专题02 化学反应速率和限度的图像（或图表）分析（微专项课件）化学人教版必修第二册

该高中化学课件聚焦化学反应速率和限度的图像及图表分析，通过复习浓度、温度等影响因素及平衡状态判断，以图像“点线面”分析、三段式计算、图表数据控制变量法为支架，衔接基础与应用，构建完整知识脉络。 其特色是融合科学思维与科学探究，通过H2O2分解速率图像分析、控制变量实验设计等实例，引导学生运用证据推理和模型建构解决问题，讲练结合的设计帮助学生提升分析能力，也为教师提供系统教学资源。

第6章 化学反应与能量 专题02　 化学反应速率和限度的图像（或图表）分析 人教版必修第二册 化学反应速率图像 1 内容导航 化学平衡（限度）图像 2 3 图表数据类分析 知识导航 01 化学反应速率图像 化学反应速率图像 影响化学反应速率的因素 1、浓度对化学反应速率的影响 当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。 2、压强对化学反应速率的影响 对于气体反应，当其他条件不变时，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快；减小压强，气体体积增大，浓度减小，化学反应速率减慢。 3、温度对化学反应速率的影响 当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率。 4、催化剂对化学反应速率的影响 当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大。 5、其他因素对化学反应速率的影响 固体表面积、反应物状态、形成原电池：可以增大氧化还原反应的反应速率。 释·要点精讲 化学反应速率图像 微提醒 “惰性”气体对化学反应速率的影响 化学反应速率中的“惰性气体”指的是不与反应物、生成物(体系中)任何成分发生化学反应的气体 以反应N2  +  3H2 2NH3为例 恒温恒容时(T、V一定时) 分析思路：充入惰性气体→体系总压增大，但体积不变，即各物质的浓度不变，故反应速率不变 恒温恒压时（T、P一定时） 分析思路：充入惰性气体→体积增大各反应物浓度减少→反应速率减小 释·要点精讲 化学反应速率图像 “三段式”法在化学反应速率计算中的应用 例：在一定条件下，向2 L密闭容器中充入2 mol N2和4 mol H2发生反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，10 min时测定生成NH3 1 mol，则用N2、H2、NH3表示的平均反应速率分别为多少？ N2(g)　＋　3H2(g)　　2NH3(g) 始 2 mol 4 mol 0 转化 0.5 mol 1.5 mol 1 mol 末 1.5 mol 2.5 mol 1 mol 在“三段式”中，转化的部分是按照化学计量系数进行反应的 v(N2)＝0.025 mol/(L·min) v(H2)＝0.075 mol/(L·min) v(NH3)＝0.05 mol/(L·min) 反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。 微提醒 释·要点精讲 化学反应速率图像 1、反应的转化率(α)：指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的物质的量之比 2、固体和纯液体的浓度视为常数，因此不能用固体或纯液体表示反应速率 3、化学反应速率表示的是平均速率，不是瞬时速率，且只取正值。 4、反应速率的单位必须规范，常用单位为mol·L-1·s-1 或 mol·L-1·min-1 微提醒 释·要点精讲 【典例1】H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是（ ） 化学反应速率图像 D A. 图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快 B. 图乙表明，其他条件相同时，NaOH的浓度越小，H2O2分解速率越快 C. 图丙表明，少量Mn2+存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快 D. 图丁表明，碱性溶液中，Mn2+对H2O2分解速率的影响大 甲 乙 丙 丁 究·典例精析 【演练1-1】将形状和大小相同的Mg条分别打磨后，与相同体积的盐酸和盐酸完全反应，放出气体的体积随时间的变化如图所示。下列说法中正确的是 A. 反应的离子方程式是：Mg + 2H+ + 2Cl- = H2↑+ MgCl2 B. 可推断：a＞1 C. 可推断：反应中镁过量 D. 若用1mol/L硫酸代替上述实验中1mol/L盐酸， 反应速率不变 B 化学反应速率图像 练·变式演练 【演练1-2】某温度下，在3L的恒容密闭容器中投入一定量的A、B，发生反应：3A(g)+bB(g) cC(g)+2D(s)，12s时生成C的物质的量为1.2 mol。下列说法中正确的是( ) A．图中两曲线相交时，反应达到平衡状态 B．化学计量系数b：c=1：3 C．12 s时，B的转化率为40％，反应速率v(A)=0.05 mol·L-1·s-1 D．保持体积不变，充入He能减慢其反应速率 C 化学反应速率图像 练·变式演练 02 化学平衡（限度）图像 化学平衡（限度）图像 关注图像中的“点、线、面” (1)关注“面”——明确研究对象 理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所表示的是哪些量之间的关系。