第6章 第2节 讲评拓展课4 化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析-【名师导航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步课件(人教版2019)

第六章　化学反应与能量 第一节　化学反应与能量变化 讲评拓展课3　新型化学电源分析 探究任务 1．掌握反应速率与化学平衡的简单计算。 2．了解化学反应速率与化学平衡图像的分析方法，学会解答图像类试题。 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 探究要点·典例导航 01 探究任务1　化学反应速率与化学平衡的有关计算 探究任务2　化学反应速率与化学平衡图像分析　 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 3 化学反应速率与化学平衡的有关计算 [要点精讲] 1．列出一个模型——“三段式”思维模型 解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。如mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后消耗A的物质的量为mx mol。 　　　　　 mA(g) ＋ nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 变化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 4 注意：明确三个量的关系 ①同一反应物：起始量－变化量＝平衡量。 ②同一生成物：起始量＋变化量＝平衡量。 ③各变化量之比＝各物质的化学计量数之比。 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 2．掌握四个公式——“三段式”应用 (1)反应物转化率：A的转化率＝×100%。 (2)生成物产率：C的产率＝×100%。 (3)平衡混合物某组分的百分含量＝×100%。 (4)平衡混合物某气体组分的体积分数＝×100%。 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 [典例导航] 【例1】　在一定温度下，发生反应：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，起始时，充入的N2和H2的物质的量分别是3.0 mol和6.0 mol，10 min达到平衡，平衡时生成NH3的物质的量是2.4 mol。已知容器的容积为5.0 L，试求： (1)达到平衡时，v(H2)＝ __________________。 (2)H2的转化率是________。 (3)平衡时混合气体中N2的体积分数是________(保留一位小数)。 0.072 mol/(L·min) 60% 27.3% 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 [解析]　N2(g)　＋　3H2(g) ⥫⥬ 2NH3(g) 起始 3.0 mol 6.0 mol 0 mol 转化 1.2 mol 3.6 mol 2.4 mol 平衡 1.8 mol 2.4 mol 2.4 mol (1)v(H2)＝＝0.072 mol/(L·min) (2)H2的转化率＝×100%＝60%。 (3)N2的体积分数＝×100%≈27.3%。 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 [对点即练] 1．在一定条件下，将3 mol A和1 mol B 两种气体在容积固定的2 L密闭容器中混合，发生如下反应：3A(g)＋B(g)⥫⥬xC(g)＋2D(g)。2 min 末时生成0.8 mol D，并测得C的浓度为0.2 mol·L-1。下列判断不正确的是(　　) A．x＝1 B．2 min内A的反应速率为0.3 mol·L-1·min-1 C．B的转化率为40% D．2 min内D的反应速率为0.4 mol·L-1·min-1 √ 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 D　[　　3A(g) ＋ B(g) ⥫⥬ xC(g) ＋ 　2D(g) n始 3 mol 1 mol 0 0 Δn 1.2 mol 0.4 mol 0.2×2 mol 0.8 mol 故x∶2＝0.4∶0.8，所以x＝1； v(A)＝＝0.3 mol·L-1·min-1 α(B)＝×100%＝40%。 根据速率之比等于化学计量数之比可知2 min内D的反应速率为0.2 mol·L-1·min-1。] 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 化学反应速率与化学平衡图像分析 [要点精讲] 化学反应速率和化学平衡图表图像题是化学试题中的一类特殊题型，其特点为图表图像是题目的主要组成部分，把所要考查的化学知识富于图表或曲线上，具有简明、直观、形象的特点。该类试题分析方法如下： 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 1．看图表 (1)看面：弄清表格中横、列或图像中横、纵坐标所表示的含义。 (2)看线：弄清表格中数据变化趋势或图像中线的走向和变化趋势。 (3)看点：弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等。 (4)看辅助线：作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。 (5)看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 2．算数据 根据表格中的数据或图像中的数据，先确定一些比较容易计算的数据，以完善图表图像信息。 3．想规律 如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系，外界条件改变时化学反应速率的影响规律以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、逆反应速率的影响规律等。 4．作判断 利用有关规律，结合图表图像，通过对比分析，作出正确判断。 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 [典例导航] 【例2】　一定温度下，在体积为2L的恒 容密闭容器中，某一反应中X、Y、Z三种 气体的物质的量随时间变化的曲线如图所 示，下列表述中正确的是(　　) A．该反应的化学方程式为2X===3Y＋Z B．t min时，正、逆反应都不再继续进行，反应达到化学平衡 C．若t＝4，则0～4 min内X的化学反应速率为0.2 mol·L-1·min-1 D．t min时，气体X的转化率约为33.3% √ 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 D　[由图像可以看出，反应中X的物质的量减小，Y、Z的物质的量增多，则X为反应物，Y、Z为生成物，且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝0.8 mol∶1.2 mol∶0.4 mol＝2∶3∶1，又由于X、Y、Z都没有反应完，故为可逆反应，则该反应的化学方程式为2X⥫⥬3Y＋Z，A错误；t min时，反应达到化学平衡，但正、逆反应仍然在继续进行，是动态平衡，B错误；若t＝4，则0～t内X的化学反应速率v＝mol·L-1·min-1＝0.1 mol·L-1·min-1，C错误；t min时，气体X的转化率＝×100%≈33.3%，D正确。] 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 [对点即练] 2．在2.0 L恒温恒容密闭容器中充入1.0 mol HCl 和0.3 mol O2，加入催化剂发生反应：4HCl(g)＋ O2(g)⥫⥬2Cl2(g)＋2H2O(g)，HCl、O2的物质的 量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．t2时，v正＝v逆 B．t3时已处于平衡状态，升高温度平衡状态不会发生改变 C．t1时，容器内气体的总压强比t2时的大 D．t3时，容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝0.4 mol·L-1 √ 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 C　[t2时反应还没有达到平衡，v正≠v逆，A项错误；t3时HCl和O2不再发生变化，反应已经达到平衡，但升高温度改变了原有条件，旧平衡会被破坏，一段时间后达到新的平衡，故升温平衡状态会发生改变，B项错误；该反应反应物气体分子数大于生成物，t1时，反应物较多，气体总分子数较大，t2时，反应物较少，气体总分子数较小，故在恒温恒容密闭容器内，t1时气体的总压强比t2时的大，C项正确；t3时，列三段式： 　　　　 4HCl(g)＋O2(g)⥫⥬2Cl2(g)＋2H2O(g) 起始/mol 1 0.3 0 0 转化/mol 0.8 0.2 0.4 0.4 平衡/mol 0.2 0.1 0.4 0.4 容器中c(Cl2)＝c(H2O)＝＝0.2 mol·L-1，D错误。] 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 知能反馈·随堂评估 02 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 18 1 2 3 4 1．某课外实验小组利用压强传感器、数据采集 器和计算机等数字化实验设备，探究镁与不同 浓度盐酸的反应速率，两组实验所用药品如表 所示。实验测得反应体系压强随时间的变化曲 线如图所示。下列说法正确的是(　　) 序号 镁条的质量/g 盐酸 物质的量浓度/(mol/L) 体积/mL ① 0.01 1.0 2 ② 0.01 0.5 2 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 1 2 3 4 A．图中曲线Ⅰ是实验②的压强变化曲线 B．理论上，反应足够长时间后曲线Ⅱ会无限接近曲线Ⅰ C．实验①中若将1 mol/L的盐酸替换为相同浓度的硫酸，仍可获得相同的曲线 D．实验中若将镁条替换为等质量的镁粉，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ在200 s内的斜率均减小 √ 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 1 2 3 4 B　[实验①中盐酸的浓度是实验②中盐酸浓度的2倍，因此实验①生成氢气的速率较快，单位时间内反应体系压强变化程度较大，因此图中曲线Ⅰ是实验①的压强变化曲线，A错误；实验①和实验②中酸均过量，相同质量的镁条完全反应，理论上生成氢气量相同，最终曲线Ⅰ和曲线Ⅱ达到相同压强，B正确；硫酸为二元强酸，相同浓度的硫酸中氢离子浓度是盐酸的2倍，无法获得相同的曲线，C错误；实验中若将镁条替换为等质量的镁粉，反应速率均加快，曲线Ⅰ和曲线Ⅱ在200 s内的斜率均增大，D错误。] 