高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡学案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡学案，共6页。

1．化学平衡图像的类型与解题原则
(1)速率—时间图像(v­t图像)：
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
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。
Ⅰ．v′正突变，v′逆渐变，且v′正>v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使v′正突变，且平衡正向移动。
Ⅱ．v′正、v′逆都是突然减小的，且v′正>v′逆，说明平衡正向移动，该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应，降低温度或减小压强，使v′正、v′逆突然减小，且v′正＞v′逆。
Ⅲ．v′正、v′逆都是突然增大的且增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应压缩体积(即增大压强)所致。
(2)百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像：
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
解题原则——“先拐先平数值大”。
在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2>T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a使用了催化剂)。
Ⅰ．表示T2>T1，正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动。
Ⅱ．表示p2>p1，A的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应，压强增大，平衡逆向移动。
Ⅲ．生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a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)。
(3)百分含量(或转化率)—压强—温度图像：
Ⅰ Ⅱ
解题原则——“定一议二”。
在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个变量，分析方法是确定其中一个变量，讨论另外两个变量之间的关系。如上图Ⅰ中确定压强为105 Pa或107 Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，作横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。
2．化学平衡图像题的解题流程
对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＜0已达平衡，如果其他条件不变时，分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生影响，下列条件与图像不相符的是(O～t1：v正＝v逆；t1时改变条件，t2时重新建立平衡)( )
A．增加氧气的浓度 B．增大压强
C．升高温度 D．加入催化剂
C [分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。增加O2的浓度，v正增大，v逆瞬间不变，A正确；增大压强，v正、v逆都增大，v正增大的倍数大于v逆，B正确；升高温度，v正、v逆都瞬间增大，C错误；加入催化剂，v正、v逆同时同倍数增大，D正确。]
v­t图像中无“断点”，曲线是“渐变”的，即逐渐升高或降低，则改变的条件是浓度。若曲线是向上“渐变”，表示改变的条件是“增强”，反之，改变的条件是“减弱”，如工业合成氨的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。因t1时刻改变条件后，v′逆>v′正，平衡逆向移动，故改变的条件是增大NH3的浓度。
1．一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是( )
A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH<0
B．CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH>0
C．CH3CH2OH(g)CH2===CH2(g)＋H2O(g) ΔH>0
D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH===CH2(g)＋2H2O(g) ΔH<0
A [四个选项中，水蒸气均为生成物，由温度—时间图像可知，T2先达到平衡，因此T2>T1，温度升高，水蒸气含量减少，正反应是放热反应，因此B、C不符合题意；由压强—时间图像可知，p1先达到平衡，即p1>p2，随着压强的增加，水蒸气含量增加，因此正反应是气体体积减小的反应，因此D不符合题意，只有A符合题意。]
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，p1p，ΔH>0
C．T1D．T1p2，m＋n>p，ΔH<0
A [由“先拐先平数值大”可知T1>T2、p1>p2，温度越高，B%越小，说明升温平衡正向(吸热方向)移动，ΔH>0，压强越大，B%越小，说明增大压强平衡正向移动，m＋n>p。]
