2.2.3 化学平衡图像 课件 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 课时3 化学平衡图像 2025/7/7 2 核心素养 宏观辨识与微观探析： 学会图像分析外界条件对化学平衡的影响。并能通过v-t图指出平衡移动时改变的条件。 证据推理与模型认知： 建立从c-t、v-t、、α-P-T、α-T-P、α-T、α-P图分析可逆反应的平衡移动模型，并能够解释多条件改变引起的平衡移动。初步建立等效平衡的概念模型。 科学探究与创新意识 理解勒夏特列原理和等效平衡，能依据原理分析平衡移动的方向，体会理论对实践的指导作用。 V’正 V’逆 t2 2025/7/7 3 课堂导入 meiyangyang8602 由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程 v t V’正=V’逆 V正=V逆 t1 V正 V逆 t3 平衡状态Ⅰ 平衡状态Ⅱ 条件改变 V正≠V逆 回忆用图像分析化学平衡状态的建立及平衡移动的过程 改变反应条件 化学平衡I Q ＝ K 化学平衡II Q′＝ K′ 一段时间后 不平衡Q ≠ K 2025/7/7 4 一、化学平衡图像 联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律 找规律 根据图像中表现的关系与所学规律，作出符合题目要求的判断 作判断 一看面(即纵坐标与横坐标的意义) 二看线(即线的走向和变化趋势) 三看点(即起点、折点、交点、终点) 四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等) 五看量的变化(如浓度变化、温度变化等) 看图像 2025/7/7 5 一、化学平衡图像——c-t、v-t图像 1. c-t / n-t图像 (1) 写出化学反应方程式： (2) 求反应物的转化率： (3) 求某种物质的反应速率 A+3B 4C A的转化率=25% B的转化率=75% 看横纵坐标、看起点和终点 注意： ①浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。 ②浓度(物质的量)变化量之比 = 反应方程式的系数之比。 t c C A B 0.4 0.3 0.1 1 min ③求反应速率时，注意看横纵坐标以及容器的体积 2025/7/7 6 一、化学平衡图像——c-t、v-t图像 1. v-t图像 v(正) v(逆) v t v'(正) v'(逆) Ⅰ v(正) v(逆) v t v'(逆) v'(正) Ⅱ v(正) v(逆) v t v'(正)＝ v'(逆) Ⅲ 请思考：上述正、逆反应速率的变化是什么因素影响的？ 2025/7/7 7 一、化学平衡图像——c-t、v-t图像 2. v-t图像  v'正突变 v(正) v(逆) v t v'(正) v'(逆) Ⅰ v'逆渐变 说明影响因素是增大了反应物的浓度，使v'正突变，v'正>v'逆，则平衡正向移动 2025/7/7 8 一、化学平衡图像——c-t、v-t图像 2. v-t图像 v(正) v(逆) v t v'(逆) v'(正) Ⅱ  v'正突变 v'逆突变 说明影响因素是降低压强或降低温度， v'正、v'逆都是突然减小且v'正>v'逆，说明平衡正向移动 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 2025/7/7 9 一、化学平衡图像——c-t、v-t图像 2. v-t图像 v(正) v(逆) v t v'(正)＝ v'(逆) Ⅲ v'正、v'逆突然增大且增大程度相同，化学平衡没有发生移动 说明影响因素是可能是使用催化剂，也可能是反应前后气体总体积不发生变化的反应压缩体积(增大压强)所致 2025/7/7 10 一、化学平衡图像——c-t、v-t图像 2. v-t图像 ① (已知反应)判断引起平衡移动的因素. ② 已知引起平衡移动的因素， 判断反应是吸热或放热，反应前后气体体积的变化. ①改变条件使平衡移动的瞬间曲线是连续的， 则是物质浓度发生改变 ②改变条件使平衡移动的瞬间曲线出现断点， 则是温度改变或是压强改变 ③改变条件反应速率变化但是平衡不移动， 则是使用催化剂或是反应前后气体系数不变的反应中压强改变 解法： 考法： 2025/7/7 11 【例1】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 √ 课堂练习 2025/7/7 12 【例2】一定温度下，在某密闭容器中发生反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)并达到平衡状态。若保持温度不变，在t0时刻改变外界条件，反应速率发生如图所示的变化。则下列关于反应容器及反应条件变化的说法中正确的是 A.容器为恒压容器时，充入适量He B.容器为恒压容器时，充入适量HI C.容器为恒容容器时，充入适量He D.容器为恒容容器时，充入适量HI √ 课堂练习 2025/7/7 13 一、化学平衡图像——C%-t、α-t图像 百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 t Ⅰ t Ⅱ t Ⅲ 生成物的百分含量 反应物的转化率 生成物的百分含量 T1 T2 p1 p2 a b 观察上图，你能得到哪些信息？ 2025/7/7 14 一、化学平衡图像——C%-t、α-t图像 t Ⅰ t Ⅱ t Ⅲ 生成物的百分含量 反应物的转化率 生成物的百分含量 T1 T2 p1 p2 a b 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可能使用了催化剂，也可能是气体分子数不变的反应增大了压强) (T2>T1) (p2>p1) (a可能使用催化剂) 先拐先平数值大 百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 2025/7/7 15 一、化学平衡图像——C%-t、α-t图像 Ⅰ t 生成物的百分含量 T1 T2 (T2>T1) 升温对应生成物的百分含量降低 说明：正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动 2025/7/7 16 一、化学平衡图像——C%-t、α-t图像 加压对应反应物的转化率减小 t Ⅱ 反应物的转化率 p1 p2 (p2>p1) 说明：正反应是气体总体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动 2025/7/7 17 一、化学平衡图像——C%-t、α-t图像 t Ⅲ 生成物的百分含量 a b 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，故可能是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(减小容器的容积) A.X(g)＋3Y(g) 3Z(g)　ΔH＞0 B.X(g)＋3Y(g) 2Z(g)　ΔH＜0 C.X(g)＋2Y(g) 3Z(g)　ΔH＜0 D.X(g)＋3Y(g) 4Z(g)　ΔH＜0 2025/7/7 18 【例3】符合图1、图2的反应是 √ 课堂练习 2025/7/7 19 【例4】已知某可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(s)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，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+q，吸热反应 