2024-2025學(xué)年高二化學(xué)選擇性必修1（配蘇教版）教學(xué)課件 微專題2 化學(xué)平衡圖像

專題2微專題2化學(xué)平衡圖像重難探究·能力素養(yǎng)全提升學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)目錄索引

素養(yǎng)目標(biāo)1.結(jié)合圖像,能運(yùn)用濃度、壓強(qiáng)、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律,推測(cè)平衡移動(dòng)方向及濃度等相關(guān)物理量的變化,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.能用勒夏特列原理解釋常見(jiàn)現(xiàn)象,培養(yǎng)變化觀念與平衡思想的化學(xué)核心素養(yǎng)。重難探究·能力素養(yǎng)全提升方法突破分析、解答化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像題的“三步驟”應(yīng)用體驗(yàn)視角1反應(yīng)速率—時(shí)間圖像1.(2024福建漳州十校聯(lián)考)現(xiàn)有可逆反應(yīng):A(g)+3B(g)2C(g)

ΔH<0。已知在t1、t3、t5、t7時(shí)反應(yīng)都達(dá)到平衡,如果t2、t4、t6、t8時(shí)都只改變了一個(gè)反應(yīng)條件,則下列對(duì)t2、t4、t6、t8時(shí)改變條件的判斷正確的是(

)A.降低溫度、增大壓強(qiáng)、減小反應(yīng)物濃度、使用催化劑B.使用催化劑、增大壓強(qiáng)、增大反應(yīng)物濃度、升高溫度C.增大反應(yīng)物濃度、使用催化劑、減小壓強(qiáng)、升高溫度D.升高溫度、減小壓強(qiáng)、增大反應(yīng)物濃度、使用催化劑D解析

根據(jù)圖像分析,t2時(shí)刻,v(正)、v(逆)均瞬間增大,且v(逆)>v(正),應(yīng)為升高溫度;t4時(shí)刻,v(正)、v(逆)均瞬間減小,且v(逆)>v(正),應(yīng)為減小壓強(qiáng);t6時(shí)刻,v(正)瞬間增大,v(逆)不變,v(正)>v(逆),應(yīng)為增大了反應(yīng)物濃度;t8時(shí)刻,v(正)、v(逆)均瞬間增大,且v(逆)=v(正),應(yīng)為使用了催化劑,D正確。2.對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+gD(g),若其他條件都不變,只考慮反應(yīng)前是否加入催化劑,可得到如下兩個(gè)圖像:下列關(guān)系正確的是(

)①a1=a2

②a1<a2

③b1=b2

④b1<b2⑤t1>t2

⑥t1=t2

⑦兩圖中陰影部分面積相等⑧陰影部分面積甲圖中比乙圖中大A.②④⑤⑦ B.②④⑥⑧C.②③⑤⑦ D.②③⑥⑧A解析

加入催化劑,反應(yīng)速率加快,①錯(cuò),②對(duì);加入催化劑的反應(yīng)在平衡時(shí)反應(yīng)速率也比未加催化劑的快,③錯(cuò),④對(duì);因?yàn)槭褂么呋瘎r(shí)反應(yīng)速率加快,到達(dá)平衡的時(shí)間短,所以⑤對(duì),⑥錯(cuò);使用催化劑對(duì)化學(xué)平衡沒(méi)有影響,陰影部分為反應(yīng)物的濃度改變量,所以⑦對(duì),⑧錯(cuò);答案選A。方法技巧

