2025届高三化学原理部分一轮复习-化学速率与平衡图像专题 课件
展开【常见速率与平衡图像】
反应速率ν、反应物浓度c、转化率α、百分含量B%、气体体积分数φ等。
时间t、温度T、压强P;
图像法本质上是将外界条件对速率与平衡影响的规律直观化!
读懂图像内涵→结合理论、学会作图
一、化学反应速率图像:
1、根据图1、2中t1时刻速率变化,判断化学平衡移动方向?2、推测图1、2中t1时刻,分别改变哪些外界条件?3、从图2中t1时刻速率及平衡变化分析,m+n与p+q关系?反应热△H?
ν(正)>ν(逆),化学平衡正向移动
图1增大反应物浓度;图2降温或减压。
减压,平衡向气体体积增大方向移动,故m+n降温,平衡向放热反应方向移动,故正反应△H<0
【练习1】某密闭容器中发生反应X(g)+Y(g) ⇌ 2Z(g)△H<0。下列为该反应的v-t图,t2、t3、t5时刻,改变某一外界条件。下列说法中正确的是 ( ) A.t2时肯定使用催化剂 B. t3时减小压强C.t5时升高温度 D.t6后反应物转化率最低
【练习2】某温度时,在2 L密闭容器中有X、Y、Z三种气态物质。实验测得不同时刻各物质的量如下表所示,同时测得至3 min时吸收热量75 kJ。
(1)写出该热化学反应方程式: 。 (2)该温度下反应的平衡常数 K = 。(3)若该反应的逆反应速率与时间的关系如上右图:① t2~t3时平衡向 (填“正”或“逆”)向移动。 ② t4时被改变的外界条件是 。A. 升温 B. 降温 C. 降压 D. 移去部分反应物
X(g)+2Y(g)⇌2Z(g)△H=+300kJ/ml
1、速率交点a点表示的含义?2、a点之后随着压强增大,平衡移动方向?3、判断m+n与p+q大小关系?
ν(逆)>ν(正) ,化学平衡向逆反应方向移动
逆反应方向为气体体积减小方向,即m+nν(正)=ν(逆),处于化学平衡
二、化学反应平衡图像:
1、百分含量%、转化率α等—时间t
1、图像中拐点的意义是什么?2、 T1和T2的大小关系?3、 正反应是吸热反应还是放热反应?4、 若将纵坐标改为A转化率,其余均不变,则情况如何?
T1→T2,温度升高,C%减小,平衡向逆反应方向移动,即逆反应为吸热反应方向
1、P1和P2的大小关系?2、 m+n与p+q大小关系?
3、比较图Ⅲ中a线与b线,a线可能采用怎样的反应条件?
1)催化剂:加快速率不影响平衡移动;
2)若m+n=p+q即等体反应,加压也可;
P1→P2,压强增大,α(A)减小,平衡向逆反应方向移动,即逆反应为气体体积减小反应方向
【练习3】可逆反应a A(s)+ bB(g)⇌cC(g)+ dD(g),反应过程中,当其他条件不变时,某物质在混合物中的含量与温度T、压强P的关系如下图:
据图分析,以下正确的是 ( )A. T1>T2, 正反应吸热 B. T1<T2, 正反应放热C. P1>P2,a+b=c+d D.P1 <P2, b=c+d
2、百分含量%、转化率α等—温度T、压强P、投料比
1、根据图1,判断上述反应正反应放热还是吸热?2、根据图2,推导m+n与p+q的大小关系?3、结合2中的结论,推导图3中正反应放热还是吸热?
升温,A转化率降低,即平衡向逆反应方向移动,故△H<0
加压,A转化率降低,即平衡向逆反应方向移动,故m+n升温,M(混)降低,即平衡向气体物质的量增多方向移动即正反应方向,故△H>0
【练习4】I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq) ⇌I3-(aq),某I2、KI混合溶液中,c(I3-)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是 ( )A.反应I2(aq)+I- (aq) ⇌ I3-(aq)的△H>0B.若温度为T1、T2时,反应的平衡常数分别为K1、K2,则K1
【练习5】SCl2可用作有机合成的氯化剂。在体积为VL的密闭容器中充入0.2 ml SCl2(g),发生反应:2SCl2(g) ⇌S2Cl2(g)+Cl2(g).图中所示曲线分别表示反应在a min时和平衡时SCl2的转化率与温度的关系。下列说法正确的是 ( )
A. 2SCl2(g) ⇌S2Cl2(g)+Cl2(g)的△H>0,△S<0B.当容器中气体密度恒定不变时,反应达到平衡状态C.55℃,向体积为0.5VL的容器中充入0.2 ml SCl2(g),a min时SCl2(g)的转化率大于50%D.82℃,起始时在该密闭容器中充入SCl2、S2Cl2和Cl2各0.1ml,此时v(逆)>v(正)
1、正反应是放热还是吸热反应?2、 m+n与p +q的大小关系?
