内容正文:
新人教版 化学 选必1
第二章 化学反应速率
与化学平衡
第二节 化学平衡
第4讲 化学平衡图像
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。
证据推理与模型认知:
从Q与K的关系及浓度、压强、温度对可逆反应速率的影响,分析理解化学平衡的移动。
科学探究与创新意识:
理解勒夏特列原理,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。
教学目标
新课导入
一、化学平衡图像的解题思路
化学平衡图像的识别方法
看图像
想规律
作判断
一看面:坐标含义,明确图像类型
二看线:斜率趋势,看快慢、推物质
三看点:特殊点,起点、拐点、终点
四看辅助线:等温线、等压线、平衡线
联想化学平衡移动原理,分析条件对反应速率、化学平衡的影响
利用原理,结合图像,分析图象中所代表反应速率变化或浓度变化的线,做出判断
五看量的变化:如浓度变化
二、化学平衡图像的常见类型
1.速度-时间(v-t)图像
(1)“渐变”类——浓度对化学反应速率的影响
例:A(g) + 3B(g) 2C(g)
外界条件 对速率的影响 对平衡的影响
正反应速率 逆反应速率 正、逆速率比较 平衡移动方向
反应物浓度增大
增大
不变
正向移动
V正 > V逆
v(正)
v(逆)
v
t
v'(正)
v'(逆)
增大
逆向移动
V逆 > V正
v(正)
v(逆)
v
t
v’(逆)
v‘(正)
反应物浓度增大
生成物浓度增大
生成物浓度增大
不变
二、化学平衡图像的常见类型
1.速度-时间(v-t)图像
(1)“渐变”类——浓度对化学反应速率的影响
例:A(g) + 3B(g) 2C(g)
外界条件 对速率的影响 对平衡的影响
正反应速率 逆反应速率 正、逆速率比较 平衡移动方向
反应物浓度减小
减小
不变
逆向移动
V正 > V逆
减小
正向移动
V逆 > V正
生成物浓度减小
不变
反应物浓度减小
生成物浓度减小
谁变谁断
平衡会向改变条件后速率更大的方向移动
二、化学平衡图像的常见类型
(2)“断点”类——温度(或压强)对化学反应速率的影响
例:A(g) + B(g) 2C(g) ΔH> 0
升高温度
降低温度
全部断点
外界条件 对速率的影响 对平衡的影响
正反应速率 逆反应速率 正、逆速率比较 平衡移动方向
升高温度
增大
增大
正向移动
V逆 > V正
减小
逆向移动
V正 > V逆
降低温度
减小
提示:温度变化对吸热方向影响更明显
二、化学平衡图像的常见类型
(2)“断点”类——温度(或压强)对化学反应速率的影响
例:A(g) + B(g) 2C(g) ΔH<0
升高温度
降低温度
全部断点
外界条件 对速率的影响 对平衡的影响
正反应速率 逆反应速率 正、逆速率比较 平衡移动方向
升高温度
增大
增大
逆向移动
V正 > V逆
减小
正向移动
V逆 > V正
降低温度
减小
升温,平衡会向吸热反应方向移动
提示:温度变化对吸热方向影响更明显
二、化学平衡图像的常见类型
(2)“断点”类——温度(或压强)对化学反应速率的影响
例:A(g) + B(g) 3C(g)
外界条件 对速率的影响 对平衡的影响
正反应速率 逆反应速率 正、逆速率比较 平衡移动方向
增大压强(压缩体积)
增大
增大
逆向移动
V正 > V逆
减小
正向移动
V逆 > V正
减小压强(增大体积)
减小
提示:压强变化对气体系数和小的方向影响更明显
压缩体积
增大压强
扩大体积
减小压强
全部断点
二、化学平衡图像的常见类型
(2)“断点”类——温度(或压强)对化学反应速率的影响
例:A(g) + 3B(g) 2C(g)
外界条件 对速率的影响 对平衡的影响
正反应速率 逆反应速率 正、逆速率比较 平衡移动方向
增大压强(压缩体积)
增大
增大
正向移动
V逆 > V正
减小
逆向移动
V正 > V逆
减小压强(增大体积)
减小
提示:压强变化对气体系数和小的方向影响更明显
加压,平衡会向气体分子数减小方向移动
压缩体积
增大压强
扩大体积
减小压强
全部断点
二、化学平衡图像的常见类型
(3)“平台”类——催化剂(或压强)对化学反应速率的影响
例:A(g) + B(g) 2C(g)
外界条件 对速率的影响 对平衡的影响
正反应速率 逆反应速率 正、逆速率比较 平衡移动方向
加催化剂或加压
增大
增大
不移动
V正 = V逆
减小
不移动
V正 = V逆
减小压强
减小
加入催化剂
或增大压强
同等程度
v(正)
v(逆)
v
t
v'(正)
v'(逆)
Ⅰ
无断点
思考1:下列图像所表示的影响因素是什么?
