2017-2018学年高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第三单元 第二课时 化学反应速率和化学平衡图像学案 苏教版选修4.doc

第二课时 化学反应速率和化学平衡图像课标要求1通过图像理解浓度、压强、温度等外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响。2能准确识别平衡的图像，理解平衡图像的内在含义。1.正逆反应速率相等时，可逆反应到达平衡状态。反应速率变化，平衡不一定移动，速率变化后不相等，平衡才发生移动。2增大反应物浓度，正反应速率增大，逆反应速率瞬间不变。3对于有气体参加的可逆反应，增大反应体系压强，正逆反应速率均增大，但是对于正反应方向气体体积增大的反应，逆反应速率增加的更多。对于反应前后气体体积不变的反应，正逆反应速率增加的程度相同。4使用催化剂，正逆反应速率均增大，且二者增大的程度相同，即平衡后使用催化剂，平衡不移动。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。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，说明该反应的正反应可能是吸热反应(或气体总体积减小的反应)，改变的外界条件是升高温度(或增大压强)。图像中，v(正)、v(逆)都是突变小的，t1时刻，图像中出现了“断点”，且v(正)v(逆)，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应(或气体总体积增大的反应)，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”，化学平衡不发生移动，改变的条件可能是使用了催化剂也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大了压强。1某密闭容器中发生如下反应：X(g)Y(g)2Z(g)H0。如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()At2时一定加入了催化剂Bt3时减小了压强Ct5时可能升高了温度Dt4t5时间内转化率最低解析：选CA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，A错误；B项，若减小压强，平衡不发生移动，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，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。2下图为反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.2 kJmol1，在某段时间t0t6中反应速率与反应过程的曲线图，则氨的百分含量最高的一段时间是()At0t1Bt2t3Ct3t4 Dt5t6解析：选A可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，该反应为气体体积减小的放热反应，t0t1，正、逆反应速率相等，平衡不移动；t1t2，正、逆反应速率都增大，且逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，导致氨气的含量降低，故氨气含量较t0t1时间段大于t2t3时间段；t3t4，正、逆反应速率都同等程度的增大，平衡不移动，氨气的含量不变，氨气含量与t2t3时间段相同；t4t5，正、逆反应速率都降低，但逆反应速率大于正反应速率，导致平衡向逆反应方向移动，氨气的含量降低；t5t6时间段内氨气含量较t3t4低；所以平衡混合物中氨的百分含量最低的时间段是t5t6，最高的一段时间是t0t1，A项正确。化学平衡图像1百分含量(或转化率)时间温度(或压强)图像(1)图像展示(2)解题原则“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图中T2T1)、压强较大(如图中p2p1)或使用了催化剂(如图中a使用了催化剂)。.表示T2T1，生成物的百分含量降低，说明正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动。.表示p2p1，A的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应，压强增大，平衡逆向移动。.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率ab，故a使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强(压缩体积)。2百分含量(或转化率)压强温度图像(1)图像展示(2)解题原则“定一议二”。在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系。如图中确定压强为105 Pa或107 Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，作横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。1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mnqDC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解析：选A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，mnq，C项错误；固体颗粒的大小不影响平衡移动，D项错误。2对于反应：2A(g)B(g)2C(g)HefD达到平衡后，增加A的量，平衡正向移动解析：选BCA项，加入催化剂平衡不移动，错误；B项，由图知，升高温度，C的百分含量(C%)减小，平衡向左移动，正确；C项，由图知，增大压强，C的百分含量(C%)增大，平衡向正向移动，nef，正确；D项，A为固体，增加固体的量平衡不发生移动，错误。8合成氨反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 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()At1时增大了压强Bt2时使用了催化剂Ct3时升高了温度Dt4时降低了温度解析：选ABA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，为使用了催化剂，正确；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。9在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是()A图表示的是t1时刻增大O2的浓度对反应速率的影响B图表示的是t1时刻加入催化剂后对反应速率的影响C图表示的是催化剂对平衡的影响，且甲的催化效率比乙高D图表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高解析：选B若增大氧气的浓度，正反应速率突然变大，逆反应速率逐渐变大，A项不正确；加入催化剂，正、逆反应速率同等倍数的增大，但平衡不移动，B项正确；观察图，达到平衡时二氧化硫的转化率不相等，故甲、乙两条曲线不可能是由催化剂引起的，C项不正确；增大压强，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，二氧化硫的转化率增大，D项不正确。