2.3.3化学反应速率图像问题

例1.在一密闭体系中发生下列反应： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(正反应放热） 右图是某一时间段中反应速率与反应进 程的曲线关系图，回答下列问题： (1)t1、t3、t4时刻体系中分别是什么条
v 逆 正 正 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t 逆
件发生了变化？
(2)下列各时间段时，氨的体积分数最 高的是（ ） A.t0～t1 B.t2～t3C.t3～t4 D.t5～t6 答案：(1)t1时刻是升高了温度、 t3时刻是使用了催化剂、t4时刻是降低了压强
t
t
t
t
2.可逆反应的“v–t ”图象 以反应 mA(g)+nB(g) (1)一定条件下会达到化学平衡状态
v 正 逆
pC(g)+qD(g)；△H 为例
t 分析：当反应开始时，反应物的浓度最大，因而 正反应速率最大；而生成物的起始浓度为零，因而逆 反应速率也为零。以后，随着反应的进行，反应物的 浓度逐渐减小，正反应速率就逐渐减小；生成物的浓 度逐渐增大，逆反应速率就逐渐增大。如果外界条件 不发生变化，化学反应进行到一定程度的时候，正反 应速率和逆反应速率相等，此时，化学反应进行到最 大限度，也就达到了化学平衡状态。
例2.在密闭容器中发生反应：aX(g)+bY(g)
cZ(g)+dW(g);△H
下图所示该反应速率(v)随温度(T)、压强(P)的变化情况，请回答下列问题：
v
正 逆 逆
v
正
T1 T2
T3
T
P
> 0, a+b < c+d。(填“>”、“<”或“=”) (2)温度T1和T3相比， T1对 逆 反应有利， T3对 正 反应有利。
2.可逆反应的“v–t ”图象
改 变 浓 度
以反应 mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)；△H 为例
增大c(反应物) 平衡正向移动
v 正 逆 0 正 正 逆 正 逆 逆 正 正 逆 逆 正 逆 正 正 正 逆 逆 正 逆 正 逆 逆 正 t
增大c(生成物) 平衡逆向移动
改 变 温 度
如果连续改变 外界条件呢？ ①改变浓度
(1)正、逆反应同时开始，向正反应方向进行。 (2) t1增大压强，平衡正向移动；t2减小氨的浓度，平衡正向移动； t3增 大压强，平衡正向移动； t4减小压强，平衡逆向移动； t5升高温度，平衡逆 向移动； t6降低温度，平衡正向移动； t7增大N2或H2的浓度，同时减小氨的 浓度，平衡正向移动； t8使用了催化剂，平衡不移动。
v T1 正 0 T2 正
v
P1 正
P2 正
（Ⅰ）
t
0
（Ⅱ）
t
练习 2.对于达到平衡状态的可逆反应：X+Y W+Z，增大压强，正、逆反应速率变化的情况如 下图所示。则关于X、Y 、W、Z物质的集聚状态 可能是（ C D ） A. W、Z均为气体， X、Y 中有一种是气体 B. W、Z中有一种是气体， X、Y均为非气体 C. X、Y 、Z均为气体， W为非气体 D. X、Y均为气体， W、Z中有一种是气体
原平衡 v正=v逆
条件改变
非平衡状态
v 正 ≠v 逆
一段时间后
新平衡 v，正=v，逆
v正 > v逆 平衡向正反应方向移动； v正 = v逆 平衡不移动； v正 < v逆 平衡向逆反应方向移动。
速率图像知识内容：
一、“v – t”图象
二、“v – T(或P)”图象 (每种图象均按不可逆反应和
可逆反应两种情况分析)
二、“v – T(或P)”图象
2.可逆反应的“v – T(或P)”图象
（以反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)；△H 为例）
v
正 逆
v
逆 正
v
正 逆
v
逆 正
v
正 逆
0
△H>0
T
0
△H<0
T
0
M+n>p+q
P
0
M+n<p+q
P
0
P
M+n=p+q