速率均增大
增大反应物浓度
平衡正向移动
思考讨论
思考2:下列图像所表示的影响因素是什么?
v(正)
v(逆)
v
t
v'(逆)
v'(正)
有断点
速率均减小
平衡正移
反应:A(g) + B(g) 3C(g) ΔH<0
①降低温度
②减小压强
思考讨论
思考3:下列图像所表示的影响因素是什么?
反应:A(g) + B(g) 2C(g) ΔH<0
v(正)
v(逆)
v
t
v'(正)= v'(逆)
Ⅲ
①加入催化剂
②增大压强
新平台
速率同等增大
平衡不移动
思考讨论
1.速度-时间(v-t)图像分析
(1)考点
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
(2)解题方法
归纳总结
二、化学平衡图像的常见类型
2.浓度(转化率、质量、体积分数等)-时间-温度(压强)图像
(1)浓度—时间图像
考点:1)写出化学反应方程式
2)求反应物的转化率
3)推测平衡移动方向
A的转化率=25%
B的转化率=75%
t
c
C
A
B
0.4
0.3
0.2
0.1
A+3B 4C
二、化学平衡图像的常见类型
(1)浓度—时间图像
谁变谁断
C
t
Fe(SCN)3
Fe3+
t1
t2
Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
增大反应物浓度
●
二、化学平衡图像的常见类型
(1)浓度—时间图像
N2 (g)+ 3H2(g) 2NH3(g)
加压(体积缩小一半)
平衡Ⅰ a b c
平衡Ⅱ(a,2a) (b,2b) >2c
t
v
t1
t2
v正
v正
v逆
v逆
H2
t2
N2
NH3
全部断点
C
改变体系的压强,平衡移动,画出整个过程的C-t、v-t图像
t1
二、化学平衡图像的常见类型
(1)浓度—时间图像
平衡Ⅱ (a/2,a) (b/2,b) (0,c/2)
减压(体积扩大到原来的2倍)
t
v
t1
t2
v正
v正
v逆
v逆
t
H2
t2
t1
N2
NH3
C
平衡Ⅰ a b c
N2 (g)+ 3H2(g) 2NH3(g)
改变体系的压强,平衡移动,画出整个过程的C-t、v-t图像
全部断点
二、化学平衡图像的常见类型
(1)浓度—时间图像
改变温度,平衡移动,画出整个过程的C-t、v-t图像
2NO2(g) N2O4(g) △H= -56.9 KJ/mol
t1
t2
t1
t2
(1)升温
(2)降温
v
t
NO2
N2O4
C
C
t
N2O4
NO2
v-t图像全是断点
C-t图像全部连续
二、化学平衡图像的常见类型
2.浓度(转化率、质量、体积分数等)-时间-温度(压强)图像
先从拐点向横轴作垂线:先拐先平,速率快(温度或压强增大)
再从拐点向纵轴作垂线:
①分析温度、压强升高时,转化率或含量的变化。
②判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应或物质计量数大小关系。
对于反应 mA(g)+ nB(g) ⇌ pC(g)+ qD(g)
解题原则
“先拐先平数值大”
t
Ⅰ
生成物的百分含量
T1
T2
A(g) + B(g) 3C(g)
1.图像的哪一特点表示该反应平衡?
2.在T1和T2两个温度下的反应,哪个速率更大?
3.T1和T2哪个温度更高?为什么?
4.T1和T2两个温度下的反应,哪个C产率更大?
5.该反应的ΔH大于0还是小于0?如何判断?
出现拐点
T2,“先拐先平速率大”
T1,纵轴大,产率大
T2,温度越高,速率越快
T2温度更高,产率更小,→ 升高温度,平衡逆移 → 逆向为吸热方向 → 该反应ΔH<0
(2)含量-时间-温度图像
典例剖析
xA(g) + yB(g) zC(g)
1.图像的哪一特点表示该反应平衡?
