内容正文:
高中化学人教版(2019)选择性必修1
微专题
第二节 化学平衡
第二章
化学反应速率与化学平衡
速率图像与化学平衡移动综合分析
1.非可逆反应全程速率—时间图像
Zn与足量盐酸反应,反应速率随时间的变化情况出现如图情况。
原因是:AB段,因反应为放热反应,随反应进行,温度升高,导致反应速率增大;BC段,则主要因为随反应的进行,溶液中c(H+)减小,导致反应速率减小。
速率图像与化学平衡移动综合分析
2.可逆反应的速率—时间图像
速率图像与化学平衡移动综合分析
解题原则:
分清正反应、逆反应及二者的相对大小,分清“突变”和“渐变”;
正确判断化学平衡的移动方向;熟记浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡移动的影响规律。
图像 分析 结论
t1时v′正突然增大,v′逆逐渐增大;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变,增大反应物的浓度
t1时v′正突然减小,v′逆逐渐减小;v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变,减小反应物的浓度
速率-时间图——“渐变”类v-t图像
共同特点是:在t1时刻改变条件时,正、逆反应速率只有一个出现突变(断点)。
速率图像与化学平衡移动综合分析
图像 分析 结论
t1时v′逆突然增大,v′正逐渐增大;v′逆>v′正,平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变,增大生成物的浓度
t1时v′逆突然减小,v′正逐渐减小;v′正>v′逆,平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变,减小生成物的浓度
速率-时间图——“渐变”类v-t图像
共同特点是:在t1时刻改变条件时,正、逆反应速率只有一个出现突变(断点)。
速率图像与化学平衡移动综合分析
图像 分析 结论
t1时v′正、v′逆均突然增大,且v′正>v′逆;平衡向正反应方向进行 t1时其他条件不变,增大反应体系的压强且m+n>p+q(正反应为体积减小的反应)
t1时其他条件不变,升高温度且Q>0(吸热反应)
t1时v′正、v′逆均突然增大,且v′逆>v′正;平衡向逆反应方向进行 t1时其他条件不变,增大反应体系的压强且m+n<p+q(正反应为体积增大的反应)
t1时其他条件不变,升高温度且Q<0(放热反应)
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH=Q kJ·mol-1
速率-时间图——“断点”类vt图像
共同特点是:在t1时刻改变条件时,正、逆反应速率都出现突变(断点)。
速率图像与化学平衡移动综合分析
图像 分析 结论
t1时v′正、v′逆均突然减小,且v′正>v′逆;平衡向正反应方向进行 t1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m+n<p+q(正反应为体积增大的反应)
t1时其他条件不变,降低温度且Q<0(放热反应)
t1时v′逆、v′正均突然减小,且v′逆>v′正;平衡向逆反应方向进行 t1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m+n>p+q(正反应为体积减小的反应)
t1时其他条件不变,降低温度且Q>0(吸热反应)
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH=Q kJ·mol-1
速率图像与化学平衡移动综合分析
速率-时间图——“断点”类vt图像
图像 分析 结论
t1时v′正、v′逆均突然增大且v′正=v′逆,平衡不移动 t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)
速率-时间图——“平台”类vt图像
共同特点是:在t1时刻改变条件时,正、逆反应速率都出现突变(断点)。
速率图像与化学平衡移动综合分析
速率—温度(压强)图
解题方法:
曲线的意义是外界条件(温度、压强)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。图中交点是平衡状态,压强增大(或温度升高)后正反应速率增大得快,平衡正向移动。
v-T图像:交点即为平衡状态,当温度升高,v正>v逆,表明平衡正向移动,正反应为吸热反应
v-P图像:交点即为平衡状态,当压强增大,v正>v逆,表明平衡正向移动,正反应为气体体积减小的反应
速率图像与化学平衡移动综合分析
1.如图为某化学反应的反应速率与时间的关系示意图。在t1时刻升高温度或增大压强,反应速率的变化都符合示意图中表示的反应是
【跟踪训练】
√
解析 由题中反应速率与时间的关系图可知,升高温度,正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应;增大压强,正反应速率增大的程度小于逆反应速率增大的程度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是气态物质系数增大的反应,只有B项符合题意。
