内容正文:
第2讲 化学反应速率、平衡的常规图像
[课程标准] 1.系统掌握速率、平衡图像的分析方法。2.加深对勒夏特列原理的理解。
类型一 瞬时速率—时间图像
1.观察如图,分别找出甲、乙、丙t1时刻所改变的条件。
甲:增大反应物的浓度;乙:减小反应物浓度;丙:增大生成物浓度。
2.当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况,根据出现“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。
t1时刻改变的条件是使用催化剂或可能加压(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。
3.常见含“断点”的速率变化图像分析
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
正反应为吸热的反应
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
在一密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。回答下列问题:
(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母,下同)。
学生用书第178页
A.t0~t1 B.t1~t2 C.t2~t3
D.t3~t4 E.t4~t5 F.t5~t6
(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度 D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气
t1时刻________;t3时刻______;t4时刻_________________________________。
(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是________。
A.t0~t1 B.t2~t3 C.t3~t4 D.t5~t6
(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,t7时刻反应达到平衡状态,请在图中画出反应速率的变化曲线。
解析: (1)根据题图可知,t0~t1、t2~t3 、t3~t4、t5~t6时间段内,v正、v逆相等,反应处于平衡状态。
(2)t1时,v正、v逆同时增大,且v逆增大得更快,平衡向逆反应方向移动,所以t1时改变的条件是升温。t3时,v正、v逆同时增大且增大程度相同,平衡不移动,所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时,v正、v逆同时减小,但平衡向逆反应方向移动,所以t4时改变的条件是减小压强。
(3)根据题图可知,t1~t2、t4~t5时间段内平衡均向逆反应方向移动,NH3的含量均比t0~t1时间段的低,所以t0~t1时间段内NH3的百分含量最高。
(4)t6时刻分离出部分NH3,v逆立刻减小,而v正逐渐减小,在t7时刻二者相等,反应重新达到平衡,据此可画出反应速率的变化曲线。
答案: (1)ACDF (2)C E B (3)A
(4)
类型二 过程速率—时间图像
Zn与足量盐酸的反应,化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。
原因:(1)AB段(v增大)反应放热,溶液温度逐渐升高,v增大;(2)BC段(v减小)溶液中c(H+)逐渐减小,v减小。
向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是( )
A.反应在c点达到平衡状态
B.反应物浓度:a点小于b点
C.反应物的总能量低于生成物的总能量
D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段
D [ A项,化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变,其实质是正反应速率等于逆反应速率,c点对应的正反应速率显然还在改变,一定未达到平衡,错误;B项,a到b时正反应速率增加,反应物浓度随时间不断减小,错误;C项,从a到c正反应速率增大,之后正反应速率减小,说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响,说明该反应为放热反应,即反应物的总能量高于生成物的总能量,错误;D项,随着反应的进行,正反应速率越快,消耗的二氧化硫就越多,SO2的转化率将逐渐增大,正确。]
类型三 含量—时间—温度(压强)图像
常见图像形式有如下几种。其中C%指生成物的百分含量,B%指反应物的百分含量。
析图关键:先拐先平,数字大。
在一定条件下,H2S能发生分解反应:2H2S(g)S2(g)+2H2(g),利用该反应可制备氢气和硫黄。在2 L恒容密闭容器中充入0.1 mol H2S,不同温度下H2S的转化率与时间的关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.该反应的正反应为放热反应
B.温度升高,混合气体的平均摩尔质量增大
C.950 ℃时,1.25 s内,反应的平均速率v(H