内容正文:
第2章 化学反应的方向、限度与速率
本章总结
化学反应速率和化学平衡图像题解题方法
1.解题指导
(1)看图像:一看轴,即纵、横坐标的意义;二看点,即起点、拐点、交点、终点;三看线,即线的走向和变化趋势;四看辅助线,即等温线、等压线、平衡线等;五看量的变化,如浓度变化、温度变化、平衡转化率变化、物质的量的变化等。
(2)依据图像信息,利用平衡移动原理,分析可逆反应的特征:吸热还是放热,反应前后气体的系数和增大、减小还是不变,有无固体或纯液体参加或生成等。
(3)先拐先平:在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡,可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。
(4)定一议二:勒·夏特列原理只适用于一个条件的改变,所以图像中有三个变量时,先固定一个量,再讨论另外两个量的关系。
2.分类解析
(1)速率-时间图(vt图像)
既能表示反应速率的变化,又能表示平衡移动的速率-时间图像,如下图所示。
①图像分析
图甲:a.t=0时,反应由正反应开始;
b.t=t1时,在改变条件的瞬间,v正瞬间变大,v逆不变;
c.t>t1时,v正′>v逆′,平衡正向移动,随后又达到新的平衡状态。改变的条件是增大反应物的浓度。
图乙:a.t=0时,反应由正反应开始;
b.t=t1时,v正、v逆在改变条件时同时增大;
c.t>t1时,v逆′>v正′,平衡逆向移动,随后又达到新的平衡状态。改变的条件可能是升高温度(正反应ΔH<0的反应)或增大压强(反应前后气体的系数和增大的反应)。
图丙:a.t=0时,反应由正反应开始;
b.t=t1时,v正、v逆在改变条件时同等倍数地增大;
c.t>t1时,v逆′=v正′,平衡不移动。改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(反应前后气态物质系数之和不变的反应)。
②规律总结
a.在分析vt图像时,要特别注意:反应速率的变化,即v正、v逆是都增大了或都减小了(条件改变的瞬间,v正′、v逆′的起点与原平衡点不重合),还是一个增大(或减小)而另一个不变(条件改变的瞬间,v正′、v逆′中不变的那一个起点与原平衡点重合)。
b.画出vt图像的“三步骤”:第一步,画出原平衡建立的过程;第二步,依据条件改变时的反应速率变化,确定两个起点[都在原平衡点的上(下),或一个在上(下)另一个不变];第三步,依据平衡移动方向确定两条曲线,完成图像。 b.画出vt图像的“三步骤”:第一步,画出原平衡建立的过程;第二步,依据条件改变时的反应速率变化,确定两个起点[都在原平衡点的上(下),或一个在上(下)另一个不变];第三步,依据平衡移动方向确定两条曲线,完成图像。
(2)浓度-时间图(ct图像)
此类图像能说明平衡体系中各组分(或某一组分)的物质的量浓度在反应过程中的变化情况。此类图像中各物质曲线拐点的时刻相同,各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的系数关系,如下图所示。
(3)速率-温度(压强)图(vT或vp图像)
正、逆反应速率(或放热、吸热反应的速率)随温度或压强的变化曲线,可用于判断反应的ΔH或反应前后气态物质系数关系,如下图所示。
(4)恒压(温)线
该类图像的纵轴为物质的平衡浓度(c)或反应物的平衡转化率(α),横轴为温度(T)或压强(p),常见类型如下图所示。
(5)含量-时间-温度(压强)图
此类图像表示的是不同温度(或压强)下反应物(或反应产物)的物质的量(体积)分数(或平衡转化率)的变化过程,包含达到平衡所需的时间和不同温度(或压强)下平衡状态的物质的量分数比较等信息,由图像中斜率先判断T1、T2或p1、p2的大小,再判断反应的ΔH或反应前后气态物质系数关系(是吸热反应还是放热反应,是气态物质系数增大的反应还是减小的反应)。如下图所示。
(6)其他类型
如图所示是其他条件不变时,某反应物的
平衡转化率(α)与温度(T)的关系曲线,图
中标出的a、b、c、d四个点中,表示v正>v逆的点
是c,表示v正<v逆的点是a,而b、d点表示v正=
v逆。
1.(2021·河北高考)室温下,某溶液初始
时仅溶有M和N且浓度相等,同时发生以下两个
反应:①M+N===X+Y;②M+N===X+Z,
反应①的速率可表示为v1=k1c2(M),反应②
的速率可表示为v2=k2c2(M) (k1、k2为速率
常数)。反应体系中组分M、Z的浓度随时间变化情况如图,下列说法错误的是( )
A.0~30 min时间段内,Y的平均反应速率为6.67×10-3 mol·L-1·min-1
B.反应开始后,体系中Y和Z的浓度之比保持不变
C.如果反应能进行到底,反应结束时62.5%的M转化为Z
D.反应①的活化能比反应②的活化能大
2.(2021·广东高考)反应X===2Z经历两步:①X→Y;②Y→2Z。反应体系中X、Y、