速率图像与化学平衡移动综合分析
2.(2019·山东潍坊期中)反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0已达平衡,其他条件不变时,分别改变下列条件,对化学反应速率和化学平衡产生的影响与图像不相符的是
A.增大氧气的浓度 B.增大压强
C.升高温度 D.加入催化剂
√
速率图像与化学平衡移动综合分析
解析 分析时要注意改变条件的瞬间v正、v逆的变化,增大氧气的浓度,v正瞬间增大,v逆逐渐增大,A项正确;
增大压强,v正、v逆都瞬间增大,v正增大的倍数大于v逆增大的倍数,B项正确;
升高温度,v正、v逆都瞬间增大,C项错误;
加入催化剂,v正、v逆同时同倍数地增大,D项正确。
速率图像与化学平衡移动综合分析
4.合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,在反应过程中,正反应速率的变化如图所示。下列说法正确的是
A.t1时升高了温度
B.t2时使用了催化剂
C.t3时增大了压强
D.t4时降低了温度
√
速率图像与化学平衡移动综合分析
解析 t1时若升高温度,由于合成氨反应的正反应为放热反应,则平衡向逆反应方向移动,正反应速率在这一时刻突然增大,然后继续缓慢增大,而不是降低,故A项错误;
t2时使用催化剂,不改变平衡状态,但能增
大正、逆反应的反应速率,所以B项正确;
t3时若增大压强,正反应速率会升高,而不是突然降低,故C项错误;
t4时,正反应速率在这一时刻并没有发生改变,后来才慢慢减小,说明该变化不是降低温度所致,故D项错误。
化学平衡图像
百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像
解题原则——“先拐先平数值大”。
在化学平衡图像中,先出现拐点的反应即为先达到平衡,速率快,温度较高、压强较大或使用了催化剂。
再看平台高度,纵坐标大小与平衡状态相对应,将温度高低、压强大小与平衡状态相联系,即可得到反应热或气体分子数信息。
化学平衡图像
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH 0
C%
时间
0
【例】
T1
T2
看图技巧:
“先拐先平衡速率快”
高
低
吸热
<
百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像
化学平衡图像
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
时间
0
【例】
看图技巧:
“先拐先平衡速率快”
A的
转化率
P1
P2
大
小
P1 ___P2
m+n____p+q
气体体积缩小
/气体分子数减小
>
<
化学平衡图像
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
得出什么结论?
t
B
的百分含量
T2P2
T1P2
T1P1
③
①
②
温度均为T1,
P2 > P1
结论1:m+n p+q
<
压强均为P2,
T1 > T2
结论2:正反应为 。
吸热
百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像
化学平衡图像
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(反应前后计量系数相等),增大压强
百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像
2.已知某可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g) ΔH在密闭容器中进行,如图所示,反应在不同时间t、温度T和压强p与反应物B在混合气体中的百分含量(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,ΔH>0
B.T1>T2,p1<p2,m+n>p,ΔH>0C.T1<T2,p1<p2,m+n<p,ΔH<0
D.T1<T2,p1>p2,m+n>p,ΔH<0
A
百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像
化学平衡图像
化学平衡图像
百分含量(或转化率)—压强—温度图像(等温线、等压线)
解题原则——“定一议二”
在化学平衡图像中,讨论三个量之间的关系,先确定其中一个量(看曲线趋势或做辅助线),再讨论另两个的关系,从而得到反应热或气体分子数信息。
化学平衡图像
百分含量(或转化率)—压强—温度图像(等温线、等压线)
如分析图Ⅰ中等压线,温度升高C%减小,即平衡逆向移动,说明正反应放热;分析等温线(做垂线),压强增大C%增大,即平衡正向移动,说明正反应方向气体总体积减小。
分析图Ⅱ中等温线,压强增大C%减小,即平衡逆向移动,说明正方向气体总体积增大;分析等压线(做垂线),温度升高C%减小,即平衡逆向移动,说明正反应方向放热。
