新高考化学一轮复习课件 第7章 第44讲 化学反应速率、平衡的常规图像
展开1、全面、系统复习回顾基本知识。了解知识规律的来龙去脉,透彻理解概念的内涵外延,让学生经历教材由薄变厚的过程。要正确理解基础,不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习,基础就是像盖房子一样,需要着力做好两件大事:一是夯实地基,二是打好框架。2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。一轮复习,要以教材为本,全面细致的回顾课本知识,让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点,先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理,对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。落实解题的三重境界:一是“解”,解决问题。二是“思”,总结解题经验和方法。三是“归”,回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字:慢(审题),快(书写),全(要点全面,答题步骤规范)。 4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。高三复习要突出重点,切忌主次不分,无的放矢。要在“精讲”上下足功夫。抓住学情,讲难点、重点、易混点、薄弱点;讲思路、技巧、规范;讲到关键处,讲到点子上,讲到学生心里去。
化学反应速率、平衡的常规图像
1.系统掌握速率、平衡图像的分析方法。2.加深外因对化学反应速率影响的理解。
1.瞬时速率—时间图像(1)当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率—时间图像的曲线出现不连续的情况,根据出现“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况作出判断。如图: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)。
(2)常见含“断点”的速率-时间图像分析
(3)“渐变”类速率-时间图像
例1 在一密闭容器中发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。回答下列问题:(1)处于平衡状态的时间段是_______(填字母,下同)。A.t0~t1 B.t1~t2C.t2~t3 D.t3~t4E.t4~t5 F.t5~t6
(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。A.增大压强 B.减小压强 C.升高温度D.降低温度 E.加催化剂 F.充入氮气t1时刻___;t3时刻___;t4时刻___。
C E B
(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是_____。A.t0~t1 B.t2~t3C.t3~t4 D.t5~t6
(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,t7时刻反应达到平衡状态,请在图中画出反应速率的变化曲线。
2.全程速率—时间图像例如:Zn与足量盐酸的反应,化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。原因:(1)AB段(v增大), 。(2)BC段(v减小), 。
反应放热,溶液温度逐渐升高,v增大
溶液中c(H+)逐渐减小,v减小
例2 向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)达到平衡,正反应速率随时间变化的示意图如图所示。由图可得出的正确结论是A.反应在c点达到平衡状态B.反应物浓度:a点小于b点C.反应物的总能量低于生成物的总能量D.Δt1=Δt2时,SO2的转化率:a~b段小于b~c段
3.物质的量(或浓度)—时间图像例如:某温度时,在定容(V L)容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。(1)由图像得出的信息① 是反应物, 是生成物。②t3 s时反应达到 状态,X、Y并没有全部反应,该反应是 反应。③0~t3 s时间段:Δn(X)= ml,Δn(Y)= ml,Δn(Z)= ml。
(2)根据图像可进行如下计算①某物质的平均速率、转化率,如v(X)= ;Y的转化率= ×100%。②确定化学方程式中的化学计量数之比,X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为 。
(n1-n3)∶(n2-n3)∶n2
例3 向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B,发生如下反应:xA(g)+2B(s) yC(g) ΔH<0。在一定条件下,容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题:(1)用A的浓度变化表示该反应在0~10 min内的平均反应速率v(A)=___________________。
0.02 ml·L-1·min-1
(2)根据图像可确定x∶y=______。
(3)0~10 min容器内压强______(填“变大”“不变”或“变小”)。
(4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是______(填序号,下同);第16 min引起曲线变化的反应条件可能是____。①减压 ②增大A的浓度 ③增大C的量④升温 ⑤降温 ⑥加催化剂
(5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1,平衡Ⅱ平衡常数为K2,则K1____K2(填“>”“=”或“<”)。
4.浓度(转化率、百分含量)—时间图像(1)识图技巧分析反应由开始(起始物质相同时)达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。①若为温度变化引起,温度较高时,反应达平衡所需时间短。②若为压强变化引起,压强较大时,反应达平衡所需时间短。③若为是否使用催化剂,使用适宜催化剂时,反应达平衡所需时间短。
