2018-2019版高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第3节 化学反应的速率 第3课时学案 鲁科版选修4.doc

第3课时化学反应速率和化学平衡图像学习目标定位认识化学反应速率、化学平衡典型图像，学会化学平衡图像题的分析解答方法。一、化学反应速率图像(vt图像)1.“渐变”类vt图浓度对化学反应速率的影响(1)图像中，v正突变，而v逆渐变，t1时刻图像中有一条线是连续的，且v正v逆，说明t1时刻改变的条件是增大了反应物的浓度，使v正突变，平衡正向移动。(2)图像中，v正渐变，v逆突变，t1时刻图像中有一条线是连续的，且v正v逆，说明t1时刻改变的条件是减小了生成物的浓度，使v逆突变，平衡正向移动。2.“断点”类vt图温度(或压强)对化学反应速率的影响(1)图像中，v正、v逆都是突然增大的，t1时刻，图像中出现了“断点”，且v正v逆，平衡正向移动。改变的条件是升高温度或增大压强。(2)图像中，v正、v逆都是突然变小的，t1时刻，图像中出现了“断点”，且v正v逆，平衡正向移动，说明该反应改变的条件是降低温度(或减小压强)。3.“平台”类vt图催化剂(或压强)对化学反应速率的影响图像中v正、v逆都是突然增大，且增大的程度相同，t1时刻，图像中出现了“平台”，化学平衡不移动，改变的条件可能是使用了催化剂或对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大了压强。vt图像中，若v正和v逆中有一个在原平衡点连续渐变，则一定为改变反应物或生成物之一浓度引起的速率变化；若v正和v逆都在原平衡点向平衡线同侧突变，则一定为改变温度或压强引起反应速率的变化。例1某密闭容器中发生如下反应：X(g)Y(g)2Z(g)H0。下图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是()A.t2时一定加入了催化剂B.t3时减小了压强C.t5时可能升高了温度D.t4t5时间内转化率最低答案C解析A项，由图可知，t2时刻改变条件，正逆反应速率增大且相等，若增大压强平衡也不发生移动，则t2时不一定加入了催化剂，错误；B项，t3时刻改变条件，正逆反应速率均减小，且正反应速率大于逆反应速率，若减小压强，平衡不发生移动，与图像不符，错误；C项，t5时刻改变条件，正逆反应速率增大，且逆反应速率大于正反应速率，若升高温度，平衡逆向移动，与图像符合，正确；D项，催化剂对平衡移动无影响，t3t4时间内平衡逆向移动，转化率减小，t5t6时间内平衡逆向移动，转化率继续减小，显然t5t6时间内转化率比t4t5时间内转化率低，错误。考点化学反应速率与化学平衡图像题点速率时间(vt)图像方法总结(1)看清化学方程式(H符号及气体系数变化)。(2)分析图像含义(v正、v逆的渐变或突变和v正、v逆的相对大小)。(3)联想外界条件对反应速率的影响规律。例2可逆反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)HT1，温度升高，C%(C的含量)减小，化学平衡逆向移动，正反应是放热反应。(2)图2中，压强p1、p2的大小关系是p1p2，压强增大，A%(A的含量)减小，化学平衡正向移动，abc。2.百分含量(或转化率)压强温度图像在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线，所表示的意义共三个量。确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系；或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。即“定一议二”原则。解题过程中，可以作辅助线帮助分析。例如反应aA(g)bB(g)cC(g)在不同温度下(T1T2)，压强(p)与混合气体中C的含量(C%)的关系图像如图所示。根据图像回答下列问题：(1)T1为一条等温线，随着压强的增大，C%减小，化学平衡逆向移动，abc。(2)在压强一定时(如p3)，温度升高，C%增大，化学平衡正向移动，正反应是吸热反应。化学平衡图像题的解题流程例3已知可逆反应：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H1 025 kJmol1。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()答案D解析升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡时NO的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故A项正确，D项错误；B项增大压强，平衡向逆反应方向移动，平衡时NO的含量小，且达到平衡时需要的时间短，故正确；C项有无催化剂只影响到达平衡状态的时间，不影响平衡移动，故正确。