2015-2016学年高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡本章整合课件 新人教版选修4
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二章节化学反应速率和化学平衡-PPT课件
[随堂练习]
5．在密闭容器中进行可逆反应，A与B反 应生成C，其反应速率分别用υ(A)、υ(B)、 υ(C) （ mol· L-1· s-1 ）表示，且 υ(A) 、 υ(B) 、 υ(C) 之 间 有 如 下 所 示 的 关 系 ： υ(B)=3υ(A) ； 3υ(C)=2υ(B) 。则此反应可 表示为（ ） B （A）2A+3B＝2C （B）A＋3B＝2C
5.对于在一个容器中的一般反应 aA + bB = cC + dD来说有 VA ：VB ：VC ：VD =△CA ： △ CB ：△ CC ：△ CD = △nA ：△ nB ： △nC ：△nD = a ：b ：c ：d 6.用化学反应速率来比较不同反应进行得快慢 或同一反应在不同条件下反应的快慢时， 实验测定2-1 应选择同一物质来比较。例如：可逆反应 A（g）+ B（g） C（g）+ D（g） ，在 四种不同情况下的反应速率如下，其中反 应进行得最快的是（ D ） A.VA= 0.15mol/L· min B. VB= 0.6 mol/L· min C. VC= 0.4 mol/L· min D.VD= 0.01 mol/L· s
[随堂练习]
4．反应4A（气）+5B（气）= 4C(气)+6D（气） 在 5L 的密闭容器中进行，半分钟后， C 的物 质 的 量 增 加 了 0.3mol 。 下 列 论 述 正 确 的 是 （ B ）。 （A）A的平均反应速率是0.010 mol· L-1· s-1 （B）容器中含D的物质的量至少为0.45mol （C）容器中A、B、C、D的物质的量比一定 是4:5:4:6 （D）容器中A的物质的量一定增加了0.3mol
[随堂练习]
3．反应4NH3+5O2 = 4NO+6H2O，在5L的 密闭容器中进行半分钟后， NO 的物质的 量增加了 0.3mol ，则此反应的平均速率 υ （ x ）（表示反应物的消耗速率或生成物 的生成速率）为（ C D ）。 （A）υ(O2)=0.01 mol· L-1· s-1 （B）υ(NO)=0.008 mol· L-1· s-1 （C）υ(H2O)=0.003 mol· L-1· s-1 （D）υ(NH3)=0.002 mol· L-1· s-1
高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 本章整合提升课件高中选修4化学课件
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第十四页，共二十七页。
2．用焓变和熵变判断反应的方向 (1)在温度、压强一定的条件下，焓变和熵变共同决定一个 化学反应的方向。放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变 大于零，都对 ΔH－TΔS<0 作出贡献，因此，放热和熵增加有利 于反应自发进行，即放热的熵增加反应一定能自发进行。而吸 热的熵减小反应一定不能自发进行。 (2)当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊， 可能某一因素占主导地位。焓变对反应的方向起决定性作用，ΔH －TΔS<0，常温、常压下放热反应能自发进行；熵变对反应的方 向起决定性作用，则熵增较大的反应在常温下能自发进行。
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4．根据化学平衡移动方向，判断混合气体的平均相对分子 质量
混合气体的平均相对分子质量为 M r＝mn ，对于反应物和生 成物都是气体的可逆反应，当外界条件改变时，不管平衡怎样 移动，混合气体的质量始终不变，故混合气体的平均相对分子 质量与混合气体物质的量成反比。若平衡向气体物质的量缩小 的方向移动，混合气体的平均相对分子质量将变大；反之，混 合气体的平均相对分子质量将变小。
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3．根据化学平衡移动方向，判断化学反应的能量变化 温度对化学平衡的影响与反应放热、吸热有关，根据温度 改变及其平衡移动的方向，可以判断正、逆反应为吸热反应或 放热反应。例如，可逆反应：A(g)＋B(g) 2C(g)达到平衡后， 升高温度，C 的体积分数增大，由此可判断正反应为吸热反应。
