2019-2020年高三化學專題 第九講 化學反應速率和化學平衡圖象教案 新人教版.doc

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2019-2020年高三化學專題 第九講 化學反應速率和化學平衡圖象教案 新人教版 考試大綱要求 1．了解化學反應的可逆性。理解化學平衡的涵義。掌握化學平衡與反應速率之間的內在聯系。 2．理解勒沙特列原理的涵義。掌握濃度、溫度、壓強等條件對化學平衡移動的影響。 3．能夠通過對圖形、圖表的觀察，獲取有關的感性知識和印象，并對這些感性知識進行初步加工和記憶。 知識規(guī)律總結 一、化學反應速率概念： 用單位時間里反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。 1．表示方法：v=△c/△t 2．單位:mol/(Ls);mol/(Lmin);mol/LS。 3．相互關系：4NH3+5O24NO+6H2O（g） v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)=4∶5∶4∶6 二、影響化學反應速率的因素 1．內因：反應物本身的性質（如：硫在空氣中和在氧氣中燃燒的速率明顯不同）。 2．外內： （1）濃度：濃度越大，分子之間距離越短，分子之間碰撞機會增大，發(fā)生化學反應的幾率加大，化學反應速率就快；因此，化學反應速率與濃度有密切的關系，濃度越大，化學反應速率越快。增大反應物的濃度，正反應速率加快。 （2）溫度：溫度越高，反應速率越快（正逆反應速率都加快）。 （3）壓強：對于有氣體參與的化學反應，通過改變容器體積而使壓強變化的情況： PV=nRT, P=CRT。壓強增大，濃度增大（反應物和生成物的濃度都增大，正逆反應速率都增大，相反，亦然）。 （4）催化劑：改變化學反應速率（對于可逆的反應使用催化劑可以同等程度地改變正逆反應速率）。 三、化學平衡的概念： 在一定條件下的可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組成成分的含量保持不變的狀態(tài)叫做化學平衡。 1．“等”——處于密閉體系的可逆反應，化學平衡狀態(tài)建立的條件是正反應速率和逆反應速率相等。即v(正)=v(逆)≠0。這是可逆反應達到平衡狀態(tài)的重要標志。 2．“定”——當一定條件下可逆反應一旦達平衡（可逆反應進行到最大的程度）狀態(tài)時，在平衡體系的混合物中，各組成成分的含量（即反應物與生成物的物質的量，物質的量濃度，質量分數，體積分數等）保持一定而不變（即不隨時間的改變而改變）。這是判斷體系是否處于化學平衡狀態(tài)的重要依據。 3．“動”——指定化學反應已達化學平衡狀態(tài)時，反應并沒有停止，實際上正反應與逆反應始終在進行，且正反應速率等于逆反應速率，所以化學平衡狀態(tài)是動態(tài)平衡狀態(tài)。 4．“變”——任何化學平衡狀態(tài)均是暫時的、相對的、有條件的（與濃度、壓強、溫度等有關）。而與達平衡的過程無關（化學平衡狀態(tài)既可從正反應方向開始達平衡，也可以從逆反應方向開始達平衡）。 四、化學平衡的移動——勒沙特列原理： 如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強或溫度），平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。具體見表6-1。 表6-1 外界條件對化學平衡的影響 改變影響平衡的一個條件 化學平衡移動方向 化學平衡移動結果 增大反應物濃度 向正反應方向移動 反應物濃度減小，但比原來大 減小反應物濃度 向逆反應方向移動 反應物濃度增大，但比原來小 增大生成物濃度 向逆反應方向移動 生成物濃度減小，但比原來大 減小生成物濃度 向正反應方向移動 生成物濃度增大，但比原來小 增大體系壓強 向氣體體積減小的反應方向移動 體系壓強減小，但比原來大 減小體系壓強 向氣體體積增大的反應方向移動 體系壓強增大，但比原來小 升高溫度 向吸熱反應方向移動 體系溫度降低，但比原來高 降低溫度 向放熱反應方向移動 體系溫度升高，但比原來低 五、影響化學平衡的條件 1．