人教版高中化學(xué)選擇性必修1第二章第二節(jié)第6課時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像能力課課件

第6課時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡圖像(能力課)第二章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第二節(jié)化學(xué)平衡素養(yǎng)目標(biāo)1．從變化的角度認(rèn)識(shí)與時(shí)間相關(guān)的各類圖像，分析時(shí)間變化時(shí)v、c、n、α、φ等物理量變化的原因。2．從變化的角度認(rèn)識(shí)溫度(壓強(qiáng))、起始投料等相關(guān)的圖像，分析曲線與平衡移動(dòng)的關(guān)系。3．通過對(duì)圖像的分析，構(gòu)建分析圖像的思維模型?？键c(diǎn)一速率—時(shí)間圖像1．常見含“斷點(diǎn)”的速率—時(shí)間圖像圖像t1時(shí)刻所改變的條件溫度升高降低升高降低正反應(yīng)為放熱反應(yīng)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)壓強(qiáng)增大減小增大減小正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)2．“漸變”類速率—時(shí)間圖像圖像分析t1時(shí)v′正突然增大，v′逆逐漸增大；v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)v′正突然減小，v′逆逐漸減小；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)v′逆突然增大，v′正逐漸增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)t1時(shí)v′逆突然減小，v′正逐漸減小；v′正＞v′逆，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)結(jié)論t1時(shí)其他條件不變，增大反應(yīng)物的濃度t1時(shí)其他條件不變，減小反應(yīng)物的濃度t1時(shí)其他條件不變，增大生成物的濃度t1時(shí)其他條件不變，減小生成物的濃度1．乙酸甲酯轉(zhuǎn)化為乙醇的反應(yīng)原理為CH3COOCH3(g)＋2H2(g)??C2H5OH(g)＋CH3OH(g)

ΔH<0。該反應(yīng)中反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，t1、t3、t4時(shí)刻分別改變某一外界條件。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A．t1時(shí)升高溫度B．t3時(shí)加入催化劑C．t4時(shí)增大反應(yīng)容器的容積，使體系壓強(qiáng)減小D．在反應(yīng)保持化學(xué)平衡的時(shí)間段中，C2H5OH的體積分?jǐn)?shù)最小的時(shí)間段是t2～t3√D

[t1時(shí)升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大，且平衡逆向移動(dòng)，A項(xiàng)正確；t3時(shí)加入催化劑，正、逆反應(yīng)速率同等程度增大，平衡不移動(dòng)，B項(xiàng)正確；當(dāng)溫度一定時(shí)，t4時(shí)增大反應(yīng)容器的容積，體系壓強(qiáng)減小，正、逆反應(yīng)速率都減小，且平衡逆向移動(dòng)，C項(xiàng)正確；由題圖和上述分析可知，在反應(yīng)保持化學(xué)平衡的時(shí)間段中，C2H5OH的體積分?jǐn)?shù)最小的時(shí)間段是t5～t6，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．可逆反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)在一定條件下達(dá)到平衡狀態(tài)。在t1s時(shí)改變某一條件，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是(

)A．維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1s充入SO3(g)B．維持溫度、壓強(qiáng)不變，t1s時(shí)充入SO3(g)C．維持反應(yīng)體系容積不變，t1s時(shí)升高反應(yīng)體系溫度D．維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1s時(shí)充入一定量Ar√B

[維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1s時(shí)充入SO3(g)，此時(shí)逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率不變，故A錯(cuò)誤；維持溫度、壓強(qiáng)不變，t1s時(shí)充入SO3(g)，此時(shí)逆反應(yīng)速率增大，而且反應(yīng)體系容積增大導(dǎo)致正反應(yīng)速率減小，故B正確；維持反應(yīng)體系容積不變，t1s時(shí)升高反應(yīng)體系溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，故C錯(cuò)誤；維持溫度、反應(yīng)體系容積不變，t1s時(shí)充入一定量Ar，反應(yīng)物和生成物濃度都不變，正、逆反應(yīng)速率都不變，故D錯(cuò)誤。]考點(diǎn)二單一變量的平衡圖像此類圖像一般縱坐標(biāo)表示物質(zhì)的量、濃度、百分含量、轉(zhuǎn)化率，橫坐標(biāo)表示反應(yīng)時(shí)間，解題的關(guān)鍵是找轉(zhuǎn)折點(diǎn)。1．“轉(zhuǎn)化率—時(shí)間”四種圖像以mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)

ΔH＝QkJ·mol-1為例

p一定時(shí)，ΔH<0T一定時(shí)，m＋n>p＋q以mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)