分析：改变温度或改变气体反应的压强，对正、逆反应速率的影响是 相同的，但影响的程度不同。升高(降低)温度对吸热(放热)反应方向的速率 的影响程度较大；增大(减小)压强对气体分子数减小(增大)反应方向的速率 的影响程度较大。 方法规律：正、逆反应速率曲线的交点往右，哪条曲线在上，温度(或 压强)对该反应方向的速率的影响程度就较大，该反应就是吸热反应(或气体 分子数减小的反应)。若没有交点，可将曲线按其变化趋势适当延长，也可作 相同温度(或压强)点上两曲线的切线，切线的斜率大者，温度(或压强)对该反 应方向的速率的影响程度就较大。
• (3)同倍数改变反应体系中所有气体物质的浓 度，应视为改变平衡体系的压强分析反应速 率变化。 • (4)对于有气体参加的反应，恒温、恒容充入 “惰性气体”，虽然改变了容器内气体的总 压强，但反应混合物的浓度没变，化学反应 速率不变。 • (5)对于有气体参加的反应，恒温、恒压充入 “惰性气体”，虽然容器的压强没有改变， 但增大了容器的体积，降低了反应混合物各 物质的浓度，化学反应速率变小。
练习
1.符合下列两个图象的反应是 (C表示反应物的物质的量
分数，n表示速率 ，p表示压强，t表示时间) （ AD ） A.2N2O3(g) 4NO(g)+O2(g)；△H=-83.68KJ/mol 2HNO3(l)+NO(g)；△H=-251.3KJ/mol 4NO(g)+6H2O(g)；△H=+893.7KJ/mol B.3NO2(g)+H2O(l) C.4NH3(g)+5O2(g)
一、“v – t”图象
1.不可逆反应的“v – t”图象(以锌与稀硫酸反应为例)
v
0 1 2 分析：影响化学反应速率的外界因素主要有浓度、温度、压强和催化剂， 还有反应物颗粒的大小、溶剂的性质、光、超声波、电磁波等。若只改变其 中的一个外界条件，对反应速率的影响只是单向的，变化的趋势只有逐渐增 大或减小。通常情况下，在锌与稀硫酸的反应中，至少存在浓度和温度两个 因素的影响，且效果相反。在t0~t1内，一种因素起主导作用；在t1~t2内，另 一种因素起主导作用。根据实验情景，气体(生成的H2)在常压下是不断排出 的。硫酸的起始浓度最大，随着反应的进行,因c(H+)减小，故反应速率减小。 然而活泼金属与H+的反应是放热的，体系温度升高使反应速率增大。在t0~t1 内，温度的影响起主导作用；在t1~t2内，浓度的影响起主导作用。
• 4．催化剂 • (1) 使用催化剂能改变化学反应的途径， 降低反应物的活化能，从而加快化学反应 。 • (2)可逆反应，使用催化剂，降低正反应 的活化能的同时降低逆反应的活化能，同 倍数增大正、逆反应速率。 • [关键提醒] 催化剂不能改变可逆反应中反 应物的转化率和化学反应的焓变。
对于一个达到平衡的可逆反应，外界条 件发生改变，反应速率变化，可能使正逆反 应速率不等，则平衡被破坏而发生移动，最 后速率相等达到新条件下的化学平衡状态。
②改变温度 ③改变压强 举个例子！
减小压强 m+n<p+q 平衡正向移动 减小压强 m+n>p+q 平衡逆向移动 增大压强 m+n=p+q 或使用催化剂 平衡不移动
减小压强 m+n=p+q 平衡不移动
方法规律：若有一条曲线是连续的，则必为改变浓度；若曲线均突增(减)，则必为改 变温度或压强；若仍为一条水平线，则为等体积反应改变压强或使用了催化剂。凡正(逆) 速率线在上者，反应必向正(逆)反应方向移动。即上方速率决定平衡移动的方向。
(2)A
练习
1.在密闭容器中充入A、B或C、D进行可逆反应： aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g);△H 下图Ⅰ和Ⅱ分别表示反应达平衡后，改变温度和压强对反应 速率及平衡的影响，则下列结论中正确的是（ B ） A.开始时充入C和D：a+b>c+d △H>0 B.开始时充入C和D：a+b<c+d △H<0 C.开始时充入C和D：a+b>c+d △H<0 D.开始时充入A和B：a+b<c+d △H<0
练习