結(jié)合下面3個(gè)反應(yīng)速率—時(shí)間圖像,理解圖像有關(guān)規(guī)律:(1)v-t圖像很簡(jiǎn)單,平衡上下分增減:改變外界條件,若v(正)、v(逆)在原平衡以下,則為減小濃度、降低溫度或減小壓強(qiáng);v(正)、v(逆)在原平衡以上,則為增大濃度、升高溫度、增大壓強(qiáng)、使用催化劑。(2)突變溫壓催化劑,濃度圖像為漸變:改變外界條件,若v(正)、v(逆)兩條曲線均不與原平衡相連,發(fā)生“突變”,則改變的是溫度、壓強(qiáng)或催化劑;若v(正)、v(逆)有一條曲線與原平衡相連,發(fā)生“漸變”,則改變的為濃度。圖甲為減小反應(yīng)物的濃度,圖乙為增大壓強(qiáng)或升高溫度,圖丙為增大壓強(qiáng)或使用催化劑。(3)平臺(tái)壓強(qiáng)催化劑,確定方向上曲線:若改變外界條件后v(正)、v(逆)均增大,但二者仍然相等(平臺(tái)類圖像),如圖丙,則可能是使用催化劑,也可能是反應(yīng)前后氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)不變的反應(yīng)增大壓強(qiáng);若改變外界條件后v(正)、v(逆)均減小,但二者仍然相等,則應(yīng)是反應(yīng)前后氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)不變的反應(yīng)減小壓強(qiáng)。視角2濃度(或物質(zhì)的量)—時(shí)間圖像3.反應(yīng)X══2Z經(jīng)歷兩步:①X―→Y;②Y―→2Z。反應(yīng)體系中X、Y、Z的濃度(c)隨時(shí)間(t)的變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.曲線c為c(Y)隨t的變化曲線B.0~t1時(shí)間段內(nèi),反應(yīng)速率v(X)>v(Y)C.t2時(shí),Y的消耗速率大于生成速率D.t3后,c(Z)=2c0D解析

反應(yīng)X══2Z經(jīng)歷兩步:①X―→Y;②Y―→2Z,根據(jù)圖像分析可知,a曲線為X的濃度曲線,逐漸增大的b曲線為Z的濃度曲線,先增大后減小的c曲線為Y的濃度曲線,故A正確;曲線的斜率表示反應(yīng)速率,0~t1時(shí)間段內(nèi),v(X)>v(Y),故B正確;t2時(shí),曲線c表示的Y的濃度逐漸減小,說(shuō)明Y的消耗速率大于生成速率,故C正確;根據(jù)圖像,t3后仍存在Y,沒(méi)有X,假設(shè)Y的剩余濃度為c(Y),由①X―→Y可知X完全轉(zhuǎn)化為Y時(shí),Y的濃度為c0,根據(jù)②Y―→2Z,生成的Z的濃度c(Z)=2c0-2c(Y),故D錯(cuò)誤。4.已知NO2和N2O4可以相互轉(zhuǎn)化:2NO2(g)N2O4(g)

ΔH<0。在恒溫條件下將一定量NO2和N2O4的混合氣體通入一容積為2L的密閉容器中,反應(yīng)物濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖。下列說(shuō)法正確的是(

)A.a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中,只有b、d點(diǎn)的化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)B.前10min內(nèi)用v(NO2)表示的化學(xué)反應(yīng)速率為0.06mol·L-1·min-1C.25min時(shí),導(dǎo)致平衡移動(dòng)的原因是將密閉容器的容積縮小為1LD.圖中的兩條曲線,X是表示N2O4濃度隨時(shí)間的變化曲線A解析

由圖可知10~25

min時(shí)反應(yīng)處于平衡狀態(tài),從開(kāi)始到建立平衡,X表示的物質(zhì)的濃度變化量為(0.6-0.2)

mol·L-1=0.4

mol·L-1,Y表示的物質(zhì)的濃度變化量為(0.6-0.4)

mol·L-1=0.2

mol·L-1,X表示的物質(zhì)的濃度變化量是Y表示的物質(zhì)的濃度變化量的2倍,則X表示NO2的濃度隨時(shí)間的變化曲線,Y表示N2O4的濃度隨時(shí)間的變化曲線,D錯(cuò)誤;a、b、c、d四個(gè)點(diǎn)中,只有b、d點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài),故A正確;由圖像可知,前10

min內(nèi),v(NO2)==0.04

mol·L-1·min-1,故B錯(cuò)誤;25

min時(shí),改變條件的瞬間,X的濃度增大,Y的濃度不變,只能是增大X的濃度,所以曲線發(fā)生變化的原因是增加NO2的濃度,容器容積不變,故C錯(cuò)誤。方法技巧