化学平衡图像
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH
消耗
A的
转化率
0
温度
1.01105Pa
1.01106Pa
1.01107Pa
m+n p+q
△H 0
T
等温线
看图技巧:
“定一议二”
气体体积缩小
>
化学平衡图像
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH
消耗
A的
转化率
0
温度
1.01105Pa
1.01106Pa
1.01107Pa
m+n p+q
△H 0
等压线
看图技巧:
“定一议二”
>
T1
T2
吸热
<
化学平衡图像
据图可知:
反应aA(g)+bB(g)cC(g)在不同温度下(T1<T2),压强(p)与混合气体中C的含量(C%)的关系图像如图所示。
Ⅰ.T1为一条 线,随着压强的增大,
C% ,化学平衡 移动,
则a+b c。
Ⅱ.在压强一定时(如p3),温度升高,C% ,
化学平衡 移动,正反应是 反应。
等温
减小
逆向
<
增大
吸热
百分含量(或转化率)—压强—温度图像(等温线、等压线)
化学平衡图像
百分含量—压强图像或百分含量—温度图像
对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),L线上所有的点都是平衡点,因此压强增大,A的百分含量增大,说明增大压强,平衡逆向移动,即:m+n<p+q;L线的左上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量,所以,E点v正>v逆;则L线的右下方(F点),v正<v逆;EF两点的反应速率:vE<vF
化学平衡图像
【例】
下图是在其它条件一定时,反应
2NO+O2 2NO2 △H < 0 中NO 的平衡转化率与温度的关系曲线。图中坐标有A、B、C、D、E 5点,其中表示未达平衡状态且V正>V逆的点是 。
0
C
D
B
A
E
线上为平衡点
线外未平衡点
NO转化率
NO转化率增大,正向移动,必须V正>V逆
NO转化率减小,逆向移动,必须V正<V逆
C点
化学平衡图像
:凹凸型图像:全程百分含量—压强图像或全程百分含量—温度图像
对于化学反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),M点前,表示从反应物开始,v正>v逆;M点为刚达到平衡点(如下图);M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应ΔH<0
3.其他条件一定时,发生反应2A(g)+B(g) 2C(g),B的平衡转化率α(B)与温度T的关系如图所示,图中4个点中,表示未达到平衡状态且v正<v逆的点是
A.a B.b C.c D.d
解析 c、d点都不是平衡状态,要达到平衡状态,对于d点,反应应向B的转化率降低的方向进行,即向逆反应方向进行,正反应速率小于逆反应速率;
同理,对于c点,反应应向B的转化率增大的方向进行,即向正反应方向进行,正反应速率大于逆反应速率,故选D。
√
化学平衡图像
化学平衡图像
4.可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) ΔH,同时符合下列两图中各曲线的是( )
A.a+b>c+d T1>T2 ΔH>0 B.a+b>c+d T1<T2 ΔH<0C.a+b<c+d T1>T2 ΔH>0 D.a+b<c+d T1<T2 ΔH<0
B
化学平衡图像
5. 图1表示mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ΔH =-Q,在不同温度下经过一定时间混合体系中C的质量分数与温度T的关系;图2表示在一定条件下达到平衡后t时刻(温度不变)改变影响平衡的另一个条件重新建立新平衡的反应过程,下列判断正确的是( )
A.m+n>p+q Q>0
B.m+n>p+q Q<0 C.m+n<p+q Q>0
D.m+n<p+q Q<0
A
化学平衡图像
知识建构
化学平衡图像
知识建构
分析已达平衡的可逆反应的特点
1.反应物和生成物的状态
2.反应前后气体分子数是增加还是减小
3.反应是吸热反应还是放热反应
看图像
一看面(纵、横坐标的意义)
二看线(线的走向和变化趋势)
三看点(起点、拐点、终点)
四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线)
五看量的变化(如浓度变化、温度变化)
想规律
联想平衡移动原理,分析条件对反应速率、化学平衡移动的影响
做判断
利用原理,结合图像,分析图像中所代表反应速率变化或化学平衡的线,作出判断
A.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0
B.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH<0
C.H2(g)+I2(g)2HI(g) ΔH>0
D.2A(g)+B(g)2C(g) ΔH>0
$