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根据化学平衡移动方向还可以判断方程式中某气体物质的 化学计量数。例如，可逆反应：A(g)＋nB(g) 3C(g)，在恒温 下，反应物 B 的转化率与压强 p 的关系如右上图所示，试确定 n 值是多少？由图示可知，增大压强，B 的转化率不变，即平衡不 移动，则 1＋n＝3，解得：n＝2。
化学反应速率和化学平衡ppt课件
化学反应速率是受到浓度条件影响
例2、一定温度下，在固定体积的密闭容器中发
生下列反应 2HI⇌ H2+I2若C(HI) 由0.1mol/L 降到0.07mol/L时，需要15秒，那么C(HI) 由
0.07mol/L降到0.05mol/L时，需要反应的时
间为（ ）
C
A 5S B 10S C 大于10S D小于10S
速率定义所求得的是平均速率，而图上的是瞬时速率
例1、某温度时，在2L容器中，
x、y、z三种物质随时间的变
化曲线如图所示。由图中数 据分析，该反应的化学方程
物 1.0 质 0.8 的 0.6
0.9 y
0.7
x
式是：_______________，反 m量ol0.4
应3开x+始y至2mi2nz，z的平均速
一是反应物分子的能量必须达到某一临界数 值，是活化分子 二是活化分子必须按一定的方向互相碰撞。 前者是能量因素，后者是空间因素。
活化能：活化分子具有的最低能量与分 子平均能量之差，叫做活化能。
3、用碰撞理论解释化学反应速率的影响。 化学反应发生的条件
分子 运动
相互 碰撞
分子具有足 够的能量
活化 分子
化学反应速率 和化学平衡
学习内容
化学反应速率和化学平衡及其影 响因素。
学习要求
掌握影响化学反应速率和化学平 衡的因素，灵活运用相关知识解决实 际问题。
专题一：化学反应速率及影响因素
注意事项:同一化学反应的速
一、化学反应速率知识概述 率用不同的物质表示时，该反
1、化学反应速率： 应的化学反应速率可能不同。
(5)化学反应速率的研究对象可以是可逆反应，也可 以是进行完全的反应。
高二化学选修课件第章化学反应速率和化学平衡本章整合
正确选择指示剂、准确控制滴定速度、熟练掌握终点判断方 法等。
误差分析
酸碱中和滴定实验中可能产生误差的原因包括指示剂选择不 当、滴定速度过快或过慢、终点判断不准确等。为了减小误 差，可以采取多次平行测定、使用高精度仪器等措施。
03
化学反应进行方向预测与调控策略
焓变和熵变对反应进行方向影响剖析
焓变影响
焓变是反应体系内能的变化，对反应进行方向有重要影响。当反应为放热反应时，焓变小于零，有利 于反应正向进行；反之，吸热反应的焓变大于零，不利于反应正向进行。
熵变影响
熵变反映反应体系混乱度的变化。对于气体分子数增加的反应，熵变大于零，有利于反应正向进行； 反之，气体分子数减少的反应，熵变小于零，不利于反应正向进行。
的调控。选择合适的催化剂对于优化化学反应过程具有重要意义。
04
典型案例分析：速率、平衡原理在解
决实际问题中应用
工业合成氨条件优化探讨
01
02
03
反应速率影响因素
温度、压力、浓度、催化 剂等条件对合成氨反应速 率的影响。
化学平衡移动原理
通过改变条件使化学平衡 向生成氨的方向移动，提 高产率。
优化合成氨条件
通过探究性实验，研究温 度对化学平衡移动的影响 ，理解勒夏特列原理。
实验步骤
选择合适的可逆反应体系 ，在不同温度下达到平衡 后测定各组分的浓度，记 录数据。
数据分析
根据实验数据，分析温度 对化学平衡移动的影响， 验证勒夏特列原理的正确 性。
创新性实验：开发新型催化剂提高反应效率
实验目的
通过创新性实验，开发新型催化 剂，提高化学反应的效率和选择
01
温度调控
通过改变反应温度，可影响反应的平衡常数和速率常数，进而调控反应
误差分析
酸碱中和滴定实验中可能产生误差的原因包括指示剂选择不 当、滴定速度过快或过慢、终点判断不准确等。为了减小误 差，可以采取多次平行测定、使用高精度仪器等措施。
03
化学反应进行方向预测与调控策略
焓变和熵变对反应进行方向影响剖析
焓变影响
焓变是反应体系内能的变化，对反应进行方向有重要影响。当反应为放热反应时，焓变小于零，有利 于反应正向进行；反之，吸热反应的焓变大于零，不利于反应正向进行。
熵变影响
熵变反映反应体系混乱度的变化。对于气体分子数增加的反应，熵变大于零，有利于反应正向进行； 反之，气体分子数减少的反应，熵变小于零，不利于反应正向进行。
的调控。选择合适的催化剂对于优化化学反应过程具有重要意义。
04
典型案例分析：速率、平衡原理在解
决实际问题中应用
工业合成氨条件优化探讨
