高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 化学反应速率精品学案设计

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第一节 化学反应速率精品学案设计，共17页。
一、单因素时间图像
1．坐标型图像分析思路
(1)找“重点”——起点、拐点、终点、交点、突变点等
借助“重点”中的有效信息，能够快速找到图像解题思路，突破图像分析难点。
(2)看变化——线的走向与斜率大小
①线的走向：随着横坐标自变量的增大，纵坐标因变量是变大、变小或不变。例如，当纵坐标表示的物理量是速率、物质的量浓度、物质的量、转化率、体积分数时，图像中出现一条水平直线，则该反应达到化学平衡状态。
②斜率大小：斜率是化学平衡图像曲线中一个重要的参数。图像中通常对比两条不同曲线的斜率，或者比较同一条曲线不同时刻的斜率变化来判断反应改变的外界条件。
(3)想规律——化学反应规律和化学平衡
结合影响化学反应速率的因素及勒夏特列原理，控制变量分析图像。
2．常见单因素时间图像分析
(1)反应过程中物质的量或浓度—时间图像
(2)条件改变时速率—时间图像
(3)条件改变时物质的量或浓度—时间图像
1.一定温度下在密闭容器内进行某一反应，X气体、Y气体的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。下列叙述中正确的是( )
A．反应的化学方程式为5Y(g)X(g)
B．t1时，Y的浓度是X浓度的1.5倍
C．t2时，正、逆反应速率相等
D．t3时，逆反应速率大于正反应速率
答案 B
2．一定温度下，在某密闭容器中发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)并达到平衡状态。若保持温度不变，在t0时刻改变外界条件，反应速率发生如图所示的变化。则下列关于反应容器及反应条件变化的说法正确的是( )
A．容器为恒压容器时，充入适量He
B．容器为恒压容器时，充入适量HI
C．容器为恒容容器时，充入适量He
D．容器为恒容容器时，充入适量HI
答案 B
解析 恒容充入He，对反应气体的浓度没有影响，正、逆反应速率不变，C项错误；恒容充入HI，相当于增大压强，正、逆反应速率均增大，且对于该反应，增大压强平衡不会移动，与图像不符，D项错误；恒压充入He，相当于减小压强，正、逆反应速率都减小，且对于该反应，减小压强平衡不会移动，与图像不符，A项错误；恒压充入HI，体系的体积增大，H2和I2的浓度都变小，正反应速率减小而HI的浓度增大，逆反应速率增大，而且最终达到平衡时，与原平衡各物质的浓度完全一样，B项正确。
3．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～t2 C．t2～t3 D．t3～t4 E．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________。
(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～t3
C．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。
答案 (1)ACDF (2)C E B (3)A
(4)
解析 (1)根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。
(2)t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大得更多，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温。t3时，v正、v逆同时增大且增大量相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂。t4时，v正、v逆同时减小，但平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。
(3)根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，NH3的含量均比t0～t1时间段的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。
(4)t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。
二、多因素时间图像
1．单一条件——转化率(α)或者百分含量等在不同温度或压强下随时间变化的图像
2.多条件——转化率(α)或者百分含量等在不同温度或压强下随时间变化的图像
A(g)＋B(g)xC(g)
图像中有三个量时“定一议二”，利用控制变量法、结合“先拐先平数值大”原则分析化学平衡图像：
T相同时比较p：p2 >p1，x＝1
p相同时比较T：T2 >T1，正反应吸热
1．已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1 025 kJ·ml－1。若反应物起始的物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是( )
答案 C
解析 因为正反应为放热反应，升高温度，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，但是平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，A正确、C错误；增大压强，反应速率加快，达到平衡所用时间减少，正反应为气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO的含量减小，B正确；催化剂对平衡没有影响，只是加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，D正确。
2.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，p1＜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
答案 D
解析 由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1；对比①②，温度由T2升高到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为缩体反应，即m＋n＜p。
3.在一定条件下，可逆反应A＋BmC变化如图所示。已知纵坐标表示在不同温度和压强下生成物C在混合物中的质量分数，p为反应在T2温度时达到平衡后容器内加压的变化情况，请回答下列问题：
(1)温度T1________(填“大于”“等于”或“小于”)T2，正反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)如果A、B、C均为气体，则m________(填“大于”“等于”或“小于”)2。
(3)当温度和容积不变时，如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体，则体系的压强________(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”，下同)移动；当温度和压强不变时，如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体，平衡________移动。