考点化学反应速率与化学平衡图像题点“先拐先平”分析化学图像方法规律先拐先平可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在含量或转化率时间曲线中，先出现拐点的曲线先达到平衡，这表示反应的温度高或压强大。例4对于反应：2A(g)B(g)2C(g)H0，下列图像正确的是()A. B.C. D.答案D解析该反应的特点是气体物质分子数目减小的放热反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，B的含量减小，C的物质的量分数增大；升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，B的物质的量分数增大，C的物质的量分数减小，达到平衡的时间短，故正确。考点化学反应速率与化学平衡图像题点“定一议二”分析化学平衡图像方法规律定一议二图像中有三个量时，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系。1.一密闭容器中发生反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)Hv正，说明平衡左移，SO3的百分含量减小，t2t3、t3t4、t5t6平衡不移动，SO3的百分含量不变，所以SO3的百分含量较高的一段时间应该是t0t1。考点化学反应速率和化学平衡图像题点速率时间(vt)图像2.反应L(s)aG(g)bR(g)达到平衡时，温度和压强对该反应的影响如图所示，图中，压强p1p2，x轴表示温度，y轴表示平衡混合气体中G的体积分数。据此可判断()A.上述反应正方向是吸热反应B.上述反应正方向是放热反应C.abD.a1b答案A解析由图像知，相同压强下，温度越高，G的体积分数越小，即升高温度，平衡正向移动，正反应为吸热反应；相同温度时，压强越大，G的体积分数越大，即增大压强，平衡逆向移动，因L为固体，所以an，Q0 B.mnp，Q0C.mn，Q0 D.mnp，Qv正，即平衡逆向移动，正反应为放热反应，Hv逆，平衡正向移动，则正反应为气体系数减小的反应，即mn。考点化学反应速率和化学平衡图像题点速率压强(或温度)图像5.如图所示曲线表示其他条件一定时，反应2NO(g)O2(g)2NO2(g)Hv逆的点是()A.a点 B.b点 C.c点 D.d点答案C解析线上的点为平衡点，所以a、b点是平衡点，c点对应的平衡点在c点上方，说明NO的转化率变大才能达到平衡，反应应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，正确；d点反应应逆向进行，正反应速率小于逆反应速率。考点化学反应速率和化学平衡图像题点转化率温度图像6.某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律(下图中，p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，t表示反应时间)：根据以上规律判断(填“”“”或“(或(或p1；图(a)表示随温度升高，(A)减小，平衡向左移动，则正反应是放热反应，HT2，由T1T2，降低温度，n(C)增大，说明平衡向右移动，HT1，即升温平衡右移，H0；若T2T1，即降温平衡右移，HT1，则升温平衡右移，H0；若T1T2，则升温平衡左移，H0。考点化学反应速率和化学平衡图像题点化学平衡图像的综合对点训练题组1速率时间图像1.可逆反应2X(g)Y(s)2Z(g)在t1时刻达到平衡状态。当增大平衡体系压强(减小容器体积)时，下列有关正、逆反应速率(v)随时间变化的图像正确的是()答案C解析此可逆反应是等体积反应，达到平衡状态后，增大平衡体系的压强，正、逆反应速率仍相等，但由于压强增大，所以反应速率都增大。考点化学反应速率和化学平衡图像题点速率时间(vt图像)2.如图为某化学反应的反应速率与时间的关系示意图。在t1时刻升高温度或增大压强，反应速率的变化都符合示意图中表示的反应是()A.2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0B.4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H0D.2A(g)B(g)2C(g)H0答案B解析由图像知增大压强或升高温度后，v正、v逆都增大，由于v逆增大的多，平衡逆向移动。A项，该反应的正反应为气体体积减小的放热反应，增大压强，平衡正向移动，升高温度，平衡逆向移动，错误；B项，该反应的正反应为气体体积增大的放热反应，增大压强，化学平衡逆向移动，升高温度，化学平衡逆向移动，正确；C项，该反应是反应前后气体体积相等的可逆反应，增大压强，平衡不移动，升高温度，平衡正向移动，错误；D项，该反应的正反应为气体体积减小的吸热反应，增大压强，平衡正向移动，升高温度，平衡正向移动，错误。