01
02
03
反应速率影响因素
温度、压力、浓度、催化 剂等条件对合成氨反应速 率的影响。
化学平衡移动原理
通过改变条件使化学平衡 向生成氨的方向移动，提 高产率。
优化合成氨条件
通过探究性实验，研究温 度对化学平衡移动的影响 ，理解勒夏特列原理。
实验步骤
选择合适的可逆反应体系 ，在不同温度下达到平衡 后测定各组分的浓度，记 录数据。
数据分析
根据实验数据，分析温度 对化学平衡移动的影响， 验证勒夏特列原理的正确 性。
创新性实验：开发新型催化剂提高反应效率
实验目的
通过创新性实验，开发新型催化 剂，提高化学反应的效率和选择
01
温度调控
通过改变反应温度，可影响反应的平衡常数和速率常数，进而调控反应
高中化学第二章化学反应速率和化学平衡章末整合课件新人教版选修4
pC(g)+qD(g),加入A:
①若m>p+q时,A的转化率增大。
②若m<p+q时,A的转化率减小。
③若m=p+q时,A的转化率不变。
专题1
专题2
专题3
专题4
专题5
【例题3】 合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制
得,其中的一步反应为CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<0,反
专题1
专题2
专题3
专题4
专题5
专题2 化学平衡状态的判断
对于给出的某可逆反应,判断是否已达到平衡状态,关键是紧紧
围绕“等”[v(正)=v(逆)]与“定”(条件一定,反应混合物中各组分的百
分含量保持不变)这两个因素来判断。
【例题2】 (1)下列方法中可以证明2HI(g)
H2(g)+I2(g)已达
平衡状态的是
应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是(
)
A.增大压强
B.降低温度
C.增大CO的浓度
D.更换催化剂
专题1
专题2
专题3
专题4
专题5
解析：因为该反应为反应前后气体体积不变的反应,增大压强只
能增大反应速率,平衡不移动,由此判断A项与题意不符;因为该正
反应为放热反应,降温使平衡向正反应方向移动,从而增大CO的转
2-
K=
(Cr2 O7 )
2-
2 (CrO4 )·2 (H+ )
=
2-
0.25
0.52 ×(1.0×10-7 )
14
=1.0×
10
2
(3)升高温度,CrO4 的平衡转化率减小,平衡逆向移动,说明正方
①若m>p+q时,A的转化率增大。
②若m<p+q时,A的转化率减小。
③若m=p+q时,A的转化率不变。
专题1
专题2
专题3
专题4
专题5
【例题3】 合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制
得,其中的一步反应为CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<0,反
专题1
专题2
专题3
专题4
专题5
专题2 化学平衡状态的判断
对于给出的某可逆反应,判断是否已达到平衡状态,关键是紧紧
围绕“等”[v(正)=v(逆)]与“定”(条件一定,反应混合物中各组分的百
分含量保持不变)这两个因素来判断。
【例题2】 (1)下列方法中可以证明2HI(g)
H2(g)+I2(g)已达
平衡状态的是
应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是(
)
A.增大压强
B.降低温度
C.增大CO的浓度
D.更换催化剂
专题1
专题2
专题3
专题4
专题5
解析：因为该反应为反应前后气体体积不变的反应,增大压强只
能增大反应速率,平衡不移动,由此判断A项与题意不符;因为该正
反应为放热反应,降温使平衡向正反应方向移动,从而增大CO的转
2-
K=
(Cr2 O7 )
2-
2 (CrO4 )·2 (H+ )
=
2-
0.25
0.52 ×(1.0×10-7 )
14
=1.0×
10
2
(3)升高温度,CrO4 的平衡转化率减小,平衡逆向移动,说明正方
化学课件《化学反应速率及化学平衡》优秀ppt 人教课标版
③V(A):V(B):V(C):V(D) = m:n:p:q
压强
④在单位时间内生成n mol B，同时消耗了q mol D
①m+n ＞ p+q 时，总压强一定（其他条件一定）
②m+n=p+q 时，总压强一定（其他条件一定）
混合气体平均 ①Mr 一定时，只有当 m+n ≠ p+q 时
相对分子质量
Mr
②Mr 一定时，但 m+n = p+q 时
2. 压强对反应速率的影响
规律：对于有气体参加的反应，若其他条件不变， 增大压强，反应速率加快，减小压强，反应速率 减慢。