弄清楚是物质的量，还是物质的量浓度随时间的变化。 (2)关注“线”①弄清曲线的走向，是增大还是减小，确定反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。 ②分清突变和渐变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义。 (3)关注“点”解题时要特别关注特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。深刻理解这些特殊点的意义。 释·要点精讲 化学平衡（限度）图像 化学平衡状态的判断 对于密闭容器中的反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，根据对化学平衡状态概念的理解，判断下列各种情况是否达到平衡。 可能的情况举例 是否已达平衡 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或物质的量分数一定 各物质的质量或质量分数一定 各气体的体积或体积分数 总压强、总体积、总物质的量一定 正、逆反应速率的关系 在单位时间内消耗mmolA，同时生成mmolA，即v(正)=v(逆) 在单位时间内消耗了nmolB，同时生成pmolC v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q 在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD 是 是 是 否 是 否 否 否 释·要点精讲 化学平衡（限度）图像 化学平衡状态的判断 对于密闭容器中的反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，根据对化学平衡状态概念的理解，判断下列各种情况是否达到平衡。 可能的情况举例 是否已达平衡 压强 当m+n≠p+q，压强不再变化 当m+n=p+q，压强不再变化 混合气体的平均相对分子质量 当m+n≠p+q，平均相对分子质量一定 当m+n=p+q，平均相对分子质量一定 温度 任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定 气体的密度 密度一定 颜色 反应体系内有色物质的颜色不变，即有色物质的浓度不变 是 否 是 否 是 是 是 释·要点精讲 【典例1】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 C 化学平衡（限度）图像 究·典例精析 【典例2】Ⅰ.在一定温度下，4 L密闭容器内某一反应中气体M、气体N的物质的量随时间变化的曲线如图： (1)比较t2时刻，正、逆反应速率大小： v正　　(填“>”“=”或“<”)v逆。  (2)若t2=2 min，计算反应开始至t2时刻用M的 浓度变化表示的平均反应速率为　　 　 。 (3)t3时刻化学反应达到平衡，反应物的转化率为　　　 。 化学平衡（限度）图像 > 0.25 mol·L-1·min-1 75% 究·典例精析 【演练2-1】向某容积固定的密闭容器中加入0.3 mol A、0.1 mol C和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质的浓度随时间 的变化如图所示。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。  2 (2)若t1=15，则0~t1 s内以C物质浓度变化表示的反应速率v(C)=　　　　 。 0.004 mol·L-1·s-1 (3)写出能反映该反应达到化学平衡状态的两个依据：　　　　 　　、________　　　　　　　 　　　 　　。 (4)t2 s时，C在平衡混合气中的物质的量分数为　　　。  v正(A)=3v逆(B) 物质C的 物质的量保持不变(其他合理答案均可) 50% (5)B的起始的物质的量是　　　 　。 0.04 mol (6)写出该反应的化学方程式：_____________ 3A B+2C 练·变式演练 【演练2-2】某温度下，在10L密闭容器中X、Y、Z三种物质(均为气态)间进行反应，其物质的量随时间的变化曲线如图。据图回答： （1）该反应的化学方程式可表示 。 （2）反应起始至tmin(设t=2)，X的平均反应速率是 。 （3）在tmin时，该反应达到了 状态， 下列可判断反应已达到该状态的是 (填字母，下同)。 A．X、Y、Z的反应速率相等　　　　　　B． C．混合气体的密度不变　　　　　　　　D．生成1mol Z的同时生成3mol Y 达到该状态时X的转化率为 。 化学平衡 B 33.3% 练·变式演练 03 图表数据类分析 图表数据类分析 科学研究中，对于多因素(多变量)的问题，常常采用只改变其中的某一因素，控制其他因素不变的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。探究流程为： 1.变量内容——影响化学反应速率的外界因素主要有：浓度、温度、压强、催化剂、反应物的表面积。 2.确定变量——依据实验目的，搞清某个外界因素对化学反应速率的影响，均需控制其他因素不变时，再进行实验，从而理清影响实验探究结果的因素，确定出变量和定量。 3.定多变一——探究时，先只变化一种因素，其他因素不变，确定这种因素和探究的问题存在怎么样的关系，这样确定一种以后，再确定另外一种，从而得出相应的实验结论。 