多因素影响,添加辅助线控制变量:定一议二法
固定压强变量,选106Pa等压线,温度T升高,α(A)增大,即平衡向正反应方向移动;故△H>0吸热反应
固定温度变量,做辅助线,由下至上,压强P增大,α(A)增大,即平衡向正反应方向移动;故m+n>p+q
【练习6】对于反应 2NO(g)+O2(g) ⇌2NO2(g)。在其他条件相同时,分别测得NO的平衡转化率在不同压强(P1、P2)下温度变化的曲线(如图)。
①比较 P1、P2 的大小关系:P1___________P2(填>、<或=)。②该反应的平衡常数 K 的表达式为___________,随温度升高,该反应平衡常数变化的趋势是___________。(填增大、减小或不变)。
【练习7】对于反应2A(g)+B(g) ⇌ 2C(g)△H<0,下列图像正确的是( )
【练习8】沥青混凝土可作为反应2CO(g)+O2(g) ⇌ 2CO2(g)催化剂。图甲表示在相同恒容密闭容器、相同起始浓度、相同反应时间段下,使用同质量的不同沥青混凝土(α型、β型)催化时,CO的转化率与温度的关系。(1)a、b、c、d四点中,达到平衡状态的是 。
(2)下列关于图甲的说法正确的是 。A. CO转化反应的平衡常数K(b) < K(c)B. 在均未达到平衡状态时,同温下β型沥青混凝土中CO转化速率比α型要大C. b点时CO与O2分子之间发生有效碰撞的几率在整个实验过程中最大D. e点转化率出现突变的原因可能是温度升高后催化剂失去活性
【例7】反应3A(g)+B(g) ⇌ 2C(g)分别在T1、T2条件下自发反应,在恒容容器中投入一定量的A物质,B物质的投料与C的平衡体积分数关系如图。(1)该正反应为吸热还是放热反应?(2)T1 T2(3)曲线最高点表示什么含义?(4)a、b、c三点α(A)、α(B)的大小关系?
投料比等于计量数比时,产物平衡体积分数最大
△S<0,反应自发,则△H<0放热反应
n0(B)/n0 (A)
α(A):c>b>a; α(B):a>b>c
三、速率与平衡的作图技巧:
【例8】在密闭容器中进行可逆反应:A(g)+2B(g) ⇌2C(g)△H<0。 (1)请在下图中画出两条分别表示200℃和400℃条件下,从加入反应物到反应达到平衡状态时,C的百分含量与时间(t)的曲线,并在曲线上注明温度。 (2)反应达到平衡后,画出气体平均相对分质量随压强变化曲线。
【练习8】已知:N2O4(g) ⇌ 2NO2(g) ΔH>0,将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中,控制反应温度为T1。反应温度T1时,c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图1,画出0~t2时段,c(NO2)随t变化曲线。保持其它条件不变,改变反应温度为T2(T2>T1),再次画出0~t2时段,c(NO2)随t变化趋势的曲线。
【练习9】已知 ,反应自发。900 K时,体积比为4:1的HCl和O2在恒温恒容的密闭容器中发生反应,HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线如图。保持其他条件不变,温度升高到T K(假定反应历程不变),请画出压强在1.5×105 ~ 4.5×105 Pa范围内,HCl的平衡转化率α(HCl)随压强(P)变化曲线示意图。
【练习10】NH3催化还原氮氧化物是目前应用广泛的烟气氮氧化物脱除技术。例如: ;以FeSO4作催化剂在不同温度下,经过相同的时间测试氨还原氮氧化物效果如下图。下图反映的是在400℃时N2的体积分数与反应物中c(NH3)/c(NOx)的关系,请在图中画出450℃的变化趋势曲线。
400℃反应刚达到平衡,继续升温,转化率下降,故△H<0
【练习11】将CO2与H2按物质的量之比为1:3通入恒温恒容密闭容器中,控制条件,使其进行反应 ,得到甲醇的体积分数与时间的关系如下图所示。保持其它条件不变,t1时再向容器中加入一定量物质的量之比为1:3的CO2与H2混合气,t2时再次达到平衡,请在图中画出t1~t3时间内甲醇体积分数随时间的变化曲线。
【练习12】CO2 催化加氢合成二甲醚。其过程中主要发生下列反应:反应i:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH= +41.2kJ·ml−1反应ii:2CO2(g)+6H2(g) ⇌CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH= -122.5kJ·ml−1在恒压、CO2 和 H2 的起始量一定的条件下,CO2 平衡转化率和平衡时 CH3OCH3的选择性随温度的变化如下图所示。若改为恒容容器,其他条件不变,在图中画出平衡时CH3OCH3 的选择性随温度的变化曲线。
【练习13】乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成:CH3COOH(l)+C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l)+H2O(l) ΔH=-2.7 kJ/ml。一定温度下该反应的平衡常数K=4.0。若按化学方程式中乙酸和乙醇的化学计量数比例投料,则乙酸乙酯的平衡产率y=________;若乙酸和乙醇的物质的量之比为n∶1,相应平衡体系中乙酸乙酯的物质的量分数为x,请在图2中绘制x随n变化的示意图。
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