人教版高中化学选择性必修1第二章第二节第6课时化学反应速率与化学平衡图像能力课课件

第6课时化学反应速率与化学平衡图像(能力课)第二章

化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡素养目标1．从变化的角度认识与时间相关的各类图像，分析时间变化时v、c、n、α、φ等物理量变化的原因。2．从变化的角度认识温度(压强)、起始投料等相关的图像，分析曲线与平衡移动的关系。3．通过对图像的分析，构建分析图像的思维模型。考点一速率—时间图像1．常见含“断点”的速率—时间图像图像t1时刻所改变的条件温度升高降低升高降低正反应为放热反应正反应为吸热反应压强增大减小增大减小正反应为气体物质的量增大的反应正反应为气体物质的量减小的反应2．“渐变”类速率—时间图像图像分析t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动结论t1时其他条件不变，增大反应物的浓度t1时其他条件不变，减小反应物的浓度t1时其他条件不变，增大生成物的浓度t1时其他条件不变，减小生成物的浓度1．乙酸甲酯转化为乙醇的反应原理为CH3COOCH3(g)＋2H2(g)⥫⥬C2H5OH(g)＋CH3OH(g)

ΔH<0。该反应中反应速率随时间变化的关系如图所示，t1、t3、t4时刻分别改变某一外界条件。下列说法错误的是(

)A．t1时升高温度B．t3时加入催化剂C．t4时增大反应容器的容积，使体系压强减小D．在反应保持化学平衡的时间段中，C2H5OH的体积分数最小的时间段是t2～t3√D

[t1时升高温度，正、逆反应速率均增大，且平衡逆向移动，A项正确；t3时加入催化剂，正、逆反应速率同等程度增大，平衡不移动，B项正确；当温度一定时，t4时增大反应容器的容积，体系压强减小，正、逆反应速率都减小，且平衡逆向移动，C项正确；由题图和上述分析可知，在反应保持化学平衡的时间段中，C2H5OH的体积分数最小的时间段是t5～t6，D项错误。]2．可逆反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)在一定条件下达到平衡状态。在t1s时改变某一条件，化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是(

)A．维持温度、反应体系容积不变，t1s充入SO3(g)B．维持温度、压强不变，t1s时充入SO3(g)C．维持反应体系容积不变，t1s时升高反应体系温度D．维持温度、反应体系容积不变，t1s时充入一定量Ar√B

[维持温度、反应体系容积不变，t1s时充入SO3(g)，此时逆反应速率增大，正反应速率不变，故A错误；维持温度、压强不变，t1s时充入SO3(g)，此时逆反应速率增大，而且反应体系容积增大导致正反应速率减小，故B正确；维持反应体系容积不变，t1s时升高反应体系温度，正、逆反应速率都增大，故C错误；维持温度、反应体系容积不变，t1s时充入一定量Ar，反应物和生成物浓度都不变，正、逆反应速率都不变，故D错误。]考点二单一变量的平衡图像此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间，解题的关键是找转折点。1．“转化率—时间”四种图像以mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)

ΔH＝QkJ·mol-1为例

p一定时，ΔH<0T一定时，m＋n>p＋q以mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)

ΔH＝QkJ·mol-1为例T一定时，m＋n<p＋qT一定时，m＋n＝p＋q注意：纵坐标也可以是某组分的含量。2．解答这类图像题应遵循的原则和方法“先拐先平数值大”原则分析反应由开始(起始物质相同时)至达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。①若为温度变化引起，温度较高时，反应达平衡所需时间短。如甲图500℃时反应先达平衡。②若为压强变化引起，压强较大时，反应达平衡所需时间短。如乙、丙、丁图1.01×107Pa时反应先达平衡掌握图像中反应规律的判断方法①图甲中，升高温度，A的转化率降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。②图乙中，增大压强，A的转化率升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积减小的反应。③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应1．已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t、温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数φ(B)的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是(

)A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应√D

[由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1；对比①②，温度由T2升高到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为气体体积减小反应，即m＋n＜p。]2．已知：4NH3(g)＋5O2(g)⥫⥬4NO(g)＋6H2O(g)