(2)应用举例含量—时间—温度(压强)(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数)
例4 已知某可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)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,p 1<p2,m+n>p,吸热反应C.T1<T2,p1>p2,m+n<p,放热反应D.T1>T2,p1<p2,m+n<p,吸热反应
5.恒压(或恒温)线(α表示反应物的转化率,n表示反应物的平衡物质的量)图①,若p1>p2>p3,则正反应为气体体积 的反应,ΔH 0;图②,若T1>T2,则正反应为 反应,气体体积增大。解决这类图像一般采用“定一议二”的方法,即把自变量(温度、压强)之一设为定量,讨论另外两个变量的关系。
例5 如图是温度和压强对反应X+Y 2Z影响的示意图。图中横坐标表示温度,纵坐标表示平衡时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是A.上述可逆反应的正反应为放热反应B.X、Y、Z均为气态C.X和Y中最多只有一种为气态,Z为气态D.上述反应的逆反应的ΔH>0
6.几种特殊图像(1)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,故正反应的ΔH<0。
(2)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(如图)。L线的左上方(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系中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。
例6 用(NH4)2CO3捕碳的反应:(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g) 2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响,将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中,并充入一定量的CO2气体,保持其他初始实验条件不变,分别在不同温度下,经过相同时间测得CO2气体浓度,得到趋势图:(1)c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)___v正(d)(填“>”“=”或“<”,下同)。
(2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为____________。
(3)T3~T4温度区间,容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势,其原因是________________________________________________________________________________________________________。
T3~T4区间,化学反应已达到平衡,由于正反应是放热反应,温度升高平衡向逆反应方向移动,不利于CO2 的捕获
1.[2019·全国卷Ⅱ,27(3)改编]环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是____(填标号)。A.T1>T2B.a点的反应速率小于c点的反应速率C.a点的正反应速率小于b点的逆反应速率D.b点时二聚体的浓度为0.45 ml·L-1
2.(2020·江苏,15改编)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应CH4(g)+CO2(g)===2H2(g)+2CO(g) ΔH=+247.1 kJ·ml-1H2(g)+CO2(g)===H2O(g)+CO(g) ΔH=+41.2 kJ·ml-1在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是A.升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率B.曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化C.相同条件下,改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠D.恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)=1∶1条件下,反应至CH4转化率达到X点的值,改变 除温度外的特定条件继续反应,CH4转化率能达到Y点的值
3.[2020·山东,18(3)(4)]探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素,有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:Ⅰ.CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49.5 kJ·ml-1Ⅱ.CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2=-90.4 kJ·ml-1Ⅲ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH3回答下列问题:
(3)不同压强下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如图所示。
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图____(填“甲”或“乙”);压强p1、p2、p3由大到小的顺序为__________;图乙中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是_____________________________________________________________________。
T1时以反应Ⅲ为主,反应Ⅲ前后气体分子数相等,压强改变对平衡没有影响
(4)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,应选择的反应条件为___(填标号)。A.低温、高压 B.高温、低压C.低温、低压 D.高温、高压