考点化学反应速率和化学平衡图像题点速率时间(vt)图像3.合成氨反应：N2(g) 3H2(g)2NH3(g)H 92.4 kJmol1，在反应过程中，正反应速率的变化如图所示。下列说法正确的是()A.t1时增大了压强B.t2时充入了稀有气体C.t3时升高了温度D.t4时降低了温度答案A解析A项，t1时正反应速率增大，且大于逆反应速率，应为增大压强，正确；B项，t2时正、逆反应速率同等程度增大，使用了催化剂，错误；C项，t3时正反应速率减小，且逆反应速率大于正反应速率，为减小压强，错误；D项，t4时反应速率瞬间不变，然后减小，应为减小生成物浓度，错误。考点化学反应速率和化学平衡图像题点速率时间(vt)图像4.可逆反应aX2Y(g)2Z(g)在一定条件下达到平衡后，t1和t2时各改变某一种外界条件，化学反应速率(v)时间(t)图像如图。则下列说法中正确的是()A.若X是固体，则t1时一定是增大了容器的压强B.若X是气体，则t2时不可能是减小容器压强C.若X是固体，则t1时可能是增大了X的质量D.若t2时采用了降温措施，则该反应的正反应方向H0答案B解析A项，若X为固体，增大压强，平衡不移动，若使用催化剂，平衡也不移动，错误；B项，若X为气体，t2时正、逆反应速率都减小，不可能是减小容器压强，因为减小压强，平衡逆向移动，而图像中是正向移动，正确；C项，若X为固体，t1时若增大了X的质量，平衡不移动，反应速率不变，错误；D项，t2时若采用降温，正、逆反应速率都减小，平衡正向移动，说明正反应为放热反应，H小于0，错误。考点化学反应速率和化学平衡图像题点速率时间(vt)图像题组2“先拐先平”分析化学平衡图像5.对于可逆反应mA(g)nB(g)pC(s)qD(g)反应过程中，其他条件不变时，产物D的质量分数D%与温度T或压强p的关系如图所示，请判断下列说法正确的是()A.降温，化学平衡向正反应方向移动B.使用催化剂可使D%有所增加C.化学方程式中气体的化学计量数mnqD.C的颗粒越小，正反应速率越快，有利于平衡向正反应方向移动答案A解析由“先拐先平，数值大”可知，T2T1、p2p1；升高温度，D%减小，平衡逆向移动，正反应放热，A项正确；催化剂不能使平衡发生移动，B项错误；增大压强，D%减小，平衡逆向移动，mnT2，p1pqB.正反应是吸热反应；mnpqC.正反应是放热反应；mnpq答案D解析图像中有三个量，应定一个量来分别讨论另外两个量之间的关系。定压强，讨论T与A的转化率的关系：同一压强下，温度越高，A的转化率越高，说明正反应是吸热反应；定温度，讨论压强与A的转化率的关系：同一温度下，压强越大，A的转化率越高，说明正反应是体积缩小的反应，即mnpq。考点化学反应速率和化学平衡图像题点“定一议二”分析化学平衡图像8.对于反应A(s)2B(g)3C(g)H0，C%跟外界条件X、Y的关系如图所示，下列结论正确的是()A.X表示温度，Y表示压强，且Y1Y2Y3B.Y表示压强，X表示温度，且Y3Y2Y1C.X表示压强，Y表示温度，且Y1Y2Y3D.Y表示温度，X表示压强，且Y3Y2Y1答案D解析根据曲线走向，随温度的升高C%降低，说明随温度升高，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，A、B项错误；根据曲线走向，随压强增大，C%降低，说明平衡向逆反应方向移动，然后作等压线，随温度的升高，平衡应向正反应方向移动，C%应增大，C项错误，D项正确。考点化学反应速率和化学平衡图像题点“定一议二”分析化学平衡图像题组4化学平衡图像的综合 9.可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)H，同时符合下列两图中各曲线的是()A.abcdT1T2H0B.abcdT1T2H0C.abT2H0D.abcdT1T2HT1，T2T1时，生成物浓度增大，说明温度降低平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，Hv逆，说明平衡向正反应方向移动，则该反应的正反应为气体分子数减小的反应，abcd，B对。考点化学反应速率和化学平衡图像题点化学平衡图像的综合 10.下列图示与对应的叙述相符的是()A.图：反应H2I22HI达平衡后，升高温度时反应速率随时间的变化B.图：反应2SO2O22SO3达平衡后，缩小容器体积时各成分的物质的量随时间的变化C.图：反应N23H22NH3在恒温情况下，反应速率与压强的关系D.