三、非选择题10在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0(1)写出该反应的化学平衡常数表达式K_。(2)降低温度，该反应K值_，二氧化硫转化率_，化学反应速度_。(以上均填“增大”“减小”或“不变”)(3)600 时，在一密闭容器中，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，反应处于平衡状态的时间段是_。(4)据图判断，反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是_(用文字表达)。10 min到15 min的曲线变化的原因可能是_(填写编号)。a加了催化剂b扩大容器体积c降低温度d增加SO3的物质的量解析：(1)根据方程式可知该反应的化学平衡常数表达式K。(2)正反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，该反应K值增大，二氧化硫转化率增大，化学反应速度减小。(3)平衡时各种物质的浓度不再发生变化，反应处于平衡状态的时间段是1520 min和2530 min。(4)据图判断，反应进行至20 min时，O2的浓度瞬间增大，而其余物质的浓度不变，曲线发生变化的原因是增加了O2的量。10 min到15 min时曲线的斜率增大，反应速率加快，但没有达到平衡状态，所以曲线变化的原因可能是使用了催化剂。答案：(1)(2)增大增大减小(3)1520 min和2530 min(4)增加了O2的量a一、单项选择题1对于可逆反应：A(g)2B(g)2C(g)(正反应为吸热反应)，下列各图正确的是()解析：选D随压强增大，v(正)、v(逆)都增大，所以，A图不正确；反应达平衡后，升温，v(逆)v(正)，B图不正确；温度高，反应速率大，到达平衡所用时间短，先到达平衡，曲线先拐，C图不正确。2一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是()ACO2(g)2NH3(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H0BCO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H0CCH3CH2OH(g)CH2CH2(g)H2O(g)H0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CHCH2(g)2H2O(g)H0解析：选A观察图像可知，达到平衡用的时间短说明反应速率快，T2T1、p1p2。升高温度水蒸气含量降低，说明平衡逆向移动，反应放热，H0；增大压强水蒸气含量增大，说明平衡正向移动，正反应气体分子数减少，综合分析A项中的反应符合要求。3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解析：选BA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。4.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()AX表示温度，Y表示压强，且Y1Y2Y3BY表示压强，X表示温度，且Y3Y2Y1CX表示压强，Y表示温度，且Y1Y2Y3DY表示温度，X表示压强，且Y3Y2Y1解析：选DA项，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，错误；B项，分析和A选项一样，错误；C项，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，平衡向生成B的方向移动，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，与图像不符，错误；D项，根据C的分析，正确。二、不定项选择题5可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(s)HQ kJmol1，反应过程中，当其他条件不变时，某物质在混合物中的含量与温度(T)、反应速率(v)与压强的关系如图所示。据图分析，以下说法正确的是()AT1T2，Q0B增大压强，B的转化率减小C当反应达平衡时，混合气体的密度不再变化Dabcd解析：选ACA项，由左图可知，T2时反应首先达到平衡，故T1T2，T1T2，温度升高，C%减小，平衡逆向移动，说明正反应为放热反应，Q0，正确；由图乙可知，增大压强，正、逆反应速率均增大，且正反应速率大于逆反应速率，即反应向正反应方向移动，故abc，B的转化率增大，B、D项错误；C项，反应达到平衡时，气体的总质量不再发生变化，在容器体积不变的情况下，气体的密度不再变化，正确。6下列图示与对应叙述相符合的是()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CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)H0，水蒸气含量随时间的变化解析：选BA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。三、非选择题7固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H49.0 kJmol1，某科学实验将6 mol CO2和8 mol H2充入2 L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如下图所示(实线)。(1)a点正反应速率_(填“大于”“等于”或“小于”)逆反应速率。(2)下列时间段平均反应速率最大的是_。A01 min B13 minC38 min D811 min(3)平衡时CO2的转化率为_，该条件下的平衡常数K_。(4)仅改变某一实验条件再进行两次实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线对应的实验条件改变是_，曲线对应的实验条件改变是_。解析：(1)a点时还没有达到平衡状态，反应物氢气的物质的量继续减小，平衡向正反应方向进行，所以正反应速率大于逆反应速率。(2)分别计算不同时间段内的反应速率：01 min内，v(H2)1 molL1min1；13 min内，v(H2)0.75 molL1min1；38 min内，v(H2)0.1 molL1min1。所以01 min内反应速率最大，A项符合题意。(3)由图可知，8 min时，反应达到平衡，平衡时氢气的物质的量为2 mol，参加反应的氢气为8 mol2 mol6 mol，氢气的浓度变化量为3 molL1，则： CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)开始/(molL1) 340 0变化/(molL1) 131 1平衡/(molL1) 211 1平衡时CO2的转化率为100%33.3%。K0.5。(4)曲线反应速率增大，但转化的氢气的物质的量少，因该反应放热，升高温度平衡逆向移动，不利于氢气的转化，故曲线是升高温度；曲线反应速率增大，转化的氢气的物质的量多，因增大压强平衡正向移动，故应是增大压强。答案：(1)大于(2)A(3)33.3%0.5(4)升高温度增大压强