1.反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ·ml-1的v-t图像如图1所示,若其他条件不变,只是在反应前增大容器体积使压强减小,则其v-t图像如图2所示。下列说法正确的是①a1>a2 ②a1
3.一种燃煤脱硫技术的原理是CaO(s)+3CO(g)+SO2(g) CaS(s)+3CO2(g) ΔH=-394.0 kJ·ml-1。保持其他条件不变,不同温度下起始时CO的物质的量与平衡时体系中CO2的体积分数的关系如图所示(T表示温度)。下列有关说法正确的是A.T1>T2B.b点SO2的转化率最高C.b点后曲线下降是因为CO体积分数升高D.减小压强可提高CO、SO2的转化率
4.100 ℃时,向某恒容密闭容器中加入1.6 ml·L-1的Q后会发生如下反应:2Q(g)M(g)。其中M的物质的量浓度随时间的变化如图所示,下列说法错误的是A.从反应开始到刚达到平衡的时间段内,v(Q)=0.02 ml·L-1·s-1B.a、b两时刻生成Q的速率:v(a)
5.反应mA(g)+nB(g) pC(g)的速率和平衡图像如下,下列判断正确的是A.由图1可知,T1
6.(2022·武汉模拟)有一化学平衡mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),如图所示的是A的转化率与压强、温度的关系。下列叙述正确的是A.正反应是放热反应;m+n>p+qB.正反应是吸热反应;m+n
p+q
7.在某密闭恒容容器中发生反应:X(g) Y(g)+nZ(g) ΔH=Q kJ·ml-1(Q>0)。反应体系2 min时达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化如图所示(第12 min到16 min的X浓度变化曲线未标出),下列说法不正确的是A.反应方程式中n=1B.12~14 min内,用Y表示的平均速率为0.005 ml·L-1· min-1C.在6~10 min内,反应吸收的热量为0.015Q kJD.第12 min时,Z曲线发生变化的原因是移走一部分Z
8.(2022·洛阳统考)对于可逆反应A(g)+2B(g) 2C(g) ΔH>0,下列图像正确的是
9.在某密闭容器中,可逆反应:A(g)+B(g) xC(g)符合图Ⅰ所示关系,φ(C)表示C气体在混合气体中的体积分数。由此判断,下列关于图Ⅱ的说法不正确的是A.p3>p4,y轴表示A的转化率B.p3>p4,y轴表示B的转化率C.p3>p4,y轴表示B的质量分数D.p3>p4,y轴表示混合气体的平均相对分子质量
10.反应N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=+57 kJ·ml-1,在温度为T1、T2时,平衡体系中NO2的体积分数随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是A.A、C两点的反应速率:A>CB.A、C两点气体的颜色:A深,C浅C.A、C两点气体的平均相对分子质量:A>CD.由状态B到状态A,可以用加热的方法
11.已知:2CH3COCH3(l) CH3COCH2COH(CH3)2(l) ΔH。取等量CH3COCH3分别在0 ℃和20 ℃下反应,测得其转化率(α)随时间(t)变化的关系曲线如图所示。下列说法正确的是A.曲线Ⅱ表示20 ℃时反应的转化率B.升高温度能提高反应物的平衡转化率C.在a点时,曲线Ⅰ和Ⅱ表示的化学平衡常数相等D.反应物的化学反应速率的大小顺序:d>b>c
12.生产硫酸的主要反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ΔH<0。图中L(L1、L2)、X可分别代表压强或温度。下列说法正确的是A.X代表压强B.L1>L2C.A、B两点对应的平衡常数相同D.一定温度下,当混合气中n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)= 2∶1∶2时,反应一定达到平衡
13.(2022·湖北部分重点中学考试)工业上利用Ga与NH3在高温条件下合成固态半导体材料氮化镓(GaN)的同时有氢气生成。反应中,每生成3 ml H2放出30.8 kJ的热量。在恒温恒容密闭体系内进行上述反应,下列有关表达正确的是A.Ⅰ图像中如果纵轴为正反应速率,则t时刻改变的 条件可以为升温或加压B.Ⅱ图像中纵轴可以为镓的转化率C.Ⅲ图像中纵轴可以为化学反应速率D.Ⅳ图像中纵轴可以为体系内混合气体的平均相对分 子质量
14.反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0。在一定条件下,将1 ml CO和2 ml H2通入密闭容器中进行反应,当改变某一外界条件(温度或压强)时,CH3OH的体积分数φ(CH3OH)变化趋势如图所示:(1)平衡时,M点CH3OH的体积分数为10%,则CO的转化率为______。
(2)X轴上a点的数值比b点____(填“大”或“小”)。某同学认为图中Y轴表示温度,你认为他判断的理由是_________________________________________________________________________________________。
随着Y值的增大,φ(CH3OH)减小,平衡CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)向逆反应方向移动,故Y为温度
15.甲醇是一种可再生能源,具有广阔的开发和应用前景,可用Pt/Al2O3、Pd/C、Rh/SiO2等作催化剂,采用如下反应来合成甲醇:2H2 (g)+CO(g) CH3OH(g)。(1)某科研小组用Pd/C作催化剂,在450 ℃时,研究了n(H2)∶n(CO)分别为2∶1、3∶1时CO转化率的变化情况(如图1),则图中表示n(H2)∶n(CO)=3∶1的变化曲线为_______(填“曲线a”或“曲线b”)。
(2)某化学研究性学习小组模拟工业合成甲醇的反应,在2 L的恒容密闭容器内充入1 ml CO和2 ml H2,加入合适催化剂后在某温度下开始反应,并用压力计监测容器内压强的变化如下:
则从反应开始到20 min时,CO的平均反应速率为_____________________,该温度下的平衡常数K为___。
0.012 5 ml·L-1·min-1
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