea(B)Ea(C),B.增大压强能使反响速率加快，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，说明反响已经到达平衡,D.假设在恒容绝热的密闭容器中发生反响，当K值不变时，说明反响已到达平衡,(3)一定条件下，反响到达平衡时体系中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，反响在容积可变的密闭容器中到达平衡，此时容积为3 L，c(N2)与反响时间t变化曲线X如以下图，假设在t1时刻改变一个条件，曲线X变为曲线Y或曲线Z。那么：,变为曲线Y改变的条件是_。,变为曲线Z改变的条件是_。,假设t2时降低温度，t3时到达平衡，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先到达平衡，但平衡状态相同，改变的条件是参加催化剂；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。该反响是吸热反响，降低温度时，平衡逆向移动，c(N2)在原有根底上逐渐减小，直到到达新的平衡。,答案(1)吸热,(2)0.375 molL1min1CD,(3)不变变大,(4)参加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，反响过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如以下图。据图判断：,0,10 min,，,v,(O,2,),_,。,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,SO,3,的物质的量,答案,(1)1 600 Lmol,1,减小,(2),0.000 5 molL,1,min,1,ab,考点指导,3,平衡图表题综合应用,答复以下问题：,(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响热。即化学反响热：H生成物标准生成热总和反响物标准生成热总和。,四种物质的标准生成热如下表：,物质,CO,CO,2,H,2,CH,3,OH(g),标准生成,热,(kJ/mol),110.52,393.51,0,201.25,A.计算H1_kJ/molB.H3_0(填“),以下说法正确的选项是_。,A.该反响的正反响为放热反响,B.到达平衡时，容器a中的CH3OH体积分数比容器b中的小,C.容器a中反响到达平衡所需时间比容器c中的长,D.假设起始时向容器a中充入CH3OH 0.15 mol、CH3OCH3 0.15 mol 和H2O 0.10 mol，那么反响将向正反响方向进行,(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以下图。,(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_；假设以硫酸作为电解质其负极反响为_。,解析(1)利用标准生成热可计算反响的焓变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，正反响为放热反响，A项正确；比较容器a、b中数据，温度不变，初始量成倍数，而该反响是气体体积不变的反响，初始量加倍相当于加压，平衡不移动，故到达平衡时，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，反响快，到达平衡所需时间短，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，所以反响将向正反响方向进行，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响和反响的影响进行分析，升高温度时，反响为放热反响，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反响为吸热反响，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，反响前后气体分子数不变，压强改变不影响其平衡移动，反响正反响为气体分子数减小的反响，增大压强，有利于平衡向正反响方向移动，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。假设以硫酸作为电解质其负极区CH3OH失去电子生成CO2，电极反响式为CH3OH6eH2O=CO26H。,答案(1)90.73(2)AD,(3)减小升高温度时，反响为放热反响，平衡向左移动，使得体系中CO的量增大；反响为吸热反响，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，由于反响为气体分子数减小的反响，加压有利于提升CO的转化率；而反响为气体分子数不变的反响，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
展开阅读全文