ΔH＝－1025kJ·mol-1，若反应起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是(

)√A

BC

DC

[由于该反应的正反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，NO的含量降低，故A项正确，C项错误；该反应的正反应是气体体积增大的反应，压强减小平衡正向移动，NO的含量增大，故B项正确；催化剂的使用只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，NO的含量不变，故D项正确。]考点三多种变量的平衡图像此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强。解答此类问题，要关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。1．“A的转化率(或C的含量)—温度—压强”四种图像以mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)

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

ΔH＝QkJ·mol-1为例m＋n>p＋q，ΔH<0m＋n<p＋q，ΔH>02．解答这类图像题时应运用“定一议二”原则相同温度下不同压强由反应物A的转化率(或C的含量)大小来判断平衡移动的方向，从而确定化学方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A的转化率(或C的含量)增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，图丙中任取横坐标一点作横坐标垂线，也能得出相同结论相同压强下不同温度由反应物A的转化率(或C的含量)的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如图丙中任取一条压强曲线研究，温度升高，A的转化率(或C的含量)减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，图乙中任取横坐标一点作横坐标垂线，也能得出相同结论1．对于反应mA(s)＋nB(g)⥫⥬eC(g)＋fD(g)，当其他条件不变时，C的百分含量φ(C)与温度和压强p的关系如图所示，下列叙述正确的是(

)A．化学方程式中n<e＋fB．达到平衡后，若升温，v正减小，v逆增大C．达到平衡后，增加B的量，B的转化率增大D．若B为有色物质，达到平衡后缩小容器容积，重新达平衡后与原平衡比较，气体颜色变浅√C

[随着压强增大，φ(C)逐渐增大，说明平衡正向移动，增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动，可判断n>e＋f，A项错误；升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大，B项错误；因为A是固体，所以增加B的量，为等比例的加入反应物，从等效平衡的角度考虑，加入反应物B后，相当于加压，平衡向气体体积减小的方向移动，即正向移动，B的转化率增大，C项正确；若B为有色物质，达到平衡后缩小容器容积，根据勒夏特列原理，虽然平衡正向移动，但是新平衡中B的浓度比原平衡的大，气体颜色会加深，D项错误。]

√

考点四几种特殊的图像1．平衡曲线图像类型一百分含量——压强(1)图像示例：对于化学反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点(如图)。(2)方法指导：平衡曲线上的任意一点均为该条件下达到平衡的点，线外点均未达到平衡。未达到平衡的点在该条件下达到平衡的过程如图所示。则：L线的左上方(E点)，A%大于此压强时平衡体系的A%，E点v正>v逆；L线的右下方(F点)，F点v正<v逆。类型二转化率——温度(1)图像示例：如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。(2)方法指导：未达到平衡的点在该条件下达到平衡的过程如图所示。图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正>v逆的是点3，表示v正＜v逆的是点1，而点2、4表示v正＝v逆。特别提醒

(1)中图像，由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动，所以最高点(最低点)及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。(2)中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。2．抛物线(1)对于反应aA(g)＋bB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)

ΔH＜0。①M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正＞v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度或压强的影响情况。②方法指导：抛物线型图像顶(最低)点前未达到平衡，从顶(最低)点向后分析平衡移动情况。特别提醒

曲线上的每个点是否都达到平衡，往往需要通过曲线的升降或斜率变化来判断，如果未到达平衡则不能使用平衡移动原理，考虑速率变化对纵坐标量的影响，到达平衡以后的点使用平衡移动原理分析。(2)投料平衡曲线①反应物不止一种的可逆反应，如N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)

ΔH＜0，改变反应物的投料比，当反应物按照n(N2)∶n(H2)＝1∶3投料时，NH3百分含量最大。②方法指导：a.投料平衡曲线上的点均为平衡点。b．投料比等于化学计量数之比时，生成物的含量最大。特别提醒

横坐标也可能是一种反应物的起始物质的量。1．在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是(

)

√

2．Ni(CO)4主要用于电子工业及制造塑料的中间体，也可用作催化剂。在0.3L的恒容密闭容器中放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)⥫⥬Ni(CO)4(g)，已知该反应达到平衡时CO的平衡转化率随温度变化的曲线如图