濃度對化學平衡的影響 在其它條件不變的情況下，增大反應物的濃度，或減小生成物的濃度，都可以使平衡向著正反應方向移動；增大生成物的濃度，或減小反應物的濃度，都可以使平衡向著逆反應方向移動。 2．壓強對化學平衡的影響 在其它條件不變的情況下，增大壓強，會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，會使化學平衡向著氣體體積增大的方向移動。 應特別注意，在有些可逆反應里，反應前后氣態(tài)物質的總體積沒有變化，如 H2（氣）+I2（氣）2HI（氣） 1體積 1體積 2體積 在這種情況下，增大或減小壓強都不能使化學平衡移動。還應注意，改變壓強對固態(tài)物質或液態(tài)物質的體積幾乎不影響。因此平衡混合物都是固體或液體時，改變壓強不能使化學平衡移動。 3．溫度對于化學平衡的影響 在其它條件不變的情況下，溫度升高，會使化學平衡向著吸熱反應的方向移動；溫度降低，會使化學平衡向著放熱反應的方向移動。 4．催化劑對化學平衡的影響 使用催化劑不影響化學平衡的移動。由于使用催化劑對正反應速率與逆反應速率影響的幅度是等同的，所以平衡不移動。但應注意，雖然催化劑不使化學平衡移動，但使用催化劑可影響可逆反應達平衡的時間。 思維技巧點撥 解題一般方法： 1．牢固掌握有關的概念與原理，尤其要注意外界條件的改變對一個可逆反應來講，正逆反應速率如何變化，化學平衡如何移動，在速度-時間圖、轉化率-時間圖、反應物的含量-濃度圖等上如何體現。要能夠畫出有關的變化圖象。 2．對于化學反應速率的有關圖象問題，可按以下的方法進行分析： （1）認清坐標系，搞清縱、橫坐標所代表的意義，并與有關的原理掛鉤。 （2）看清起點，分清反應物、生成物，濃度減小的是反應物，濃度增大的是生成物一般生成物多數以原點為起點。 （3）抓住變化趨勢，分清正、逆反應，吸、放熱反應。升高溫度時，v（吸）>v(放)，在速率-時間圖上，要注意看清曲線是連續(xù)的還是跳躍的，分清漸變和突變，大變和小變。例如，升高溫度，v(吸)大增，v(放)小增，增大反應物濃度，v(正)突變，v(逆)漸變。 （4）注意終點。例如在濃度-時間圖上，一定要看清終點時反應物的消耗量、生成物的增加量，并結合有關原理進行推理判斷。 3．對于化學平衡的有關圖象問題，可按以下的方法進行分析： （1）認清坐標系，搞清縱、橫坐標所代表的意義，并與勒沙特列原理掛鉤。 （2）緊扣可逆反應的特征，搞清正反應方向是吸熱還是放熱，體積增大還是減小、不變，有無固體、純液體物質參加或生成等。 （3）看清速率的變化及變化量的大小，在條件與變化之間搭橋。 （4）看清起點、拐點、終點，看清曲線的變化趨勢。 （5）先拐先平。例如，在轉化率-時間圖上，先出現拐點的曲線先達到平衡，此時逆向推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強高。 （6）定一議二。當圖象中有三個量時，先確定一個量不變再討論另外兩個量的關系。 【例1】 下圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別代表反應①③、②、④，則Y軸是指 ①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g);△H=-Q ②H2(g)+I2(g) 2HI(g); △H=+Q ③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g); △H=-Q ④2SO3(g)22SO2(g)+O2(g); △H=+Q A．平衡混合氣中一種生成物的百分含量 B．平衡混合氣中一種反應物的百分含量 C．平衡混合氣中一種生成物的轉化率 D．平衡混合氣中一種反應物的轉化率 【解析】 該題要求能夠運用勒沙特列原理迅速逆向思維，當壓強增大時，①③的平衡均右移，而Ⅰ曲線為增大趨勢，（A）、（D）符合題意；②所對應的Ⅱ曲線無變化，平衡不移動故與該題的解無關；④在增大壓強時平衡逆向移動，Ⅲ曲線為減小趨勢，（A）、（D）符合題意。所以，答案為AD。 【例2】 由可逆反應測繪出圖象如下圖，縱坐標為生成物在平衡混合物中的百分含量，下列對該反應的判斷正確的是 A.反應物中一定有氣體 B.生成物中一定有氣體 C.正反應一定是放熱反應 D.正反應一定是吸熱反應 【解析】 定一議二。