2.在P1和P2两个压强下的反应,哪个速率更大?
3.P1和P2哪个压强更高?为什么?
4.P1和P2两个压强下的的反应,哪个C产率更大?
5.x y z有什么数学关系?如何判断?
出现拐点
P2,“先拐先平速率大”
P1,纵轴大,产率大
P2,压强越高(压缩体积),速率越快
P2压强更大,转化率更小,→ 增大压强,平衡逆移 →逆向为气体减少的方向→ x+y<z
t
Ⅱ
反应物的转化率
p1
p2
(3)转化率-时间-压强图像
典例剖析
t
Ⅲ
生成物的百分含量
a
b
1.这个图像上可以读出哪些信息?
2.何种因素改变,可能出现这种图像?
a速率更快,但是产率未改变,说明平衡没有移动
加入催化剂,恒压反应,增大压强
典例剖析
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH
t
α(A)
T1
T2
正反应吸热
t
α(B)
P1
P2
m+n<p+q
t
T1
T2
A%
正反应放热
C%
t
P1
P2
m+n=p+q
典例1:正反应是放热还是吸热? 判断m+n与p+q的关系?
典例剖析
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH
典例2:正反应是放热还是吸热? 判断m+n与p+q的关系?
t
T2P2
T1P2
T1P1
B%
正反应是放热还是吸热?
m+n<p+q
正反应吸热
判断m+n与p+q的关系?
典例剖析
二、化学平衡图像的常见类型
(1)转化率(或百分含量)-温度-压强图像
等温线
T
C%
1.01*106Pa
1.01*105Pa
1.01*104Pa
等压线
① 直接看横轴:
同一压强下,温度升高,根据图象的变化趋势,得知温度对平衡的影响。
②再相同温度情况向横轴作垂线:
得知压强对平衡影响。
读图技巧:控制变量
②纵向做交点,分析交点:
相同温度时,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
①认准一根曲线,分析曲线趋势:
相同压强下,随着温度的升高,生成物C的百分含量增大,说明正反应是吸热反应
“认准一根线 + 纵向做交点”
图象中有三个量时
定“一”议“二”
3.多变量平衡图像
二、化学平衡图像的常见类型
Ⅱ
p
生成物的百分含量
400 ℃
500 ℃
思考:这个图像上可以读出哪些信息?
①、认准一根线,分析曲线趋势:
温度不变时,随着压强增大,生成物百分含量降低,说明此时平衡正向移动(消耗生成物),说明该反应中, 正向是气体变少的方向
②、纵向做交点:
压强不变时,随着温度增大,生成物百分含量降低,说明此时平衡正向移动(消耗生成物),说明该反应中, 正反应为吸热反应
(2)转化率(或百分含量)-压强-温度图像
3.多变量平衡图像
典例3:研究下列图像,分析对应可逆反应焓变特点、计量数m+n和p+q的大小关系
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH
200C
300C
100C
转化率
0
等压线
正反应吸热 m+n>p+q
P1
P
正反应放热 m+n>p+q
等温线
C%
T1P2
T1P1
0
t
t1
t2
t3
T2P2
典例剖析
典例4:研究下列图像,分析对应可逆反应焓变特点、计量数m+n和p+q的大小关系
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH
T
C%
1.01*106Pa
1.01*105Pa
1.01*104Pa
正反应吸热m+n>p+q
P
A%
300℃
200℃
正反应吸热m+n=p+q
典例剖析
二、化学平衡图像的常见类型
4.有关化学反应速率和化学平衡的特殊图像
(1)速率-温度(v-T)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
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH
图中的交点代表平衡状态
T
v
v逆
v正
正反应放热
T
v
v正
v逆
T1
T2
正反应放热
二、化学平衡图像的常见类型
4.有关化学反应速率和化学平衡的特殊图像
(3)速率-压强(v-P)图像
图中的交点代表平衡状态
以mA+nB ⇌ pC+qD;△H=QkJ/mol为例
P
v
v逆
v正
P1
P2
m+n>p+q
P
v
v正
v逆
m+n>p+q
P
v
v逆
v正
m+n<p+q
P
v
v正
v逆
P1
P2
m+n<p+q
P
v
v正
v逆
m+n=p+q
二、化学平衡图像的常见类型
4.有关化学反应速率和化学平衡的特殊图像
(3)组分含量(浓度)-温度(c-T)图像
在相同时间段内,M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正>v逆,未达平衡;M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A%增大(C%减小),平衡逆向移动,ΔH<0。
mA+nB ⇌ pC+qD △H
正反应放热
二、化学平衡图像的常见类型