注意：①对于纯液体、溶液或固体反应物，由于压 强的变化对它们的浓度几乎无影响，可以认为反 应速率不变。
②对于有气体参加和有气体生成的可逆反应， 增大压强，反应物和生成物浓度都增大，其正、 逆反应速率都增大；减小压强，其正、逆反应速 率都减小。
94.对一个适度工作的人而言，快乐来自于工作，有如花朵结果前拥有彩色的花瓣。――[约翰·拉斯金] 95.没有比时间更容易浪费的,同时没有比时间更珍贵的了，因为没有时间我们几乎无法做任何事。――[威廉·班] 96.人生真正的欢欣，就是在于你自认正在为一个伟大目标运用自己；而不是源于独自发光.自私渺小的忧烦躯壳，只知抱怨世界无法带给你快乐。――[萧伯纳]
化学平衡图象分析的一般方法： 一看面：看清图象中横坐标和纵坐标的含义。 二看线：弄清图象中线的斜率或线走势的意义。 三看点：明确曲线的起点、终点、交点及拐点等。 四看是否需要辅助线。
技巧：定一议二，先拐先平衡
2A(g) + B(g)
2C(g)
压强大小关系：P1 < P2
C%
压强
④在单位时间内生成n mol B，同时消耗了q mol D
①m+n ＞ p+q 时，总压强一定（其他条件一定）
②m+n=p+q 时，总压强一定（其他条件一定）
混合气体平均 ①Mr 一定时，只有当 m+n ≠ p+q 时
相对分子质量
Mr
②Mr 一定时，但 m+n = p+q 时
2. 压强对反应速率的影响
规律：对于有气体参加的反应，若其他条件不变， 增大压强，反应速率加快，减小压强，反应速率 减慢。
注意：①对于纯液体、溶液或固体反应物，由于压 强的变化对它们的浓度几乎无影响，可以认为反 应速率不变。
②对于有气体参加和有气体生成的可逆反应， 增大压强，反应物和生成物浓度都增大，其正、 逆反应速率都增大；减小压强，其正、逆反应速 率都减小。
94.对一个适度工作的人而言，快乐来自于工作，有如花朵结果前拥有彩色的花瓣。――[约翰·拉斯金] 95.没有比时间更容易浪费的,同时没有比时间更珍贵的了，因为没有时间我们几乎无法做任何事。――[威廉·班] 96.人生真正的欢欣，就是在于你自认正在为一个伟大目标运用自己；而不是源于独自发光.自私渺小的忧烦躯壳，只知抱怨世界无法带给你快乐。――[萧伯纳]
化学平衡图象分析的一般方法： 一看面：看清图象中横坐标和纵坐标的含义。 二看线：弄清图象中线的斜率或线走势的意义。 三看点：明确曲线的起点、终点、交点及拐点等。 四看是否需要辅助线。
技巧：定一议二，先拐先平衡
2A(g) + B(g)
2C(g)
压强大小关系：P1 < P2
C%
新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡本章总结课件新人教版选择性必修1ppt
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)—温度(压强)图像：
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。同理也可分析图像Ⅱ。
C．丁＞乙＞丙＝甲
D．丁＞丙＞乙＞甲
【答案】A
【解析】根据所给数据，甲、丙为等效平衡，则其中n(CO)相等。 乙相当于甲平衡后，再加入a mol CO2，平衡右移，n(CO)增大，丁把 CO、H2O折合成反应物相当于2a mol CO2、a mol H2，和乙等效，所以 乙＝丁＞丙＝甲。
化学平衡常数的应用方向
3．等效平衡规律
对于可逆反应 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)
反应特点
a＋b≠c＋d
a＋b＝c＋d
条件
等温等容
等温等压
等温等容 等温等压
换算为化学方 换算为化学方
程式同一边物 程式同一边物 换算为化学方程式同一边 起始投料
质，其“量” 质，其“量” 物质，其“量”成比例
相同
成比例
反应特点
在1.5 L的密闭容器中通入2 mol N2和3 mol H2，混合气体在一定 温度下发生反应。达到平衡时，容器内压强为反应开始时的0.8，则该
(3)百分含量(或转化率)—压强(温度)—温度(压强)图像：
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。同理也可分析图像Ⅱ。
C．丁＞乙＞丙＝甲
D．丁＞丙＞乙＞甲
【答案】A
【解析】根据所给数据，甲、丙为等效平衡，则其中n(CO)相等。 乙相当于甲平衡后，再加入a mol CO2，平衡右移，n(CO)增大，丁把 CO、H2O折合成反应物相当于2a mol CO2、a mol H2，和乙等效，所以 乙＝丁＞丙＝甲。
化学平衡常数的应用方向
3．等效平衡规律