溫度不變時，增大壓強，生成物的百分含量降低，說明平衡逆向移動，逆向為體積縮小方向，而題中未給出具體的可逆反應，但是可以確定生成物中一定有氣體；壓強不變時，升高溫度，生成物的百分含量增大，說明平衡正向移動，正向為吸熱反應；所以答案為BD。 基礎知識 一、化學反應速率 1、概念：化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的物理量。 2、表示方法： 。 公式：v = 單位： 　　　　　　　 3、用不同物質表示同一反應的速率時，速率的比值 　　 化學方程式中相應的化學計量數之比。 4、影響化學反應速率的因素： 內因： 外因： 、 、 、 等。 二、化學平衡狀態(tài) 1、概念： 2、研究對象： 3、特征： 4、等效平衡原理及判定 一定條件下進行的 反應，不論從 開始，還是從 開始，或者 反應同時開始，都可以建立 的平衡狀態(tài)，這就是等效平衡的原理。 ⑴恒溫、恒容 ①若氣體前后計量數之和不等，只要極限轉換后，與 的物質的量（或濃度） ，就可以達到相同平衡狀態(tài)。②若氣體前后計量數之和相等，極限轉換后，與 的物質的量之比 就可以達到相同平衡狀態(tài)。 ⑵恒溫、恒壓 只要極限轉換后，與 的物質的量之比 就可以達到相同平衡狀態(tài)。 三、化學平衡的移動 1、勒夏特列原理內容： 2、勒夏特列原理應用： 增大反應物的濃度或 生成物的濃度，平衡向 方向移動。 增大壓強，平衡向氣體體積 方向移動。 升高溫度，平衡向 反應方向移動，催化劑 平衡移動。 一、選擇題 1．如下圖所示，反應：X（氣）+3Y（氣）2Z（氣）+熱量，在不同溫度、不同壓強（P1>P2）下，達到平衡時，混合氣體中Z的百分含量隨溫度變化的曲線應為（ ） 2．對達到平衡的可逆反應X+YW+Z，增大壓強則正、逆反應速度（v）的變化如下圖，分析可知X，Y，Z，W的聚集狀態(tài)可能是（ ） A．Z，W為氣體，X，Y中之一為氣體 B．Z，W中之一為氣體，X，Y為非氣體 C．X，Y，Z皆為氣體，W為非氣體 D．X，Y為氣體，Z，W中之一為氣體 3．反應mA(固)+nB(氣) eC(氣)+fD(氣)，反應過程中，當其它條件不變時，C的百分含量（C%）與溫度（T）和壓強（P）的關系如下圖，下列敘述正確的是（ ） A． 到平衡后，加入催化劑則C%增大 B．達到平衡后，若升溫，平衡左移 C．化學方程式中n>e+f D．達到平衡后，增加A的量有利于平衡向右移動 4．反應aA(g)+bB(g) cC(g);△H=-Q，生成物C的質量分數與壓強P和溫度的關系如下圖，方程式中的系數和Q值符合圖象的是（ ） A．a+b0 B.a+b>c Q<0 C.a+b0 5．某可逆反應L（s）+G(g) 3R(g); △H>0，下圖表示外界條件溫度、壓強的變化對上述反應的影響。試判斷圖中y軸可以表示（ ） A．平衡混合氣中R的質量分數 B．達到平衡時G的轉化率 C．平衡混合氣中G的質量分數 D．達到平衡時L的轉化率 6．下圖中表示外界條件（T、P）的變化對下列反應的影響：L（固）+G（氣）2R（氣）；△H>0，y軸表示的是（ ） A．平衡時，混合氣中R的百分含量 B．平衡時，混合氣中G的百分含量 C．G的轉化率 D．L的轉化率 7．在可逆反應mA(g)+nB(g) pC(g);△H<0中m、n、p為系數，且m+n>p。分析下列各圖，在平衡體系中A的質量分數與溫度t℃、壓強P關系正確的是（ ） 8．在密閉容器中進行下列反應：M（氣）+N（氣）R（氣）+2L此反應符合下面圖象，下列敘述正確的是（ ） A．正反應吸熱，L是氣體 B．正反應吸熱，L是固體 C．正反應放熱，L是氣體 D．正反應放熱，L是固體或液體 9．一定條件下，將X和Y兩種物質按不同比例放入密閉容器中，反應達到平衡后，測得X、Y轉化率與起始時兩種物質的量之比[n(X)/n(Y)]的關系如下圖，則X和Y反應的方程式可表示為（ ） A．X+3Y2Z B.3X+Y2Z C．3X+2YZ D.2X+3Y2Z 10．A%為氣態(tài)反應物在平衡體系中的百分含量，符合曲線的反應是 A．N2（氣）+3H2（氣）2NH3（氣）；△H<0 B．C（固）+CO2（氣）2CO（氣）；△H>0 C．N2（氣）+O2（氣）2NO（氣）；△H>0 D．CaCO3(固)CaO(固)+CO2（氣）；△H>0 二、非選擇題 11．