高中化学课件化学反应速率和化学平衡.pdf
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1、章末考能特训解题技能8.化学反应速率、化学平 衡的图象化学反应速率和化学平衡图象类试题是化学 试题中的一种特殊题型,其特点是:图象是题目 的主要组成部分,把所要考查的化学知识寓于图 中曲线上,具有简明、直观、形象的特点。随着 高考的不断改革以及对学科内能力要求不断提高,这种数形结合的试题将频频出现。预计这将是考 查考生学科内综合能力的一种方向,高考试 题考查这种题型的力度将加大。1.题型分类(1)分析外界条件对反应速率及化学平衡的影 响;(2)由图象判断反应特征(确定反应中各物质 的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计 量数的变化关系);(3)由反应和图象判断图象中坐标或曲线的物 理意义;(
2、4)由反应和图象判断符合图象变化的外界条 件;(5)由反应判断图象正误等。2.解题指导(1)看图象:一看轴,即纵、横坐标的意义;二看点,即起点、拐点、交点、终点;三看 线,即线的走向和变化趋势;四看辅助线,即 等温线、等压线、平衡线等;五看量的变化,如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的 量的变化等。(2)依据图象信息,利用平衡移动原理,分析 可逆反应的特征:吸热还是放热,气体计量数 增大、减小还是不变,有无固体或纯液体参加 或生成等。(3)先拐先平:在化学平衡图象中,先出现拐点 的反应先达到平衡,可能是该反应的温度高、浓 度大、压强大或使用了催化剂。(4)定一议二:勒夏特列原理只适用于一个
3、条件 的改变,所以图象中有三个变量时,先固定一个 量,再讨论另外两个量的关系。3.分类解析(1)浓度一时间图:此类图象能说明平衡体系中 各组分在反应过程中的变化情况。如A+Bf B 反应情况如图1所示,解该类图象题要注意各物 质曲线出现折点(达到平衡)的时刻相同,各 物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程 式中的化学计量数关系。图1图2(2)全程速率一时间图(如图2所示):如Zn与 足量盐酸的反应,反应速率随时间的变化出现如 图所示的情况,解释原因:AB段(。渐增),因 反应为放热反应,随反应的进行,温度渐高,导 致反应速率增大;BC段(。渐小),则主要原因是 随反应的进行,溶液中c(H+)
4、渐小,导致反应速率 减小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾,认真 分析。(3)含量一时间一温度(压强)图:常见形式有 如下几种。(C%指产物的质量分数;B%指某反 应物的质量分数)(a用催化剂,b不用催化剂)(,2看,正反应为吸热反应)(r2r19正反应为放热反应)C%|B%4(p*正反应为气体体积减小的反应)C%f B%(PlP2,正反应为气体体积增大的反应)恒压(温)线(如图3所示):该类图的纵坐标 为物质的平衡浓度(C)或反应物的转化率(干),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型有:图3 图4(5)其他:如图4所示曲线是其他条件不变时,某反应物的最大转化率(干)与温度(T)的关系 曲线
5、,图中标出的1、2、3、4四个点,表示9正9逆 的点是3,表示。正v u逆的点是1,而2、4点表示。正二u逆。【典例导析】某化学科研小组研究在其他条件下 不变时,改变某一条件对反应可用。A(g)+%B(g).c C(g)表示的化学平衡的影响,得 到如下图象(图中p表示压强,T表示温度,表 示物质的量,干表示平衡转化率,7表示体积 分数)。根据图象,下列判断正确的是()反应I反应u反应IVOA.反应I:若P12,则此反应只能在高温下自发进行B.反应n:此反应的彳反0,且o且721或彳 氏0且72丁1D.反应IV:TVT2,则该反应不易自发进行解析 这是一道综合性较强的题目,涉及图象的 分析及平衡