对于可逆反应 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)
反应特点
a＋b≠c＋d
a＋b＝c＋d
条件
等温等容
等温等压
等温等容 等温等压
换算为化学方 换算为化学方
程式同一边物 程式同一边物 换算为化学方程式同一边 起始投料
质，其“量” 质，其“量” 物质，其“量”成比例
相同
成比例
反应特点
在1.5 L的密闭容器中通入2 mol N2和3 mol H2，混合气体在一定 温度下发生反应。达到平衡时，容器内压强为反应开始时的0.8，则该
高中化学第2章化学反应速率和化学平衡第1节化学反应速率课件新人教版选修4ppt版本
[核心·突破] 1．对化学反应速率表达式的理解
2．化学反应速率的计算方法
(1)利用基本公式：v＝ΔΔct ＝VΔ·Δn t。
(2)利用速率之比＝化学计量数之比＝各物质浓度的变化量(Δc)之比＝各物
质物质的量的变化量(Δn)之比。
(3)“三段式”法计算模板
例如：反应
mA ＋ nB pC
起始浓度/(mol/L)
[题组·冲关] 题组1 有关化学反应速率的计算 1．某一反应物的浓度是2.0 mol·L－1，经过4 min后，它的浓度变成1.68 mol·L－1，则在这4 min内它的平均反应速率为( ) A．0.2 mol·L－1·min－1 B．0.1 mol·L－1·min－1 C．0.04 mol·L－1·min－1 D．0.08 mol·L－1·min－1
6．对反应A＋3B 2C来说，下列反应速率中最快的是( ) A．v(A)＝0.3 mol/(L·min) B．v(B)＝0.6 mol/(L·min) C．v(C)＝0.5 mol/(L·min) D．v(A)＝0.01 mol/(L·s)
【解析】 以“A”为基准物质，“min”为时间单位表示反应速率，则有： A项，v(A)＝0.3 mol/(L·min)， B项，v(A)＝13v(B)＝13×0.6 mol/(L·min)＝0.2 mol/(L·min)， C项，v(A)＝12v(C)＝12×0.5 mol/(L·min)＝0.25 mol/(L·min)， D项 ，v(A)＝0.01 mol/(L·s)×60 s/min＝0.6 mol/(L·min)。
浓度 质量
时间 压强
(2)利用科学仪器测量物质的性质 如在溶液中，当反应物或生成物本身有较明显的颜色时，可利用 颜色深浅 和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
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������2 (C) ������(A)· ������2 (������)
0.05
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专题归纳
专题1
专题2
专题 2 化学反应速率和化学平衡的图像问题
1.速率—时间图(v-t 图像) (1)图像分析 既能表示反应速率的变化,又能表示平衡移动的速率—时间图像,如下 图 A、B、C 所示:
A 图:a.t=0 时,v(正)>v(逆)=0,表明反应由正反应开始;b.t=t1 时,v'(正)>v'(逆)=v(逆),表明在改变条件的瞬间,v(正)变大,v(逆)不变,是增大 了反应物的浓度;c.t>t1 时,v'(正)>v'(逆),表明平衡向正反应方向移动,随后又 达到新的平衡状态。
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专题归纳
专题1
专题2
例题 225 ℃时,在体积为 2 L 的密闭容器中,气态物质 A、B、 C 的物质的量 n 随时间 t 的变化如图 1 所示,已知达平衡后,降低温度,A 的 转化率将增大。
图1
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专题归纳
专题1
专题2
图2 t2~t3 t4~t5 t5~t6 t7~t8 K1 K2 K3 K4
专题1
专题2
例题 3(双选)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某 一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(图中 p 表示压强,T 表示温 度,n 表示物质的量):
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专题归纳
专题1
专题2