C.T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p+q，放热反应 D.T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应 √ 课堂练习 2025/7/7 20 一、化学平衡图像——C%/α-P-T、C%/α-T-P图像 百分含量—压强—温度图像 Ⅰ T 生成物的百分含量 107 Pa 105 Pa Ⅱ p 生成物的百分含量 400 ℃ 500 ℃ 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 (定一议二) 2025/7/7 21 一、化学平衡图像——C%/α-P-T、C%/α-T-P图像 Ⅰ T 生成物的百分含量 107 Pa 105 Pa 若确定压强为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 若确定温度T不变，作横坐标的垂线，与两个压强曲线出现交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，增大压强，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 等压线 等温线 百分含量—压强—温度图像 2025/7/7 22 一、化学平衡图像——C%/α-P-T、C%/α-T-P图像 百分含量—压强—温度图像 Ⅱ p 生成物的百分含量 400 ℃ 500 ℃ 等温线 若确定温度为400 ℃或500 ℃，则生成物的百分含量随压强p的增大而逐渐减小，说明正反应是气体总体积增大的反应 若确定压强p不变，作横坐标的垂线，与两个温度曲线出现交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，升高温度，生成物的百分含量降低，说明正反应是放热反应 等压线 2025/7/7 23 【例5】对于反应mA(s)＋nB(g) eC(g)＋f D(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＋f B.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 √ 课堂练习 2025/7/7 24 【例6】一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2(g)。设起始　　　＝Z，在恒压条件下，平衡时CH4的体积分数φ(CH4)与Z和温度T的关系如图所示，下列说法正确的是 A.该反应的焓变ΔH>0 B.图中Z的大小关系为a>3>b C.图中X点对应的平衡混合物中 D.温度不变时，增大X点对应的平衡体系的压强后， 　φ(CH4)减小 √ 课堂练习 2025/7/7 25 【例7】硝酸厂常用催化还原法处理尾气，CH4在催化剂作用下可以将NO2还原为N2，反应原理为CH4(g)+2NO2(g) CO2(g)+N2(g)+2H2O(l)    ΔH<0，NO2(g)的平衡转化率[α(NO2)]随温度、压强变化如图所示(X、Y代表温度或压强)。下列说法错误的是(　    ) A. X代表压强 B.Y1<Y2 C. 平衡常数：Ka>Kc D. 适当降低温度，NO2的平衡转化率增大 A 课堂练习 2025/7/7 26 课堂练习 【例8】对于2A(g)+B(g) C(g)+3D(g)(正反应吸热)有如下图所示的变化，图中Y轴可能表示： A、B物质的转化率 B、正反应的速率 C、平衡体系中的A% D、平衡体系中的C% P Y 100℃ 200℃ 300℃ A、D 2025/7/7 27 (1)对于反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0，M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 ，M点后为平衡受温度的影响情况。 ＞ 平衡点 一、化学平衡图像——C%-T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。 2025/7/7 28 一、化学平衡图像——α-T图像 (2)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。图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点 ，表示v正＜v逆的是点 ，而点2、4表示v正 v逆。 3 1 ＝ 图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点 温度升高，平衡转化率降低，平衡逆向移动，所以该反应是放热反应 2025/7/7 29 一、化学平衡图像——α-P图像 (3)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压强的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正＞v逆的是点 ，表示v正＜v逆的是点 ，而点2、4表示v正 v逆。 3 1 ＝ 图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点 压强升高，平衡转化率降低，平衡逆向移动，所以该反应是气体分子数增大的反应 P 2025/7/7 30 一、化学平衡图像——其他图像 T v v逆 v正 T1 T2 •正反应吸热 T v v正 v逆 •正反应吸热 T C% 450℃ •正反应放热 P A% P1 •m+n<p+q 2025/7/7 31 课堂练习 【例9】在某2 L恒容密闭容器中充入2 mol X(g)和1 mol Y(g)发生反应：2X(g)＋Y(g) 3Z(g)，反应过程中持续升高温度，测得某一时刻混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是 A.M点时，Y的转化率最大 B.升高温度，平衡常数减小 C.W点时v正＝v逆 D.W、M两点Y的正反应速率相同 √ 2025/7/7 32 课堂练习 【例10】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 A.反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的 ΔH > 0 B.图中X点所示条件下，延长反应时间不能 　提高NO的转化率 C.图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能 　提高NO的转化率 D.380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO的平衡转化率为50%，则 　平衡常数K>2 000 √ 2025/7/7 33 课堂练习 【例11】已知反应：2NO2(红棕色) N2O4(无色)　ΔH<0，将一定量的NO2充入注射器后封口，如图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深，透光率越小)，下列说法正确的是________(填序号)。 ①b点的操作为拉伸注射器 ②d点v正<v逆 ③c点与a点相比，c(NO2)增大，c(N2O4) 减小，若容器绝热，则平衡常数Ka>Kc ④若不忽略体系温度变化，且没有能量损失，则T(b)<T(c) ②④ 2025/7/7 34 图像题思维建模 课堂小结 ＝3 $$