第09课 化学反应速率与化学平衡图像-2023年新高二化学暑假自主学习课程导航（人教版2019选择性必修1）

第09课 化学反应速率与化学平衡图像 [学习目标] 学会分析化学反应速率与化学平衡图像，由定性和定量结合的方式揭示化学平衡及移动的本质特征。 [知识精讲] 一、化学反应速率图像(v­t图) 1．“渐变”类v­t图——浓度对化学反应速率的影响 图像Ⅰ中，v′(正)突变，而v′(逆)渐变，t1时刻图像中有一条线是连续的，且v′(正)＞v′(逆)，说明t1时刻改变的条件是增大了反应物的浓度，使v′(正)突变，平衡正向移动。 图像Ⅱ中，v′(正)渐变，v′(逆)突变，t1时刻图像中有一条线是连续的，且v′(正)＞v′(逆)，说明t1时刻改变的条件是减小了生成物的浓度，使v′(逆)突变，平衡正向移动。 2．“断点”类v­t图——温度(或压强)对化学反应速率的影响 图像Ⅰ中，v′(正)、v′(逆)都是突然增大的，t1时刻，图像中出现了“断点”，且v′(正)＞v′(逆)，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是吸热反应(或气体总体积减小的反应)，改变的外界条件是升高温度(或增大压强)。 图像Ⅱ中，v′(正)、v′(逆)都是突然变小的，t1时刻，图像中出现了“断点”，且v′(正)＞v′(逆)，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应(或气体总体积增大的反应)，改变的条件是降低温度(或减小压强)。 3．“平台”类v­t图——催化剂(或压强)对化学反应速率的影响 图像中v′(正)、v′(逆)都是突然增大，且增大的程度相同，t1时刻，图像中出现了“平台”，化学平衡不发生移动，改变的条件可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大了压强。 [点拨]　解答“v-t”图像的技巧与方法 (1)抓住“图像的断点”突破：即由图像中条件改变的瞬间，正、逆反应速率的变化情况进行分析；若均增大或均减小，一般为温度、压强和催化剂；若正、逆反应只有一个速率改变，则改变的条件为浓度。 (2)抓住“图像的连续点”突破：通过改变条件的瞬间过后，正、逆反应速率的继续变化，可以确定平衡移动的方向。 (3)抓住“图像的对称性”突破：一般速率—时间图像中，平衡移动时正、逆反应速率的变化情况为一增一减，且呈对称图形，所以如果图中只提供正、逆反应速率中的一种变化情况，则可根据对称性，确定另外一方的变化情况。 例:某密闭容器中发生如下反应：X(g)＋Y(g) 2Z(g)　ΔH＜0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是(　　) A．t2时一定加入了催化剂 B．t3时减小了压强 C．t5时可能升高了温度 D．t4～t5转化率最低 二、化学平衡图像的类型及解题原则 (1)百分含量(或转化率)－时间－温度(或压强)图像 ①图像展示 ②解题原则——“先拐先平数值大” 在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2>T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a使用了催化剂)。 Ⅰ.表示T2>T1，温度升高，生成物的百分含量降低，说明正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动。 Ⅱ.表示p2>p1，压强增大，A的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应，压强增大，平衡逆向移动。 Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率：a>b，故a使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强(压缩体积)。 (2)百分含量(或转化率)－压强－温度图像 ①图像展示 ②解题原则——“定一议二” 在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系。如图Ⅰ中确定压强为105 Pa或107 Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，作横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。 例:CO2是重要的工业原料，充分利用CO2，既可以解决环境问题，又可以解决资源问题。回答下列问题： (1)工业上常以CO2和H2为原料合成乙醇，某实验小组将CO2(g)和H2(g)按物质的量之比为1∶3的比例置于一恒容密闭容器中发生反应：2CO2(g)＋6H2(g)C2H5OH (g)＋3H2O(g)　ΔH＝b kJ·mol－1。在相同时间内，容器中CO2的浓度随温度(T)的变化如图1所示，上述反应的pK(pK＝－lg K)随温度(T)的变化如图2所示。 ①由图1可知，b________(填“＞”“＜”或“＝”)0。 ②在T1～T2 K及T4～T5 K两个温度区间内，容器中CO2(g)的浓度