4.数据有效——解答时要注意选择数据要有效，且变量统一，否则无法做出正确判断。 释·要点精讲 【典例1】为了研究外界条件对H2O2分解速率的影响，某同学利用实验室提供的仪器和试剂设计了如下4组实验。 试剂：4%H2O2溶液、12%H2O2溶液、1 mol·L-1 FeCl3溶液。 仪器：试管、带刻度的胶头滴管、酒精灯。 图表数据类分析 实验编号 实验温度/℃ H2O2溶液 1 mol· FeCl3溶液/mL 1 30 5 mL 4% 1 2 60 5 mL 4% 1 3 30 5 mL 12% 0 4 30 5 mL 4% 0 (1)甲同学为了探究温度对化学反应速率的影响，应完成　　　　(填实验编号)实验   1、2 (2)乙同学进行实验3与实验4，发现气体均缓慢产生，无法说明“浓度改变会影响化学反应速率”，你的改进方法是_________________________________________ ____________________________________________________________________ 再同时分别向两支试管中滴加2~3滴1 mol·L-1 FeCl3溶液作为催化剂，加快反应速率，使现象更明显 究·典例精析 图表数据类分析 (3)丙同学进行了实验1与实验4，你认为他想探究的是__________________________。 该方案设计是否严谨？　 (填“是”或“否”)，说明理由：　 　 　　　 。 催化剂对化学反应速率的影响 加入的1 mL溶液会对试管中溶液进行稀释，使浓度发生改变 实验编号 实验温度/℃ H2O2溶液 1 mol· FeCl3溶液/mL 1 30 5 mL 4% 1 2 60 5 mL 4% 1 3 30 5 mL 12% 0 4 30 5 mL 4% 0 否 究·典例精析 图表数据类分析 【典例2】在一定温度下，10 mL0.40 mol/LH2O2发生催化分解。不同时刻测定生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。 t/min 0 2 4 6 8 10 V(O2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列叙述不正确的是(液体积积变化忽略不计) A．反应至6 min时，c(H2O2)=0.3 mol/L B．第6 min后平均反应速率逐渐减慢 C．0-6 min 的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10-2 mol/(L·min) D．反应至6 min时，过氧化氢的分解率为50% A 究·典例精析 【演练3-1】在一定温度下，溶液与Zn粒发生反应。在不同时刻测定的生成H2的体积(已折算为标准状况)如下表。 t/min 0 1 3 5 7 9 V(H2)/mL 0.0 9.9 17.2 22.4 26.5 29.9 下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计) A．0~5min的平均反应速率：v(H2SO4)=0.02mol·L-1·min-1 B．5~9min的平均反应速率：v(H2SO4)＜0.02mol·L-1·min-1 C．反应到5min时，c(H2SO4)=0.9mo·L-1 D．反应到5min时，Zn溶解了32.5mg D 练·变式演练 【演练3-2】在密闭容器中，控制不同温度，分别加入和发生反应 CH4 + 2NO2 N2 +CO2 +2H2O (反应物和产物均为气态)。测得n(CH4)随时间变化的有关实验数据如下表。下列说法不正确的是 C 组别 温度 时间/min 0 10 20 40 50 ① T1 n(CH4)/mol 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10 ② T2 n(CH4)/mol 0.50 0.30 0.18 a 0.15 A. a = 0.15 mol/L B. T1＜T2 C. T1温度下，0-20min内的反应速率为0.025mol·L-1·min-1 D．T2温度下，平衡时CH4的体积分数为7.3% 练·变式演练 【演练3-3】恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面发生反应：2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)，测得不同起始浓度和催化剂表面积下NH3浓度(单位：10-3mol/L)随时间的变化如下表所示，根据下表数据分析，下列说法不正确的是 编号 催化剂 表面积 时间/min 0 20 40 60 80 ① a 2.40 2.00 1.60 1.20 0.80 ② a 1.20 0.80 0.40 0.19 0.19 ③ 2a 2.40 1.60 0.80 0.40 0.40 A．实验②中，反应体系压强不变时，反应达平衡状态 B．实验③中，达到平衡时，NH3的转化率约为83.3% C．其他条件不变时，增大氨气浓度，化学反应速率一定增大 D．其他条件不变时，0～40min，增大催化剂的表面积，化学反应速率增大 C 练·变式演练 感谢 您的聆听 THANKS 人教版必修第二册 丙　　　　　　　　丁 H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 $