1．在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，如图是某次实验的化学反应速率随时间变化的图像，推断在t1时刻突然改变的条件可能是( )
A．催化剂失效 B．减小生成物的浓度
C．降低体系温度 D．增大容器的体积
C [从图像可以看出：改变条件后，反应速率与原平衡速率出现断点且低于原平衡反应速率，说明改变的条件可能是降低温度或减压。从改变条件后的v′正与v′逆的大小关系，可得出化学平衡正向移动。降低温度，该平衡正向移动，必有v′正>v′逆，故选C。]
2．对于反应A2(g)＋2B2(g)2AB2(g) ΔH＜0，下列各图所表示的变化符合勒夏特列原理的是( )
A B C D
D [升高温度平衡应逆向移动，逆反应速率应大于正反应速率，不符合勒夏特列原理，故A错误；升高温度平衡应逆向移动，温度越高AB2的含量越小，符合勒夏特列原理但不符合先拐温度越高原则，故B错误；增大压强平衡正向移动，所以压强越大AB2的含量越大，不符合勒夏特列原理，故C错误；增大压强平衡正向移动，所以压强越大AB2的含量越大，温度越高AB2的含量越小，符合勒夏特列原理，故D正确。]
3．(双选)T ℃时，在2 L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的物质的量的变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，Z的百分含量与时间的关系如图2所示，则下列结论正确的是( )
图1 图2 图3
A．容器中发生的反应可表示为3X(g)＋Y(g)2Z(g)
B．反应进行的前3 min内，用X表示的反应速率v(X)＝0.1 ml·L－1·min－1
C．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是增大压强
D．保持其他条件不变，升高温度，反应的化学平衡常数K增大
AB [A．由图1可知平衡时，X的物质的量减少量为(2.0－1.4) ml＝0.6 ml，Y的物质的量减少量为(1.6－1.4) ml＝0.2 ml，X、Y为反应物；Z的物质的量增加量为(0.8－0.4) ml＝0.4 ml，Z为生成物，同一化学反应同一时间段内，反应物减少的物质的量和生成物增加的物质的量之比等于其计量数之比，所以X、Y、Z的计量数之比＝0.6 ml∶0.2 ml∶0.4 ml＝3∶1∶2，所以反应可表示为：3X(g)＋Y(g)2Z(g)，A正确；0～3 min内，v(X)＝Δn/VΔt＝(2.0－1.4)ml/(2 L·3 min)＝0.1 ml·L－1·min－1，B正确；由图1和图3知，反应物和生成物的变化量不变，但反应时间减小，说明改变的条件不影响化学平衡只影响反应速率，且该反应是一个反应前后气体体积减小的反应，所以只能是使用催化剂，C错误；根据图2中曲线的斜率大小判断，T2时先到达平衡状态，说明反应速率大，根据温度越高反应速率越大说明T2温度高，温度升高时Z的百分含量减少，说明平衡向逆反应方向移动，即生成物的浓度减小，反应物的浓度增大，则平衡常数减小，D错误。]
4．已知X(g)和Y(g)可以相互转化：2X(g)Y(g) ΔH<0。现将一定量X(g)和Y(g)的混合气体通入一体积为1 L的恒温密闭容器中，反应物及生成物的浓度随时间变化的关系如图所示。则下列说法不正确的是( )
A．若混合气体的压强不变，则说明反应已达化学平衡状态
B．a、b、c、d四个点表示的反应体系中，表示化学反应处于平衡状态的只有b点
C．25～30 min内用X表示的平均化学反应速率是0.08 ml·L－1·min－1
D．反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是增加Y的浓度
D [正反应是气体分子数减小的反应，所以当压强不再发生变化时，可以说明反应已经达到平衡状态，A项正确；根据图像可知，只有b点表示的反应体系中，各物质的浓度不再发生变化，所以只有b点表示反应处于平衡状态，B项正确；25～30 min内X的浓度变化量是0.4 ml·L－1，所以用X表示的平均化学反应速率是eq \f(0.4 ml·L－1,5 min)＝0.08 ml·L－1·min－1，C项正确；反应进行至25 min时，X物质的浓度增大，D项不正确。]
5．下列叙述与下图相对应的是( )
① ②
③ ④
A．对于达到平衡状态的N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，图①表示在t0时刻充入了一定量的NH3，平衡逆向移动
B．由图②可知，p2＞p1，T1＞T2满足反应：2A(g)＋B(g)2C(g) ΔH＜0
C．图③表示的反应方程式为2A===B＋3C
D．对于反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH＜0，图④y轴可以表示Y的百分含量
B [图①，如果在t0时刻充入了一定量的NH3，逆反应速率瞬间增大，正反应速率瞬间不变，v正′应与平衡点相连，A错误；增大压强，反应速率增大，升高温度，反应速率增大，故先达到平衡，由先拐先平知p2＞p1，T1＞T2，压强增大平衡正向进行，C的百分含量增大，图像符合，温度越高，C%含量减小，升温平衡逆向进行，图像符合，B正确；从图像可知到t1时刻，A的浓度减少：(2.0－1.2)ml·L－1＝0.8 ml·L－1，B的浓度增加0.4 ml·L－1，C的浓度增加1.2 ml·L－1，反应为可逆反应，根据浓度变化之比等于化学计量数之比，确定化学反应方程式为2AB＋3C，C错误；从图像可知，温度T升高，y降低，而对于反应2X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH＜0，升高温度，平衡左移，Y的百分含量升高，故y不能表示Y的百分含量，D错误。]
探 究 任 务
学会分析化学反应速率与化学平衡图像，由定性和定量结合的方式揭示化学平衡及移动的本质特征。