答案 (1)大于 放热 (2)大于 (3)增大 不 向正反应方向
解析 (1)由图像可知，T1>T2，温度升高，ω(C)降低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。
(2)增大压强，ω(C)降低，平衡左移，正反应为气体体积增大的反应，m>2。
(3)当温度、容积不变时，充入稀有气体，由于各反应物、生成物的浓度不变，所以平衡不移动。当温度、压强不变时，充入稀有气体，体积增大，根据m>2，平衡向正反应方向移动。
题组一 单因素时间图像
1．如图是恒温下H2(g)＋I2(g)2HI(g)＋Q(Q>0)的化学反应速率随反应时间变化的示意图，t2时刻改变的外界条件是( )
A．升高温度 B．增大压强
C．增大反应物浓度 D．加入催化剂
答案 C
解析 由题给图像得出O～t1时间内是建立化学平衡状态的过程，t2以后改变条件，原平衡被破坏，在新的条件下重新建立平衡，升高温度，正、逆反应速率同时增大(增加的起点与原平衡不重复)，且H2(g)＋I2(g)2HI(g)＋Q(Q>0)是放热反应，逆反应速率增大的倍数大于正反应，即逆反应速率的曲线在上方，A错误；增大压强，对H2(g)＋I2(g)2HI(g)＋Q(Q>0)平衡不移动，但浓度增大，正、逆反应速率同等程度增大，即新平衡曲线应该是高于原平衡的一条直线，B错误；增加反应物的浓度，正反应速率应该瞬间提高，而生成物浓度瞬间不变，而后逐渐升高，增加反应物浓度，平衡正向移动，正反应曲线在上方，C正确；加入催化剂能够同等程度改变正、逆反应速率，即是高于原平衡的一条直线，D错误。
2.乙酸甲酯转化为乙醇的反应原理为CH3COOCH3(g)＋2H2(g)C2H5OH(g)＋CH3OH(g) ΔHb
C．图中Q点对应的平衡混合物中eq \f(n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(H2O)),n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CH3OH)))＝4
D．温度不变时，增大Q点对应的平衡体系压强，则φeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CH3OH))减小
答案 A
解析 由图像可知，M一定时，温度升高，φeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CH3OH))减小，说明温度升高平衡正向移动，则该反应为吸热反应，ΔH>0 ，故A正确；CH3OH的物质的量一定的情况下，M增大，H2O(g)的物质的量增大，促进平衡正向移动，CH3OH的转化率增大，平衡时CH3OH的体积分数减小，则b>4>a，故B错误；反应起始时eq \f(n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(H2O)),n\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CH3OH)))＝4，但H2O和CH3OH按物质的量之比1∶1反应，平衡混合物中二者物质的量之比一定不为4，故C错误；温度不变时，增大压强，平衡逆向移动，故φeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(CH3OH))增大，故D错误。
10．汽车尾气中产生NO的反应为N2(g)＋O2(g)2NO(g)。一定条件下，等物质的量的N2(g)和O2(g)在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。下列叙述正确的是( )
A．温度T下，该反应的平衡常数K＝eq \f(4c0－c12,c\\al(2,1))
B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小
C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂
D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH0，D错误。
11．已知反应：2A(l)B(l) ΔH＝－Q kJ·ml－1(Q>0)，取等量A分别在0 ℃和20 ℃下反应，测得其转化率Y随时间t变化的关系曲线(Y－t)如图所示。下列说法正确的是( )
A．曲线a代表20 ℃下A的Y－t曲线
B．反应到66 min时，0 ℃和20 ℃下反应放出的热量相等
C．0 ℃和20 ℃下达到平衡时，反应都放出Q kJ热量
D．反应都达到平衡后，正反应速率：a>b
答案 B
解析 温度越高，化学反应速率越快，反应越先达到平衡，即曲线先出现拐点，故曲线b代表20 ℃下A的Y－t曲线，A错误；反应到66 min时，0 ℃和20 ℃下A的转化率相同，因二者的起始量相同，故参与反应的A的量相等，此时放出的热量相等，B正确；0 ℃和20 ℃下达到平衡时，A的转化率不同，放出的热量也不相同，C错误；曲线b代表20 ℃下的Y－t曲线，曲线a代表0 ℃下的Y－t曲线，升高温度，化学反应速率加快，故反应都达到平衡后，正反应速率a”“ (3)c b
(4)Fe(或FeO)的质量(或物质的量)保持不变(或固体总质量保持不变)
15．(1)亚硝酰氯(ClNO)是有机合成中的常用试剂，已知：2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) ΔHT2>T3。
①与实验Ⅰ相比，实验Ⅱ除温度不同外，还改变的条件是_____________________________。
②实验Ⅲ反应至25 min达到平衡，用NO的浓度变化表示的反应速率为__________________。若实验Ⅲ达到平衡时的热量变化为Q kJ，则该反应的热化学方程式为_________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)①AC ②BC (2)①加入催化剂(或加压) ②0.008 ml·L－1·min－1 2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g) ΔH＝－Q kJ·ml－1
解析 (1)①反应2NO(g)＋Cl2(g)2ClNO(g)是反应前后气体分子数变化的反应，结合eq \x\t(M)＝eq \f(m,n)可知，eq \x\t(M)不变，则各物质的物质的量不变，说明反应达到平衡状态，A正确；反应容器的容积不变，气体的总质量不变，根据ρ＝eq \f(m,V)可知，体系中混合气体密度始终不变，B错误；起始投入的NO与Cl2的物质的量之比是1∶1，而变化的NO与Cl2的物质的量之比是2∶1，所以在未达到平衡前，NO与Cl2的物质的量之比是变化的，当NO与Cl2的物质的量之比保持不变时，反应达到平衡状态，C正确；反应的任一阶段，每消耗1 ml NO一定会生成1 ml ClNO，不能确定是否达到平衡状态，D错误。②升高温度，反应速率加快，但该反应放热，平衡逆向移动，NO转化率降低，A错误；缩小容器容积，相当于加压，反应正向进行，反应速率加快，B正确；充入Cl2，反应速率加快，反应正向进行，NO的转化率提高，C正确；使用合适的催化剂，能加快反应速率，但不影响平衡移动，即NO的转化率不变，D错误。
(2)ΔHb，故a可能使用了催化剂；也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a增大了压强(压缩体积)