化学反应速率图像.ppt

化学反应速率图象 一 v t 图象二 v T 或P 图象 每种图象均按不可逆反应和可逆反应两种情况分析 知识内容 一 v t 图象 1 不可逆反应的 v t 图象 以锌与稀硫酸反应为例 分析 影响化学反应速率的外界因素主要有浓度 温度 压强和催化剂 还有反应物颗粒的大小 溶剂的性质 光 超声波 电磁波等 若只改变其中的一个外界条件 对反应速率的影响只是单向的 变化的趋势只有逐渐增大或减小 通常情况下 在锌与稀硫酸的反应中 至少存在浓度和温度两个因素的影响 且效果相反 在t0 t1内 一种因素起主导作用 在t1 t2内 另一种因素起主导作用 根据实验情景 气体 生成的H2 在常压下是不断排出的 硫酸的起始浓度最大 随着反应的进行 因c H 减小 故反应速率减小 然而活泼金属与H 的反应是放热的 体系温度升高使反应速率增大 在t0 t1内 温度的影响起主导作用 在t1 t2内 浓度的影响起主导作用 氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应 用ClO3 表示的反应速率如图曲线所示 已知ClO3 的氧化性随c H 的增大而增强 有关方程式为 ClO3 3HSO3 Cl 3H 3SO42 1 反应开始时反应速率加快的原因是 2 反应后期反应速率下降的原因是 3 图中阴影部分的面积表示的意义是 练习 反应有H 生成 随着c H 的增大 ClO3 的氧化性增强 随着反应物的消耗 反应物的浓度减小 从t1到t2这段时间内 ClO3 的物质的量浓度的减小量 考点4 化学反应速率图像及其应用 类型1 物质的量 或浓度 时间图像及其应用例如 某温度时 在定容 VL 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 图3 15 1 根据图像可进行如下计算 1 某物质的反应速率 转化率 2 确定化学方程式中的化学计量数之比 如X Y Z三种物质的化学计量数之比为 n1 n3 n2 n3 n2 典例1 一定温度下 在2L的密闭容器中 X Y Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示 1 写出反应的化学方程式 2 反应开始到10s 用Z表示的平均反应速率 3 反应开始到10s时 求出Y的转化率为 1 浓度 1 规律 增大反应物 或生成物 的浓度 正反应 或逆反应 速率立即增大 逆反应 或正反应 速率瞬时不变 随后增大 同理可得减小浓度的情况 类型2 速率 时间图像及其应用 2 图象 N2 3H22NH3 2 温度 1 规律 升高温度 正 逆反应速率都增大 且吸热反应速率增加的倍数大于放热反应速率增加的倍数 降低温度 正 逆反应速率都减小 且吸热反应速率减小的倍数大于放热反应速率减小的倍数 总之 温度对吸热反应速率的影响大 2 图象 N2 3H22NH3 H 0 3 压强 1 规律 增大压强 对于有气体参加的反应 正 逆反应速率均增大 气体体积之和大的一侧增加的倍数大于气体体积之和小的一侧增加的倍数 减小压强 对于有气体参加的反应 正 逆反应速率均减小 气体体积之和大的一侧减小的倍数大于气体体积之和小的一侧减小的倍数 总之 压强对气体分子数较多一侧的影响更大 4 催化剂 1 规律当其他条件不变时 加入催化剂 可以同等程度地改变正 逆反应的速率 但不能改变化学平衡常数 不能改变平衡转化率 2 图象 典例2 某温度下 在密闭容器里 2 2 3三种气态物质建立化学平衡后 改变条件 对反应2 2 22 3 正反应放热 的正 逆反应速率的影响如图所示 图A上逆下正 图B上正下逆 图D为跳跃型 上逆下正 1 加催化剂对速率影响的图象是 2 增大 2的浓度对速率影响的图象是 3 减小反应容器体积对速率影响的图象是 4 升温对速率影响的图象是 例 合成氨反应 N2 3H22NH3 H 0 如图只改变某一条件 其他条件不变 时化学反应速率与时间的变化曲线 请指出 t1 t2 t3 t4时刻分别改变什么条件 增大N2或H2的浓度 增大压强 降低温度 加催化剂 ta tb tc 0 t 典例3 可逆反应aX g bY g cZ g 在一定温度下的一密闭容器内达到平衡后 t0时改变某一外界条件 化学反应速率 v 时间 t 图象如图 则下列说法中正确的是 A 若a b c 则t0时只能是增大了容器的压强B 若a b c 则t0时只能是加入了催化剂C 若a b c 则t0时只能是增大了容器的压强D 若a b c 则t0时只能是加入了催化剂 D 化学反应速率图像的分析技巧 分析图像问题时 应从以下几个方面着手 1 看起点 分清反应物和生成物 浓度减小的是反应物 浓度增大的是生成物 生成物多数以原点为起点 2 看变化趋势 分清正反应和逆反应 分清放热反应和吸 热反应 3 看终点 分清消耗浓度和增加浓度 反应物的消耗浓度和生成物的增加浓度 或物质的量 