4.有关化学反应速率和化学平衡的特殊图像
(3)组分含量(浓度)-压强(c-T)图像
在相同时间段内,M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正>v逆,未达平衡;M点为刚达到的平衡点。M点后为平衡受温度的影响情况,即加压,A%增大(C%减小),平衡逆向移动,m+n<p+q。
mA+nB ⇌ pC+qD △H
正反应放热
P
P
二、化学平衡图像的常见类型
4.有关化学反应速率和化学平衡的特殊图像
左上方(E点),A%大于此压A强或温度时平衡体系中的A%,E点必须向正反应方向移动才能达到平衡状态,所以,E点v正>v逆
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
L线上所有的点都是平衡点
右下方(F点)v正<v逆。
1.已知:N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) △H= -92.4kJ.mol-1,反应过程中,反应速率的变化如图所示,请根据速率的变化回答采取的措施
增大c(N2)或c(H2)
t1:
t2:
加入催化剂
t3:
降低温度
t4:
增大压强
课堂练习
2.某密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)⇌2Z(g) △H<0 下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时加入了催化剂
B.t3时降低了温度
C.t5时增大了压强
D.t4~t5时间内转化率最低
t
t1
v正
v逆
v正
v逆
v
t2
t3
v正
v逆
t4
t5
t6
A
课堂练习
37
3.已知某密闭容器中发生可逆反应3H2(g) +N2(g)⇌2NH3(g) ΔH <0,t1时刻反应达到平衡,t2时刻改变某条件,其反应过程如图所示,下列说法正确的是
A.t2时刻改变的条件可能是加入了催化剂
B.过程I与过程II达到平衡后,平衡常数相等
C.过程I与过程II达到平衡后,N2的转化率: I< II
D.若断裂3mol H-H键的同时形成6mol N-H键,则该反应达到平衡状态
B
课堂练习
38
(A)达到平衡后,若使用催化剂,C的质量分数增大
(B)平衡后,若升高温度,则平衡向逆反应方向移动
(C)平衡后,增大A的量,有利于平衡正向移动
(D)化学方程式中一定有n>p+q
4.可逆反应mA(s)+nB(g) p C(g)+qD(g)。反应中,当其它条件不变时,C的质量分数与温度(T)和压强(P)的关系如上图,根据图中曲线分析,判断下列叙述中正确的是( )
B
课堂练习
39
5.在密闭容器中进行下列反应:
M(g)+N(g) R(g)+2L,在不同条件下R的百分含量R%的变化情况如下图,下列叙述正确的是( )
A、正反应吸热,L是气体
B、正反应吸热,L是固体
C、正反应放热,L是气体
D、正反应放热,L是固体或液体
C
课堂练习
40
6.在保持体系总压为105 Pa的条件下,发生反应
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),原料气中SO2和O2的物质的量之比m不同时,SO2的平衡转化率与温度(T) 的关系如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.该反应是吸热反应
B.m1<m2<m3
C.该反应是放热热反应
D. m1>m2>m3
C
课堂练习
41
7.在可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g);△H<0中m、n、p为系数,且m+n>p。分析下列各图,在平衡体系中A的质量分数与温度t℃、压强P关系正确的是( )
B
课堂练习
42
A
8.在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X 和1 mol Y发生反应:
2X(g)+Y(g) 3Z(g),反应过程中持续升高温度,测得混合体系中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.Q点时,Y的转化率最大
B.W点的正反应速率等于M点
的正反应速率
C.升高温度,平衡常数增大
D.温度一定,平衡时充入Z,
达到新平衡时Z的体积分数比原平衡时大
课堂练习
43
化学平衡图像题的解题方法
1、一看轴,即横坐标和纵坐标的意义。
2、二看点,即一些特殊点如起点、拐点、交点、终点、最高点的意义。
3、三看线即弄清图像中线的走向和变化趋势。
4、四看辅助线弄清图像斜率的大小。
5、五看量的变化如浓度、温度、转化率、物质的量斜率的变化等。
一、看图像
二、想规律:依据图像信息,利用平衡移动原理,分析可逆反应的特征
三、做判断:先拐先平数值大,定一议二
课堂总结
44
新人教版 化学 选必1
第二章 化学反应速率
与化学平衡
谢谢观看
Lavf58.46.101
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