根据以上规律判断,下列结论正确的是( ) A.反应Ⅰ:ΔH>0,p2>p1 B.反应Ⅱ:ΔH<0,T1>T2 C.反应Ⅲ:ΔH>0,T2>T1;或 ΔH<0,T2<T1 D.反应Ⅳ:ΔH<0,T2>T1 解析:由反应Ⅰ的图可知,温度升高,A 的转化率减小,说明该反应的正 反应是放热反应,ΔH<0,由反应式得:压强越大,A 的转化率越大,故 p2>p1,A 不正确;由反应Ⅱ的图得:先达平衡对应的温度高,即 T1>T2,温度越高时 n(C) 越小,说明该反应的正反应是放热反应,即 ΔH<0,B 选项正确;反应Ⅲ由于没 有其他限制条件和提示,能从两方面进行讨论,一方面若该反应的正反应是 吸热反应,ΔH>0,则有 T2>T1 的关系,若该反应的正反应是放热反应,ΔH<0,则 可推出 T2<T1,故 C 正确;由反应Ⅳ的图知,若 T2>T1,则该反应的正反应是吸 热反应,即 ΔH>0,D 错误。 答案:BC
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专题1
专题2
例题 1 下列各图是温度(或压强)对 2A(s)+2B(g) 2C(g)+D(g) ΔH<0 的正、逆反应速率的影响,曲线交点表示建立平衡时的 温度或压强,其中正确的是( )
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专题归纳
专题1
专题2
解析:A 项,升温,v(正)、 v(逆)都增大,且 v(逆)>v(正),A 错;B 项,升温,v(正)、 v(逆)都增大,而图像所示 v(正)、v(逆)都减小,B 错;C 项,加压,v(正)、v(逆)都 增大,且 v(正)<v(逆),C 对;D 项,加压,v(正)、v(逆)都增大,而图像所示 v(正)、 v(逆)都减小,D 错。 答案:C
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6.其他类型 如下图所示是其他条件不变时,某反应物的最大(平衡)转化率(α)与温 度(T)的关系曲线,图中标出的 a、b、c、d 四个点中,表示 v(正)>v(逆)的点是 c,表示 v(正)<v(逆)的点是 a,而 b、d 点表示 v(正)=v(逆)。
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2.外界条件对反应速率的影响与化学平衡的移动 错误 1:化学平衡向正反应方向移动一定是正反应速率增大,逆反应速率减 小。 正确观点:正反应速率增大,逆反应速率减小,则化学平衡一定向正反应方 向移动。但是,化学平衡向正反应方向移动,也可以是正、逆反应速率都增加 (或都减小),只是正反应速率增加(或减小)的程度不同于逆反应速率增加(或减 小)的程度。只要 v(正)>v(逆),平衡就向正反应方向移动。 错误 2:升高温度,平衡向吸热反应方向移动,是因为升温时,吸热反应速率 增大,放热反应速率减小。 正确观点:升高温度,吸热反应速率和放热反应速率都增大,但吸热反应速 率增大的程度大,所以平衡向吸热反应方向移动。同理,降低温度,吸热反应速 率和放热反应速率都减小,但放热反应速率减小的程度小,吸热反应速率减小的 程度大,因此平衡向放热反应方向移动。 错误 3:增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,是因为气体分子数减 小方向的反应速率增大,而气体分子数增大方向的反应速率减小。 正确观点:增大压强,气体分子数增大方向的反应速率和气体分子数减小方 向的反应速率都增大,但气体分子数减小方向的反应速率增大的程度大,所以平 衡向气体分子数减小的方向移动。
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专题 1
反应速率与平衡的关系
1.压强对化学反应速率和化学平衡的影响 压强对化学反应速率和化学平衡存在影响,是因为改变压强时改变了反应 混合物中各种气体的浓度。因此,当反应物中有气体时,其反应速率随之改变。 如对于可逆反应,当反应物中有气体时,增大压强,正反应速率增大;当生成物(逆 反应的反应物)中有气体时,增大压强,逆反应速率增大。正、逆反应速率增大的 程度分别取决于反应物和生成物中气态物质的化学计量数大小。因此,对于一 个非等体积的气态反应,改变压强,因为正反应速率与逆反应速率改变的程度不 同,必定导致化学平衡发生移动。 对于非气态反应,若仅是固体、液体或者溶液中进行的反应,因压强的改变 几乎不能改变反应混合物中各组分的浓度,因此反应速率不变,化学平衡不移动。 对于气体分子数不变的气态反应,改变压强,正、逆反应速率改变(增大或减小) 的程度相等,因此化学平衡也不移动。 如果向恒容密闭容器中充入与反应无关的气体,虽然压强增大,但是反应混 合物中各组分的浓度没有改变,因此反应速率不变,化学平衡不移动。如果保持 容器的压强不变,向容器中充入与反应无关的气体(容器体积增大),因为反应混 合物中各气体的浓度减小,使反应速率减小,若是气体分子数不等的气态反应, 化学平衡会向气体分子数增大的方向移动。