下圖表示800℃時，A、B、C三種氣體物質的濃度隨時間變化的情況，t是達到平衡狀態(tài)的時間。試回答：（1）該反應的反應物是______。（2）該反應的化學方程式為__________。（3）達到平衡狀態(tài)的所需時間是2min，A物質的平均反應速率為_______。 12．可逆反應：aA(氣)+bB(氣) cC(氣)+dD(氣)；△H=Q試根據圖回答： （1）壓強P1比P2______（填大、小） （2）體積（a+b）比（c+d）______（填大、?。? （3）溫度t1℃比t2℃______（填高、低） （4）Q值是______（填正、負） 13．在容積不同的密閉容器內，分別充入同量的N2和H2，在不同溫度下，任其發(fā)生反應N2+3H22NH3，并分別在t秒時測定其中NH3的體積分數，繪圖如下： （1）A，B，C，D，E五點中，尚未達到化學平衡狀態(tài)的點是_______。 （2）此可逆反應的正反應是______反應。（放熱、吸熱） （3）AC段的曲線是增函數，CE段曲線是減函數，試從反應速率和平衡角度說明理由。____________________________________ 14．已知2NO2N2O4+Q。將NO2充入容易導熱的材料制成的容器a和b中進行反應。a的容積保持不變，b的上蓋可隨容器內氣體壓強的改變而上下移動，以保持容器內外壓強相等。 當同溫同壓時，將等量的NO2充入“起始態(tài)”體積相同的容器a、b中，反應同時開始。 （1）反應開始時，a與b中生成N2O4的速率va______vb。 （2）反應過程中兩容器里生成N2O4的速率是va______vb。 （3）達到平衡時，a與b中NO2轉化為N2O4的百分數（A）相比較，則是Aa______Ab。 參考答案 一、化學反應速率 1、概念：化學反應速率是用來衡量化學反應進行快慢程度的物理量。 2、表示方法：通常用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示 。 公式： v =△C/△t 單位：molL-1S-1、molL-1min-1、molL-1h-1 3、用不同物質表示同一反應的速率時，速率的比值 等于 化學方程式中相應的化學計量數之比。 4、影響化學反應速率的因素： 內因： 參加反應的物質的本身性質 外因： 濃度 、 壓強 、 溫度 、 催化劑 等。 二、化學平衡狀態(tài) 1、概念： 在一定條件下的可逆反應，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài) 。 2、研究對象： 可逆反應 3、特征： 動、等、定、變 4、等效平衡原理及判定 一定條件下進行的可逆反應，不論從正反應開始，還是從逆反應開始，或者正、逆反應同時開始，都可以建立 同一 的平衡狀態(tài)，這就是等效平衡的原理。 ⑴恒溫、恒容 ①若氣體前后計量數之和不等，只要極限轉換后，與起始狀態(tài)的物質的量（或濃度）相等，就可以達到相同平衡狀態(tài)。②若氣體前后計量數之和相等，極限轉換后，與起始狀態(tài)的物質的量之比相等就可以達到相同平衡狀態(tài)。 ⑵恒溫、恒壓 只要極限轉換后，與 起始狀態(tài) 的物質的量之比 相等 就可以達到相同平衡狀態(tài)。 三、化學平衡的移動 1、勒夏特列原理內容：如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、溫度、壓強等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動 2、勒夏特列原理應用： 增大反應物的濃度或 減小 生成物的濃度，平衡向 正反應 方向移動。 增大壓強，平衡向氣體體積 減小 方向移動。 升高溫度，平衡向 吸熱 反應方向移動，催化劑 不影響 平衡移動。 1.C 2.CD 3.BC 4.A 5.C 6.B 7.B 8.C 9.B 10.B 11.(1)A (2)2AB+3C (3)0.4mol/(Lmin) 12.(1)小 （2）小 （3）高 （4）正 13.(1)A、B （2）放熱 （3）AC：反應開始v正>v逆，反應向右進行生成NH3。CE：已達平衡，升溫使平衡左移，NH3%變小 14.(1)=;(2)<;(3)<