(1)看清坐標(biāo)系特點(diǎn),特別要注意縱坐標(biāo)代表物質(zhì)的量還是濃度,若縱坐標(biāo)代表物質(zhì)的量,則在計(jì)算反應(yīng)速率時(shí)切忌直接把物質(zhì)的量當(dāng)成濃度代入計(jì)算;平衡時(shí)改變壓強(qiáng)(減小或增大容器容積)的瞬間,各物質(zhì)的物質(zhì)的量均不變,但濃度均增大或均減小。(2)在濃度(或物質(zhì)的量)—時(shí)間圖像中,根據(jù)曲線的變化趨勢(shì),可以確定未知反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物,根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)濃度的變化量之比,可以確定反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù);對(duì)于已知的化學(xué)反應(yīng),也可根據(jù)相同時(shí)間內(nèi)濃度的變化量確定曲線所對(duì)應(yīng)的物質(zhì)。視角3反應(yīng)速率—壓強(qiáng)(或溫度)圖像5.下列各圖是溫度(或壓強(qiáng))對(duì)2A(s)+2B(g)2C(g)+D(g)

ΔH<0的正、逆反應(yīng)速率的影響,曲線交點(diǎn)表示建立平衡時(shí)的溫度或壓強(qiáng),其中正確的是(

)A解析

壓強(qiáng)增大,v(正)、v(逆)均增大,平衡向氣體物質(zhì)的量減小的方向進(jìn)行,對(duì)于題給反應(yīng),應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,所以v(逆)>v(正),所以A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;溫度升高,v(正)、v(逆)均增大,平衡向吸熱的方向移動(dòng),對(duì)于題給反應(yīng),應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所以v(逆)>v(正),所以C項(xiàng)、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。方法技巧

反應(yīng)速率—壓強(qiáng)(或溫度)圖像的分析

視角4含量(或轉(zhuǎn)化率)—時(shí)間—溫度(壓強(qiáng))圖像6.(2024浙江杭州聯(lián)考)可逆反應(yīng)mA(s)+nB(g)pC(g)+qD(g)進(jìn)行過(guò)程中,當(dāng)其他條件不變時(shí),C(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溫度(T)和壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖。根據(jù)圖中曲線分析,下列敘述正確的是(

)A.到達(dá)平衡后,若使用催化劑,C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大B.平衡后,若升高溫度,平衡則向逆反應(yīng)方向移動(dòng)C.平衡后,增大A的量,有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.化學(xué)方程式中一定有m+n<p+qB解析

由圖甲知,T2先出現(xiàn)拐點(diǎn),說(shuō)明T2>T1,升高溫度,C%減小,則平衡逆向移動(dòng),升高溫度平衡向吸熱反應(yīng)移動(dòng),故正反應(yīng)為放熱反應(yīng);由圖乙可知,p2先出現(xiàn)拐點(diǎn),故p2>p1,增大壓強(qiáng),C%減小,則平衡逆向移動(dòng),增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng),故n<p+q。使用催化劑,可縮短達(dá)到平衡的時(shí)間,但平衡不移動(dòng),C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變,A錯(cuò)誤;升高溫度,C%減小,則平衡逆向移動(dòng),B正確;達(dá)到平衡后增加A的量,因A為固體,對(duì)平衡無(wú)影響,C錯(cuò)誤;增大壓強(qiáng),C%減小,則平衡逆向移動(dòng),增大壓強(qiáng)平衡向體積減小的方向移動(dòng),故n<p+q,但不能確定m+n<p+q,D錯(cuò)誤。方法技巧