图：反应CO(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H0，水蒸气含量随时间的变化答案B解析A项，升高温度，平衡发生移动，正、逆速率变化不相等，图像与实际不相符；B项，缩小容器体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，SO3的物质的量增大，SO2与O2的物质的量减小，图像与实际相符合；C项，增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，正反应速率增大更多，图像中逆反应速率增大更多，图像与实际不相符；D项，由图可知，温度T2先到达平衡，则温度T2T1，升高温度，平衡向正反应方向移动，水蒸气的含量增大，图像中温度越高，水蒸气的含量越低，图像与实际不相符。考点化学反应速率和化学平衡图像题点化学平衡图像的综合 综合强化11.在密闭容器中，反应2X(g)Y2(g)2XY(g)H0达到甲平衡。在仅改变某一条件后，达到乙平衡，下列分析正确的是()A.图中，甲、乙的平衡常数分别为K1、K2，则K1K2B.图中，平衡状态甲与乙相比，平衡状态甲的反应物转化率低C.图中，t时刻增大了压强D.图表示反应分别在甲、乙条件下达到平衡，说明乙温度高于甲答案D解析若升高温度，则平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，故图中t时刻改变的条件不可能是升高温度，可能是增大压强，由于温度不变，平衡常数不变，故A项错误；图表示加入催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，平衡不移动，故反应物的转化率不变，B项错误；增大压强，平衡向正反应移动，图中反应速率增大，平衡不发生移动，故改变的条件肯定不是增大压强，故C项错误；乙先达到平衡，说明乙的反应速率快，故乙温度高于甲，D项正确。考点化学反应速率和化学平衡图像题点化学平衡图像的综合 12.对于可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)Hp2，增大压强平衡正向移动，NH3的体积分数增加，错误；B项，H”或“”或“”)N点的逆反应速率。(4)M点时再加入一定量X，平衡后X的转化率_(填“增大”“减小”或“不变”)。答案(1)(4)增大解析(1)根据图像可知W点消耗的X的物质的量比M点消耗的X的物质的量大，因此反应进行到W点放热多些。(2)0t1时间内X的浓度减小了(ab) molL1，则Y浓度增加0.5(ab) molL1，因此v(Y) molL1min1。(3)根据先拐先平知T1T2，M点的反应速率大于W点的反应速率，N点没有达到平衡，此时反应正向进行程度大，即N点的正反应速率大于逆反应速率，W点的正反应速率大于N点的逆反应速率，因此M点的正反应速率大于N点的逆反应速率。(4)M点时，再加入一定量的X，则相当于增大压强，平衡正向移动，X的转化率增大。考点化学反应速率和化学平衡图像题点“先拐先平”分析化学平衡图像 14.某温度时，在一个容积为 2 L 的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白： (1)该反应的化学方程式为_。(2)反应开始至2 min，气体Z的平均反应速率为_。(3)若X、Y、Z均为气体，反应达到平衡时：压强是开始时的_倍；若此时将容器的体积缩小为原来的倍，达到平衡时，容器内温度将升高(容器不与外界进行热交换)，则该反应的正反应为_(填“放热”或“吸热”)反应。(4)若上述反应在2 min后的t1t6内反应速率与反应时间的关系图像如下，在每一时刻均改变一个影响反应速率的因素，则_(填字母)。A.在t1时增大了压强 B.在t3时加入了催化剂C.在t4时降低了温度 D.t2t3时X的转化率最高答案(1)3XY2Z(2)0.05 molL1min1 (3)0.9放热(4)B解析(1)由图像知平衡时，n(X)n(Y)n(Z)0.3 mol0.1 mol0.2 mol312，又由于该反应不能进行彻底，所以化学方程式为3XY2Z。(2)v(Z)0.05 molL1min1。(3)X、Y、Z均为气体时，反应前n(总)2.0 mol，平衡时n(总)0.7 mol0.9 mol0.2 mol1.8 mol，所以p(平)p(始)n(平)n(始)1.8 mol2.0 mol0.9。将容器体积缩小，相当于增压，达平衡时，温度升高，根据勒夏特列原理，该反应的正反应为放热反应。(4)在t1时如果增大压强，则正、逆反应速率都增大，A错误；在t3时应该是加入了催化剂，正、逆反应速率都增大，并且增大的倍数相同，平衡不移动，B正确；在t4时如果是降低了温度，则平衡正向移动，正反应速率大于逆反应速率，C错误；由图可以看出，从t1t2，平衡向逆反应方向移动，X的转化率降低，从t2t4，平衡不移动，X的转化率不变，从t4t5，平衡继续向逆反应方向移动，X的转化率又降低，因此，t0t1时X的转化率最高，D错误。考点化学反应速率和化学平衡图像题点化学平衡图像的综合