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(1)根据图 1 数据,写出该反应的化学方程 式 。此反应的平衡常数表达式 K= ,从反应开始到第一次平衡时的平均速率 v(A)为 。 (2)在 5~7 min 内,若 K 值不变,则此处曲线变化的原因 是 。 (3)如图 2 表示此反应的反应速率 v 和时间 t 的关系图,各阶段的平衡常 数如表所示。 K1 、 K 2、 K3、 K4 之间的关系为 (用“>”“<”或“=”连接)。 A 的转化率最大的一段时间是 。
专题1
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图2
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3.速率—温度(压强)图(v-T 或 v-p 图像) 反映正、逆反应速率(或放热、吸热反应的速率)随温度或压强的变化 曲线,用于判断反应的 ΔH 或气体分子数关系,如图 3、图 4 所示。
图3
图4
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4.恒压(温)线 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α),横坐标 为温度(T)或压强(p),常见类型有如图所示的两种情况。
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解析:(1)由图 1 中曲线变化情况可知:A 和 B 是反应物,C 是生成物,再由 三种物质物质的量的变化值可得到化学计量数。(2)已知反应达到平衡后, 降低温度,A 的转化率将增大,说明正反应是放热反应。在 5~7 min 内,K 值 不变,说明平衡移动不是由温度变化引起的,因此此处改变的条件只能是增 大压强。 (3)根据速率—时间图像分析,t3 时改变的条件是升温,t5 时改变的条 件是使用催化剂,t6 时改变的条件是减压,因此有 K1>K2=K3=K4。由于 t3、t6 时条件的改变均导致化学平衡逆向移动,因此 A 的转化率最大的一段时间 是 t2~t3。 答案:(1)A(g)+2B(g) 2C(g)(不写物质的状态也可) mol· (L· min)-1 (2)增大压强(或缩小容器体积) (3)K1>K2=K3=K4 t2~t3
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2.浓度—时间图(c-t 图像) 此类图像能说明各平衡体系组分(或某一成分)的物质的量浓度在反应 过程中的变化情况。图像中各物质曲线的折点(达平衡)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,如图 1、图 2 所示。
图1
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5.含量—时间—温度(压强)图 此类图像表示的是不同的温度或压强下反应物或生成物的物质的量 (体积)分数或转化率的变化过程,包含达到平衡所需的时间和不同温度(压 强)下的平衡状态的物质的量(体积)分数比较等信息,由图像可以判断 T1、 T2 或 p1、p2 的大小,再据此判断反应的 ΔH 或气体物质分子数关系(是吸热 反应还是放热反应,是气体分子数增大的反应还是缩小的反应 ),如图所示。
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B 图:a.t=0 时,反应由正反应开始;b.t=t1 时,v(正)、v(逆)在改变条件时同 时增大;c.t>t1 时,平衡向逆反应方向移动,随后又达到新的平衡状态。 C 图:a.t=0 时,反应由正反应开始;b.t=t1 时,v(正)、v(逆)在改变条件时同 倍数增大;c.t>t1 时,平衡不移动。 (2)规律总结——v-t 图像的分析和绘制 ①在分析 v-t 图像时,要特别注意两个方面:一是反应速率的变化,即 v(正)、v(逆)是都增大或都减小[条件改变的瞬间 v'(正)、v'(逆)的起点与原 平衡点不重合],还是一个增大(或减小)而另一个不变[条件改变的瞬 间,v'(正)、v'(逆)中不变的那一个起点与原平衡点重合];二是平衡移动的方 向,速率快的速率—时间曲线就在上面,且平衡向该方向移动。 ②画出 v-t 图像的“三段式”:第一步,画出原平衡建立的过程;第二步,依 据条件改变时的速率变化,确定两个起点[是都在上还是都在下,或一个在 上(下)另一个不变];第三步,依据平衡移动方向确定哪条曲线[v(正)或 v(逆)] 在上(下)面,完成图像。