已知不同溫度或壓強(qiáng)下,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率α(或百分含量)與時(shí)間的關(guān)系曲線,推斷溫度的高低、反應(yīng)的熱效應(yīng)或壓強(qiáng)的大小及氣體物質(zhì)間的化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系。[以mA(g)+nB(g)pC(g)中反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率αA為例說(shuō)明]解題方法是“先拐先平,數(shù)值大”。即曲線先出現(xiàn)拐點(diǎn)的首先達(dá)到平衡,反應(yīng)速率快,以此判斷溫度或壓強(qiáng)的高低。再依據(jù)外界條件對(duì)平衡的影響分析反應(yīng)的熱效應(yīng)及反應(yīng)前后氣體體積的變化。以上面三個(gè)圖示為例:(1)分析反應(yīng)由開(kāi)始(起始物質(zhì)相同時(shí))達(dá)到平衡所用時(shí)間的長(zhǎng)短可推知反應(yīng)溫度的高低或壓強(qiáng)的大小。①若為溫度變化引起,溫度較高時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡所需時(shí)間短。如圖甲中T2>T1。②若為壓強(qiáng)變化引起,壓強(qiáng)較大時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡所需時(shí)間短。如圖乙中p1>p2。③若為使用催化劑引起,使用適宜催化劑時(shí),反應(yīng)達(dá)平衡所需時(shí)間短,但反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不變。如圖丙中a使用催化劑。(2)分析反應(yīng)由開(kāi)始(起始物質(zhì)相同時(shí))達(dá)到平衡所用時(shí)間的長(zhǎng)短可推知反應(yīng)的熱效應(yīng)或反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系。①圖甲中,T2>T1,升高溫度,αA降低,平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。②圖乙中,p1>p2,增大壓強(qiáng),αA升高,平衡正向移動(dòng),則正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng),即m+n>p。③圖丙中,若改變條件為壓強(qiáng),則壓強(qiáng)改變,平衡不移動(dòng),反應(yīng)為氣體體積不變的反應(yīng),即m+n=p。視角5轉(zhuǎn)化率(或質(zhì)量分?jǐn)?shù))與壓強(qiáng)—溫度圖像7.在一恒容的密閉容器中充入0.1mol·L-1CO2、0.1mol·L-1CH4,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g),測(cè)得CH4平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)關(guān)系如圖(x、y所在虛線對(duì)應(yīng)溫度為1100℃),下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(

)A.上述反應(yīng)的ΔH<0B.壓強(qiáng):p4>p3>p2>p1C.1100℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)約為1.64D.壓強(qiáng)為p4時(shí),在y點(diǎn):v(正)>v(逆)A解析

p1、p2、p3、p4是四條等壓線,由圖像可知,壓強(qiáng)一定時(shí),溫度越高,CH4的平衡轉(zhuǎn)化率越高,故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,A項(xiàng)錯(cuò)誤;正反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),壓強(qiáng)越大,甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率越小,故壓強(qiáng)p4>p3>p2>p1,B項(xiàng)正確;壓強(qiáng)為p4、溫度為1

100

℃時(shí),甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為80.00%,故平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別為c(CH4)=0.02

mol·L-1,c(CO2)=0.02

mol·L-1,c(CO)=0.16

mol·L-1,c(H2)=0.16

mol·L-1,則平衡常數(shù)K=≈1.64,C項(xiàng)正確;壓強(qiáng)為p4時(shí),y點(diǎn)未達(dá)到平衡,此時(shí)v(正)>v(逆),D項(xiàng)正確。方法技巧

表示兩個(gè)外界條件同時(shí)變化時(shí),反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率變化情況,解決這類圖像題一般采用“定一議二”的方法,即把自變量(溫度、壓強(qiáng))之一設(shè)為恒量,討論另外兩個(gè)變量的關(guān)系。以反應(yīng)A(g)+B(g)C(g)

ΔH<0為例。(1)通過(guò)分析相同溫度下不同壓強(qiáng)時(shí)反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率大小來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向,從而確定化學(xué)方程式中反應(yīng)物與生成物氣體物質(zhì)間的化學(xué)計(jì)量數(shù)的大小關(guān)系。如圖乙中任取兩條壓強(qiáng)曲線研究,壓強(qiáng)增大,αA增大,平衡正向移動(dòng),正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。圖甲中任取一曲線,也能得出結(jié)論。(2)通過(guò)分析相同壓強(qiáng)下不同溫度時(shí)反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率的大小來(lái)判斷平衡移動(dòng)的方向,從而確定反應(yīng)的熱效應(yīng)。如利用上述分析方法,在圖甲中作垂直線,圖乙中任取一曲線,即能分析出正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。視角6反應(yīng)過(guò)程中某組分含量或濃度與溫度的關(guān)系圖像8.已知A(g)+B(g)2C(g),反應(yīng)過(guò)程中C的百分含量與溫度關(guān)系如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(