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 √ 1 2 3 4 2．在10 L密闭容器中，1 mol A和3 mol B在一定条件下反应：A(g)＋xB(g)⥫⥬2C(g)，2 min后反应达到平衡时，测得混合气体共3.4 mol，生成0.4 mol C，则下列计算结果正确的是(　　) A．平衡时，物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)＝2∶11∶4 B．x等于3 C．A的转化率为20% D．B的平均反应速率为0.4 mol·L-1·min-1 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 22 1 2 3 4 C　[　　　　　 　 A(g)＋xB(g)⥫⥬ 2C(g) 起始物质的量/mol 1 3 0 转化物质的量/mol 0.2 0.2x 0.4 平衡物质的量/mol 0.8 3－0.2x 0.4 则0.8 mol＋(3－0.2x)mol＋0.4 mol＝3.4 mol，解得x＝4，B错；平衡时，物质的量之比为0.8∶(3－0.8)∶0.4＝4∶11∶2，A错；A的转化率为×100%＝20%，C正确；v(B)＝＝0.04 mol·L-1·min-1，D错。] 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 √ 1 2 3 4 3．一定温度下，在容积为1 L的密闭容器中进行某一反应，容器内M、N两种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应的化学方程式为N(g)⥫⥬2M(g) B．t1～t2时间内，v(N)＝mol·L-1·min-1 C．t2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态 D．平衡时，物质N的转化率为75% 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 24 1 2 3 4 D　[达到平衡时，N减少8 mol－2 mol＝6 mol，M增加5 mol－2 mol＝3 mol，根据变化量之比等于化学计量数之比可知该反应的化学方程式为2N(g)⥫⥬M(g)，A错误；t1～t2时间内N减少6 mol－4 mol＝2 mol，浓度为2 mol·L-1，则v(N)＝ mol·L-1·min-1，B错误；t2时M和N的物质的量仍然在变化，正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，C错误；达到平衡时，N减少8 mol－2 mol＝6 mol，则平衡时，物质N的转化率为×100%＝75%，D正确。] 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 25 1 2 3 4 4．(素养题)向某容积固定的密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量(未知)的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如图所示。已知在反应过程中混合气体的 平均相对分子质量没有变化。请回答下列问题： (1)密闭容器的容积是________L。 [解析]　开始时加入0.3 mol A，图中开始时c(A)＝0.15 mol·L-1，则容器的容积为V＝＝＝2 L； 2 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 1 2 3 4 (2)若t1＝15时，则t0～t1 s内以C物质浓度变化表示的反应速率v(C)＝___________________。 [解析]　由题图可知，t0～t1 s内Δc(C)＝0.06 mol·L-1，若t1＝15时，则有v(C)＝＝0.004 mol·L-1·s-1； 0.004 mol·L-1·s-1 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 1 2 3 4 (3)写出反应的化学方程式：________________________。 [解析]　t0～t1 s内c(A)减小0.09 mol·L-1，c(C)增加0.06 mol·L-1，其变化值之比为3∶2，由于“在反应过程中混合气体的平均相对分子质量没有变化”，说明该反应是前后气体总分子数不变的反应，从而推知反应为3A(g)⥫⥬B(g)＋2C(g)； 3A(g)⥫⥬B(g)＋2C(g) 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 1 2 3 4 (4)t2 s时，C在平衡混合气体中的百分含量为_________，此时v正(A) _____v逆(B)(选填“>”“<”或“＝”)。 [解析]　t2s时，C在平衡混合气体中的百分含量为×100%＝50%；t2 s时反应达到平衡状态，正、逆反应速率比等于化学计量数比，v正(A)＝3v逆(B)，所以v正(A)>v逆(B)。 50% > 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 1 2 3 4 (5)B的起始的物质的量是________。 [解析]　结合化学方程式3A(g)⥫⥬B(g)＋2C(g)可知，t0～t1 s内Δc(C)＝0.06 mol·L-1，则有Δc(B)＝0.03 mol·L-1，故起始时B的物质的量为(0.05 mol·L-1－0.03 mol·L-1)×2 L＝0.04 mol。 0.04 mol 讲评拓展课4　化学反应速率与化学平衡的计算和图像分析 探究要点·典例导航 知能反馈·随堂评估 $$