2.在物理和化学中，有些原理、定律具有相似性。如物理中有机械守恒 定律，化学中有质量守恒定律。比较它们有助于我们的学习。 (1)1834年，物理学家楞次（1804~1865）概括了各种实验结果，得到如 下结论：感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起电流 的磁通量的变化。这就是楞次定律。 请写出与楞次定律相似的化学原理或定律： 平衡移动原理 。该原理 合成氨 等工业生产中有重要应用。 在______________ (2)在物理学的匀变速直线运动中常用图来分析速度、时间和位移的关系 。时间t1时质点的位移相当于下图甲中阴影部分所占的面积。现在容积为2L 的密闭容器中进行某一可逆反应： A(g)+2B(g) 3C(g)。 其中B物质的正 反应速率V (正)、逆反应速率V (逆)随时间变化的关系如图乙所示，则图乙中 从反应开始至达到平衡，B物质的量浓度的减少 。 阴影部分的面积可表示________________________________________
(1) △H
(填“正”或“逆”) (3)当温度依次升高到T1、T2、T3时，在反应到达平衡的过程中，正 反应速率的变化情况依次是 “减小”或“不变”)
增大、不变、减小 。(填“增大”、
例3.反应A(g)+B(g) C(g); △H<0 已达平衡，升高 温度，平衡逆移，当反应一段时间后反应又达平衡，则速率 对时间的曲线为（ ）
v 逆 P1 正 0 t P2 逆
练习
3.下图是合成氨的反应(N2+3H2 2NH3；△H<0)速率随时 间的变化曲线 (1)t0时反应从哪个方向开始？向哪个方向进行？ (2) t1、 t2、 t3、 t4、 t5、 t6、 t7、 t8分别改变的条件及平衡移 动方向怎样？ v
正
逆 t0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t 逆 正 逆 正 逆 逆 正 正 正 逆
速率化学反应压强反应速率图像反应化学反应速率图像问题更多
• •
• •
• 一、外界条件对反应速率的影响 1．温度 (1)改变温度，任何反应的反应速率都改变 。 (2)可逆反应，升高温度，正、逆反应速率 都增大，反之都减小。 (3)升高温度，吸热反应的反应速率增大， 放热反应的反应速率也增大。
• 2．浓度 • 当 反应混合物中存在与其他物质不相混 溶的固体或纯液体时，增加固体或纯液体 的用量，而没改变浓度，化学反应速率不 变。 • 3．压强 • (1)可逆反应，增大压强，正，逆反应速 率都增大，反之都减小。 • (2)对于反应前后气体分子数不变化的可 逆反应，改变压强，正、逆反应速率改变 的倍数相同。
v
逆
v
逆
v
逆
v
正 正 逆
正
正
A
T
B
T
C
T
D
T
这是表示平衡移动中的速率。T1时的平衡，升温到T2时建 解析：首先要把握大方向，即升温使正、逆反应速率都 立新平衡， V ，V 放，V吸曲线始终在上方。有学生认为靠近 吸 变大，所以 B 不是正确答案；再看起点和终点，由于原反应是 T2时，V吸曲线的斜率变小了，不正确。其实，温度从T1上升到 平衡的 (V =V )，因而起点相同，又由于再次达到平衡(V正＝ 逆 正 T ， V ， V ，这时速率的改变要影响到反应物和生成物的浓 2 吸 放 V逆)，因而终点相同，故 A不是正确答案；由于正反应是放热 度，由于 V吸增加得多，相应物质的浓度减少得多，将使其速率 减缓；而相反方向的物质浓度增加得多，将使其速率增加，最终 反应，所以升温使V正和V逆都增大，但逆反应增大得更多，故 达到V吸＝V放，建立新的平衡状态为止。 V逆更大，即V逆曲线斜率的大，故正确答案为C。
升高温度 △H<0 平衡逆向移动
减小c(反应物) 平衡逆向移动
减小c(生成物) 平衡正向移动
增大c(反应物) 减小c(生成物) 平衡正向移动
增大c(生成物) 减小c向移动
降低温度 △H<0 平衡正向移动
降低温度 △H>0 平衡逆向移动
改 变 压 强
增大压强 m+n>p+q 平衡正向移动 增大压强 m+n<p+q 平衡逆向移动
D.CO2(g)+C(s)
v
逆
正
2CO(g)； △H=-174KJ/mol
C
6000C 4000C
0
P
0
t
正反应气体体积数增大
△H<0
【例 2】
一定条件下，在一体积不变的密闭容器中发生反应
－
2A(g)＋B(g) 3C(g) ΔH＝a kJ· mol 1。 图为反应体系中反应速率随时间变化的情况，且 t2、t3、t4 各改变一种不同的条件。