)A.正反應(yīng)速率:v(c)>v(d)>v(b)B.化學(xué)平衡常數(shù):K(d)>K(c)C.c點(diǎn)向d點(diǎn)變化時(shí),v(正)<v(逆)D.d點(diǎn)狀態(tài)加入合適的催化劑可使C%增大C解析

溫度越高,反應(yīng)速率越大,則正反應(yīng)速率v(d)>v(c)>v(b),A錯(cuò)誤;由圖示可知正反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),K減小,則化學(xué)平衡常數(shù):K(d)<K(c),B錯(cuò)誤;由c點(diǎn)向d點(diǎn)變化時(shí),平衡逆向移動(dòng),可知v(正)<v(逆),C正確;d點(diǎn)時(shí)加入催化劑不會(huì)使平衡移動(dòng),C%不變,D錯(cuò)誤。方法技巧

對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),A、C的百分含量與溫度的關(guān)系如圖所示。M點(diǎn)前,表示化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)物開(kāi)始,則v(正)>v(逆);M點(diǎn)為剛達(dá)到的平衡點(diǎn)。M點(diǎn)后為平衡受溫度的影響情況,即升溫時(shí)A%增大、C%減小,平衡逆向移動(dòng),ΔH<0。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)12341.同時(shí)符合圖1、圖2的反應(yīng)是(

)B解析

由圖1中X、Y、Z三種物質(zhì)的濃度變化可得X(g)+3Y(g)2Z(g);由圖2可知T1<T2,從T1到T2是升高溫度,生成物含量減小,說(shuō)明升高溫度,平衡逆向移動(dòng),正反應(yīng)是放熱反應(yīng),即ΔH<0,故答案為B。12342.已知(HF)2(g)2HF(g)

ΔH>0,且平衡體系的總質(zhì)量(m總)與總物質(zhì)的量(n總)之比在不同溫度時(shí)隨壓強(qiáng)的變化曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)A.溫度:T1<T2B.平衡常數(shù):Ka=Kb<KcC.反應(yīng)速率:vb>vaC123412343.在容積為VL的恒容密閉容器中盛有一定量H2,通入Br2(g)發(fā)生反應(yīng):H2(g)+Br2(g)2HBr(g)

ΔH。已知溫度T1>T2,平衡時(shí),H2的體積分?jǐn)?shù)與Br2(g)的物質(zhì)的量變化關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)A.由圖分析可知ΔH>0B.a、b兩點(diǎn)Br2的轉(zhuǎn)化率:b>aC.T1時(shí),隨著B(niǎo)r2(g)加入,平衡時(shí)HBr的體積分?jǐn)?shù)不斷增加D.為了提高Br2(g)的轉(zhuǎn)化率,可采取將HBr液化并及時(shí)移走的方法D解析

溫度T1>T2,結(jié)合題圖可知,溫度升高,氫氣的體積分?jǐn)?shù)增大,則升高溫度平衡逆向移動(dòng),則正反應(yīng)為放熱反應(yīng),ΔH<0,故A錯(cuò)誤;溫度不變,增大溴的物質(zhì)的量,H2的轉(zhuǎn)化率增大,Br2的轉(zhuǎn)化率降低,則a、b兩點(diǎn)Br2的轉(zhuǎn)化率:b<a,故B錯(cuò)誤;T1時(shí),隨著B(niǎo)r2(g)加入,生成HBr的量增大,但氣體總量也增大,則平衡時(shí)HBr的體積分?jǐn)?shù)可能減小,故C錯(cuò)誤;將HBr液化并及時(shí)移走,可使平衡正向移動(dòng),可提高Br2(g)的轉(zhuǎn)化率,故D正確。123412344.乙醇是重要的有機(jī)化工原料,可由乙烯直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。回答下列問(wèn)題:(1)間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應(yīng)