ΔH＝QkJ·mol-1為例T一定時(shí)，m＋n<p＋qT一定時(shí)，m＋n＝p＋q注意：縱坐標(biāo)也可以是某組分的含量。2．解答這類圖像題應(yīng)遵循的原則和方法“先拐先平數(shù)值大”原則分析反應(yīng)由開始(起始物質(zhì)相同時(shí))至達(dá)到平衡所用時(shí)間的長(zhǎng)短可推知反應(yīng)條件的變化。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。如甲圖500℃時(shí)反應(yīng)先達(dá)平衡。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。如乙、丙、丁圖1.01×107Pa時(shí)反應(yīng)先達(dá)平衡掌握?qǐng)D像中反應(yīng)規(guī)律的判斷方法①圖甲中，升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。②圖乙中，增大壓強(qiáng)，A的轉(zhuǎn)化率升高，平衡正向移動(dòng)，則正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)。③若縱坐標(biāo)表示A的百分含量，則甲中正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，乙中正反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng)1．已知某可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)??pC(g)在密閉容器中進(jìn)行，如圖表示在不同反應(yīng)時(shí)間t、溫度T和壓強(qiáng)p與反應(yīng)物B在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)φ(B)的關(guān)系曲線，由曲線分析，下列判斷正確的是(

)A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放熱反應(yīng)B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸熱反應(yīng)C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放熱反應(yīng)D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸熱反應(yīng)√D

[由“先拐先平數(shù)值大”原則，對(duì)比①②可知T1＞T2，對(duì)比②③可知p2＞p1；對(duì)比①②，溫度由T2升高到T1，φ(B)減小，說明升溫平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以正向?yàn)槲鼰岱磻?yīng)；對(duì)比②③，由p1加壓到p2，φ(B)增大，說明加壓平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以逆向?yàn)闅怏w體積減小反應(yīng)，即m＋n＜p。]2．已知：4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g)

ΔH＝－1025kJ·mol-1，若反應(yīng)起始物質(zhì)的量相同，下列關(guān)于該反應(yīng)的示意圖不正確的是(

)√A

BC

DC

[由于該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，NO的含量降低，故A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積增大的反應(yīng)，壓強(qiáng)減小平衡正向移動(dòng)，NO的含量增大，故B項(xiàng)正確；催化劑的使用只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，NO的含量不變，故D項(xiàng)正確。]考點(diǎn)三多種變量的平衡圖像此類圖像的縱坐標(biāo)為某物質(zhì)的平衡濃度或轉(zhuǎn)化率，橫坐標(biāo)為溫度或壓強(qiáng)。解答此類問題，要關(guān)注曲線的變化趨勢(shì)，有多個(gè)變量時(shí)，注意控制變量，即“定一議二”。1．“A的轉(zhuǎn)化率(或C的含量)—溫度—壓強(qiáng)”四種圖像以mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)

ΔH＝QkJ·mol-1為例m＋n>p＋q，ΔH>0m＋n<p＋q，ΔH<0以mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)

ΔH＝QkJ·mol-1為例m＋n>p＋q，ΔH<0m＋n<p＋q，ΔH>02．解答這類圖像題時(shí)應(yīng)運(yùn)用“定一議二”原則相同溫度下不同壓強(qiáng)由反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率(或C的含量)大小來判斷平衡移動(dòng)的方向，從而確定化學(xué)方程式中反應(yīng)物與產(chǎn)物氣體物質(zhì)間的化學(xué)計(jì)量數(shù)的大小關(guān)系。如圖甲中任取一條溫度曲線研究，壓強(qiáng)增大，A的轉(zhuǎn)化率(或C的含量)增大，平衡正向移動(dòng)，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，圖丙中任取橫坐標(biāo)一點(diǎn)作橫坐標(biāo)垂線，也能得出相同結(jié)論相同壓強(qiáng)下不同溫度由反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率(或C的含量)的大小來判斷平衡移動(dòng)的方向，從而確定反應(yīng)的熱效應(yīng)。如圖丙中任取一條壓強(qiáng)曲線研究，溫度升高，A的轉(zhuǎn)化率(或C的含量)減小，平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，圖乙中任取橫坐標(biāo)一點(diǎn)作橫坐標(biāo)垂線，也能得出相同結(jié)論1．對(duì)于反應(yīng)mA(s)＋nB(g)??eC(g)＋fD(g)，當(dāng)其他條件不變時(shí)，C的百分含量φ(C)與溫度和壓強(qiáng)p的關(guān)系如圖所示，下列敘述正確的是(

)A．化學(xué)方程式中n<e＋fB．達(dá)到平衡后，若升溫，v正減小，v逆增大C．達(dá)到平衡后，增加B的量，B的轉(zhuǎn)化率增大D．若B為有色物質(zhì)，達(dá)到平衡后縮小容器容積，重新達(dá)平衡后與原平衡比較，氣體顏色變淺√C