6、移动和反应的方向。反应I中在恒压下温度升高,于(A)减小,即升高 温度平衡向左移动,则正反应为放热反应,Hc)9即为嫡减反应/Sv O。放热靖减反应只能在低温下自发进行,A错误;反 应n中在“温度下反应先达到平衡状态,说明 T2T1o温度越高平衡时C的物质的量越少,即升 高温度平衡向左移动)则正反应为放热反应?正确;反应n i中在同一温度下,增加B的 物质的量平衡向右移动,7(C)增大;但当B的物 质的量达到一定程度后,对C的稀释作用会大于平 衡右移对C的影响,7(C)又减小,出现如图所示 的曲线。若温度越高7(C)越小,即升高温 度平衡向左移动,则正反应为放热反应,H丁2,恒压下温度越高,千
7、(A)越 大,说明升高温度平衡向右移动,正反应为吸热 反应,彳打0,则彳8-丁彳50,反应不易自发进 行,D错误。答案B反思归纳有关化学反应速率和化学平衡的图象 题是高考中的一个热点,这类试题的特点是将解 题所需的信息概括在图象中,具有抽象性、复杂 性和隐蔽性。解答这类问题时,首先要看清并读 懂图象:一要看清楚横坐标和纵坐标;二要看懂 线的走向、变化趋势;三要注意变化点,如线是 否通过原点,两条线的交点及线的拐点;四要善 于借助辅助线(如等温线、等压线);五要看清 楚定量图象中有关量的多少。其次要学会联想规 律,即联想外界条件对化学反应速率和化学平衡 的影响规律,且熟练、准确应用。最后是能正确
8、 判断,即依题意仔细分析进行正确判断。解题时 还应特别注意:图象中的横坐标、纵坐标分别 表示哪些量;曲线上的点是不是表示平衡状态。一般横坐标是时间的曲线包含速率的因素,曲线 上的点不一定都表示平衡状态;横坐标是温度或 压强的曲线上的点一般表示平衡状态,这些点之 间的关系反映了化学平衡的移动情况。当图象 包含温度、压强等多种因素时,必须固定其他条 件不变,分析某单一因素对化学平衡的影响。迁移应用1.(2009全国I理综,13)下图表示反应X(g)一4Y(g)+Z(g)彳反0,在某温度时X的浓 度随时间变化的曲线:c(mol/L)10987654321 11OOOOOOOOO下列有关该反应的描述正
9、确的是)A.第6 min后,反应就终止了B.X的平衡转化率为85%C.若升高温度,X的平衡转化率将大于85%D.若降低温度,正和。逆将以同样倍数减小解析 第6 min时,可逆反应达到平衡状态,反应 并未停止,A错;X的平衡转化率Ac 1.0 mo l/L-0.15 mo l/Lcp=x 100%=-g 1.0 mo l/Lx100%=85%9B正确;该反应正向为放热反应,升高温度,平衡 逆向移动,X的转化率减小,C错误;降低温度,平衡正向移动,Z7正、V逆均减小,但两者不是同样 倍数减小(逆反应减小的趋势大),D错误。答案 B2.(2009广东,15改编)取五等份NO2,分别加入温度不同、容积
10、相同的恒容密闭容器中,发生反应:2NO2(g)N2O4(g)AHVO反应相同时间后,分别测定体系中NO2的百分含量(NO2%),并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中,可能与实验结果相符的是()no2%77K A.B.C.D.解析 在恒容状态下,在五个相同的容器中同时通入等量 的NO?,反应相同时间。那么则有两种可能,一是已达到 平衡状态,二是还没有达到平衡状态,仍然在向正反应移 动。假若,5个容器在反应相同时间下,均已达到平衡,因为该反应是放热反应,温度升高,平衡向逆反应方向移 动,NO2的百分含量随温度升高而升高,所以正确;假 若,5个容器中有未达到平衡状态的,那么温度越高,反
11、 应速率越快,会出现温度高的NO2转化得快,NO?的百分 含量少。在中,图中的转折点为平衡状态,转折点左侧 则为未达到平衡状态,右侧则为平衡状态,正确。答案 B3.(2009 江苏,14改编)k在KI溶液 中存在下列平衡:2(叫)+(叫)二I;(aq)。某月、KI混合溶液 中,I;的物质的量浓度c(I;)与温 度7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12(叫)+(aq)B.若温度为心、T2,反应的平衡常数分别为、则C.若反应进行到状态D时,一定有9正。逆D.状态A与状态B相比,状态A的c&)大 解析 由图像知:c(i;)随温度升高而减小,故该 可逆反应