之比等于反应方程式中各物质化学计量数之比 4 时间 速率图像 看清曲线是连续的还是跳跃的 分清 渐变 和 突变 大变 和 小变 例1 在一密闭体系中发生下列反应 N2 g 3H2 g 2NH3 g 正反应放热 右图是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系图 回答下列问题 1 t1 t3 t4时刻体系中分别是什么条件发生了变化 2 下列各时间段时 氨的体积分数最高的是 A t0 t1 B t2 t3 C t3 t4 D t5 t6 答案 1 t1时刻是升高了温度 t3时刻是使用了催化剂 t4时刻是降低了压强 若图中只画出部分正或逆反应速率曲线 你会做吗 练习一下 2 A 练习 1 在密闭容器中充入A B或C D进行可逆反应 aA g bB g cC g dD g H下图 和 分别表示反应达平衡后 改变温度和压强对反应速率及平衡的影响 则下列结论中正确的是 A 开始时充入C和D a b c d H 0B 开始时充入C和D a bc d H 0D 开始时充入A和B a b c d H 0 B 2 对于达到平衡状态的可逆反应 X YW Z 增大压强 正 逆反应速率变化的情况如下图所示 则关于X Y W Z物质的集聚状态可能是 A W Z均为气体 X Y中有一种是气体B W Z中有一种是气体 X Y均为非气体C X Y Z均为气体 W为非气体D X Y均为气体 W Z中有一种是气体 CD 练习 3 下图是合成氨的反应 N2 3H22NH3 H 0 速率随时间的变化曲线 1 t0时反应从哪个方向开始 向哪个方向进行 2 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8分别改变的条件及平衡移动方向怎样 练习 2 t1增大压强 平衡正向移动 t2减小氨的浓度 平衡正向移动 t3增大压强 平衡正向移动 t4减小压强 平衡逆向移动 t5升高温度 平衡逆向移动 t6降低温度 平衡正向移动 t7增大N2或H2的浓度 同时减小氨的浓度 平衡正向移动 t8使用了催化剂 平衡不移动 1 正 逆反应同时开始 向正反应方向进行 二 v T 或P 图象 2 可逆反应的 v T 或P 图象 以反应mA g nB g pC g qD g H为例 H 0 H 0 M n p q M n p q M n p q 分析 改变温度或改变气体反应的压强 对正 逆反应速率的影响是相同的 但影响的程度不同 升高 降低 温度对吸热 放热 反应方向的速率的影响程度较大 增大 减小 压强对气体分子数减小 增大 反应方向的速率的影响程度较大 方法规律 正 逆反应速率曲线的交点往右 哪条曲线在上 温度 或压强 对该反应方向的速率的影响程度就较大 该反应就是吸热反应 或气体分子数减小的反应 若没有交点 可将曲线按其变化趋势适当延长 也可作相同温度 或压强 点上两曲线的切线 切线的斜率大者 温度 或压强 对该反应方向的速率的影响程度就较大 例2 在密闭容器中发生反应 aX g bY g cZ g dW g H下图所示该反应速率 v 随温度 T 压强 P 的变化情况 请回答下列问题 1 H0 a bc d 填 或 2 温度T1和T3相比 T1对反应有利 T3对反应有利 填 正 或 逆 3 当温度依次升高到T1 T2 T3时 在反应到达平衡的过程中 正反应速率的变化情况依次是 填 增大 减小 或 不变 正 逆 增大 不变 减小 例3 反应A g B g C g H 0已达平衡 升高温度 平衡逆移 当反应一段时间后反应又达平衡 则速率对时间的曲线为 解析 首先要把握大方向 即升温使正 逆反应速率都变大 所以B不是正确答案 再看起点和终点 由于原反应是平衡的 V逆 V正 因而起点相同 又由于再次达到平衡 V正 V逆 因而终点相同 故A不是正确答案 由于正反应是放热反应 所以升温使V正和V逆都增大 但逆反应增大得更多 故V逆更大 即V逆曲线斜率的大 故正确答案为C 这是表示平衡移动中的速率 T1时的平衡 升温到T2时建立新平衡 V吸 V放 V吸曲线始终在上方 有学生认为靠近T2时 V吸曲线的斜率变小了 不正确 其实 温度从T1上升到T2 V吸 V放 这时速率的改变要影响到反应物和生成物的浓度 由于V吸增加得多 相应物质的浓度减少得多 将使其速率减缓 而相反方向的物质浓度增加得多 将使其速率增加 最终达到V吸 V放 建立新的平衡状态为止 1 符合下列两个图象的反应是 C表示反应物的物质的量分数 n表示速率 p表示压强 t表示时间 A 2N2O3 g 4NO g O2 g H 83 68KJ molB 3NO2 g H2O l 2HNO3 l NO g H 251 3KJ molC 4NH3 g 5O2 g 4NO g 6H2O g H 893 7KJ molD CO2 g C s 2CO g H 174KJ mol 练习 H 0 正反应气体体积数增大 AD