[隨著壓強(qiáng)增大，φ(C)逐漸增大，說明平衡正向移動(dòng)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，可判斷n>e＋f，A項(xiàng)錯(cuò)誤；升高溫度，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因?yàn)锳是固體，所以增加B的量，為等比例的加入反應(yīng)物，從等效平衡的角度考慮，加入反應(yīng)物B后，相當(dāng)于加壓，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)，B的轉(zhuǎn)化率增大，C項(xiàng)正確；若B為有色物質(zhì)，達(dá)到平衡后縮小容器容積，根據(jù)勒夏特列原理，雖然平衡正向移動(dòng)，但是新平衡中B的濃度比原平衡的大，氣體顏色會(huì)加深，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]

√

考點(diǎn)四幾種特殊的圖像1．平衡曲線圖像類型一百分含量——壓強(qiáng)(1)圖像示例：對(duì)于化學(xué)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，L線上所有的點(diǎn)都是平衡點(diǎn)(如圖)。(2)方法指導(dǎo)：平衡曲線上的任意一點(diǎn)均為該條件下達(dá)到平衡的點(diǎn)，線外點(diǎn)均未達(dá)到平衡。未達(dá)到平衡的點(diǎn)在該條件下達(dá)到平衡的過程如圖所示。則：L線的左上方(E點(diǎn))，A%大于此壓強(qiáng)時(shí)平衡體系的A%，E點(diǎn)v正>v逆；L線的右下方(F點(diǎn))，F(xiàn)點(diǎn)v正<v逆。類型二轉(zhuǎn)化率——溫度(1)圖像示例：如圖所示曲線是其他條件不變時(shí)，某反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線。(2)方法指導(dǎo)：未達(dá)到平衡的點(diǎn)在該條件下達(dá)到平衡的過程如圖所示。圖中標(biāo)出的1、2、3、4四個(gè)點(diǎn)，表示v正>v逆的是點(diǎn)3，表示v正＜v逆的是點(diǎn)1，而點(diǎn)2、4表示v正＝v逆。特別提醒

(1)中圖像，由于某一條件對(duì)平衡的影響只能向一個(gè)方向移動(dòng)，所以最高點(diǎn)(最低點(diǎn))及以后為平衡狀態(tài)受條件的影響情況，前面為未達(dá)到平衡的情況。(2)中圖像曲線上的點(diǎn)全為對(duì)應(yīng)條件下的平衡點(diǎn)。2．拋物線(1)對(duì)于反應(yīng)aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)

ΔH＜0。①M(fèi)點(diǎn)前，表示化學(xué)反應(yīng)從反應(yīng)開始到建立平衡的過程，則v正＞v逆，M點(diǎn)為平衡點(diǎn)，M點(diǎn)后為平衡受溫度或壓強(qiáng)的影響情況。②方法指導(dǎo)：拋物線型圖像頂(最低)點(diǎn)前未達(dá)到平衡，從頂(最低)點(diǎn)向后分析平衡移動(dòng)情況。特別提醒

曲線上的每個(gè)點(diǎn)是否都達(dá)到平衡，往往需要通過曲線的升降或斜率變化來判斷，如果未到達(dá)平衡則不能使用平衡移動(dòng)原理，考慮速率變化對(duì)縱坐標(biāo)量的影響，到達(dá)平衡以后的點(diǎn)使用平衡移動(dòng)原理分析。(2)投料平衡曲線①反應(yīng)物不止一種的可逆反應(yīng)，如N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)

ΔH＜0，改變反應(yīng)物的投料比，當(dāng)反應(yīng)物按照n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料時(shí)，NH3百分含量最大。②方法指導(dǎo)：a.投料平衡曲線上的點(diǎn)均為平衡點(diǎn)。b．投料比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí)，生成物的含量最大。特別提醒

橫坐標(biāo)也可能是一種反應(yīng)物的起始物質(zhì)的量。1．在恒壓、NO和O2的起始濃度一定的條件下，催化反應(yīng)相同時(shí)間，測(cè)得不同溫度下NO轉(zhuǎn)化為NO2的轉(zhuǎn)化率如圖中實(shí)線所示(圖中虛線表示相同條件下NO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化)。下列說法正確的是(

)

√

2．Ni(CO)4主要用于電子工業(yè)及制造塑料的中間體，也可用作催化劑。在0.3L的恒容密閉容器中放入鎳粉并充入一定量的CO氣體，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：Ni(s)＋4CO(g)??Ni(CO)4(g)，已知該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