12、正向为放热反应,H长2,B正确;反应进行到状态D时,c(i;)v c平(Ip o故可逆反应正向进行的程度大,即??正逆,C错误;状态A状态B,c(I;)减小,化学平衡逆向移动,c(12)增大,即状态B的I2)大,D错误。答案 B4.已知图一表示的是可逆反应CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)彳冷0的化学反应速率与时 间的关系,图二表示的是可逆反应2NC)2(g)N2O4(g)彳反0的浓度(c)随时间花勺 变化情况。下列说法中正确的是()图一k图二A.图一看2时改变的条件可能是升高了温度或增大 了压强B.若图一看2时改变的条件是增大压强,则反应的 增大C.图二九时改变的条件可能是升高了温
13、度或增大 了压强D.若图二力时改变的条件是增大压强,则混合气 体的平均相对分子质量将减小解析 由图一可知,J时正、逆反应速率均加快且 发生突变,化学平衡正向移动,可能是升高了温 度也可能是增大了压强,根据所表示的意义,不管平衡如何移动,不变,所以A正确,B错;由图二可知,匕时改变平衡条件的瞬间,NO2和 N2O4的浓度均增大,然后C(NC)2)减小,以用。4)增 大,平衡向正反应方向移动,改变的条件可能是 给体系增大压强,但不可能是由温度改变引起,选项C错;若增大压强,平衡正向移动,气体的总 物质的量减小,混合气体的平均相对分子 质量增大,D错。答案A5.在A+B-2C的反应中,在某温|C%度
14、下经t s后混合物中C的百分含量的变化情况如右图所示。则(1)A与B化合生成C的反应是 1 _热反应。475霓m(2)温度在475以下,随温度升高,C的百分含量增大,这是因为 o(3)当温度在475以上,随温度升高,C的百分含量反而减小,这是因为 o(4)当温度在475时,若B为气态,体系加压 时,C的浓度不变,则A、C的状态又如何?解析(1)据图象分析:温度高于475 时,随 着温度升高,C%降低,故反应是放热反应。(2)在475以下,是建立平衡阶段(正)次逆),所 以C%增大。(3)在475以上,是因为达平衡后,升温向左 移动。次逆)次正),所以生成物的含量反而减小 答案(1)放(2)建立
15、平衡阶段,次正)次逆),所以C%增大(3)因反应放热,升温平衡向左移动,次逆)。(正),所以生成物的含量反而减小(4)C为固(液)态,A为气态或液态或固态。实验突破7.变量控制思想在实验中 的运用控制变量思想是中学化学实验中常用的思想 方法,对影响实验结果的因素进行控制,以达到 明确各因素在实验中意义的目的。实验法优于观 察法和描述法的地方就在于它可以人为地干预和 控制所研究的对象,这实际上就是控制变量思想 的重要体现。在研究影响化学反应速率和化学平衡的因素 时,由于外界影响因素较多,故为搞清某个因素 的影响均需控制其他因素相同或不变时,再进行 实验。因此,变量控制思想在这部分体现较为充 分,
16、在高考题中近几年也考查较多,且多以探究 型实验题的形式出现。这类题目以实验为研究手 段,模拟科学探究过程对小课题展开研究。尽管 涉及因素较多,有其复杂性,但仍然重在考查学 生基础知识和基本技能、学生分析能力和实验能 力。实际上这类题目并不可怕。【实验导析】(2008 广东,20)某探究小组用 HN()3与大理石反应过程中质量减小的方法,研 究影响反应速率的因素。所用HNO3浓度为1.00 mo l/L、2.00 mo l/L,大理石有细颗粒与粗 颗粒两种规格,实验温度为298 K、308 K,每次 实验HNO3的用量为25.0 mL,大理石用量为10.00 go(1)请完成以下实验设计表,并在
17、实验目的一 栏中填出对应的实验编号:(2)实验中CO?质量随时间变化的关系见下图:实验 编号77K大理石 规格HNC3浓度/mo l/L实验目的298粗颗粒2.00(I)实验和探究 HNO3浓度对该反应速率 的影响;(II)实验和探 究温度对该反应速率的 影响;(III)实验和探 究大理石规格(粗、细)对该反应速率的影响。0.00 00.20402000 梭 ZOU)E0.404080120 160 200 240i/s依据反应方程式-CaCO3+HNO3=-Ca(NO3)2+i 2 2|c o2+-国0,计算实验在7090 s范围内HNO3的平均反应速率(忽略溶液体积变化,写出计算过程)。(
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- 高中化学 课件 化学反应 速率 化学平衡
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