0.05
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专题 2 化学反应速率和化学平衡的图像问题
1.速率—时间图(v-t 图像) (1)图像分析 既能表示反应速率的变化,又能表示平衡移动的速率—时间图像,如下 图 A、B、C 所示:
A 图:a.t=0 时,v(正)>v(逆)=0,表明反应由正反应开始;b.t=t1 时,v'(正)>v'(逆)=v(逆),表明在改变条件的瞬间,v(正)变大,v(逆)不变,是增大 了反应物的浓度;c.t>t1 时,v'(正)>v'(逆),表明平衡向正反应方向移动,随后又 达到新的平衡状态。
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例题 225 ℃时,在体积为 2 L 的密闭容器中,气态物质 A、B、 C 的物质的量 n 随时间 t 的变化如图 1 所示,已知达平衡后,降低温度,A 的 转化率将增大。
图1
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图2 t2~t3 t4~t5 t5~t6 t7~t8 K1 K2 K3 K4
专题1
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例题 3(双选)某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某 一条件对化学平衡的影响,得到如下变化规律(图中 p 表示压强,T 表示温 度,n 表示物质的量):
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根据以上规律判断,下列结论正确的是( ) A.反应Ⅰ:ΔH>0,p2>p1 B.反应Ⅱ:ΔH<0,T1>T2 C.反应Ⅲ:ΔH>0,T2>T1;或 ΔH<0,T2<T1 D.反应Ⅳ:ΔH<0,T2>T1 解析:由反应Ⅰ的图可知,温度升高,A 的转化率减小,说明该反应的正 反应是放热反应,ΔH<0,由反应式得:压强越大,A 的转化率越大,故 p2>p1,A 不正确;由反应Ⅱ的图得:先达平衡对应的温度高,即 T1>T2,温度越高时 n(C) 越小,说明该反应的正反应是放热反应,即 ΔH<0,B 选项正确;反应Ⅲ由于没 有其他限制条件和提示,能从两方面进行讨论,一方面若该反应的正反应是 吸热反应,ΔH>0,则有 T2>T1 的关系,若该反应的正反应是放热反应,ΔH<0,则 可推出 T2<T1,故 C 正确;由反应Ⅳ的图知,若 T2>T1,则该反应的正反应是吸 热反应,即 ΔH>0,D 错误。 答案:BC
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例题 1 下列各图是温度(或压强)对 2A(s)+2B(g) 2C(g)+D(g) ΔH<0 的正、逆反应速率的影响,曲线交点表示建立平衡时的 温度或压强,其中正确的是( )
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解析:A 项,升温,v(正)、 v(逆)都增大,且 v(逆)>v(正),A 错;B 项,升温,v(正)、 v(逆)都增大,而图像所示 v(正)、v(逆)都减小,B 错;C 项,加压,v(正)、v(逆)都 增大,且 v(正)<v(逆),C 对;D 项,加压,v(正)、v(逆)都增大,而图像所示 v(正)、 v(逆)都减小,D 错。 答案:C
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6.其他类型 如下图所示是其他条件不变时,某反应物的最大(平衡)转化率(α)与温 度(T)的关系曲线,图中标出的 a、b、c、d 四个点中,表示 v(正)>v(逆)的点是 c,表示 v(正)<v(逆)的点是 a,而 b、d 点表示 v(正)=v(逆)。
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2.外界条件对反应速率的影响与化学平衡的移动 错误 1:化学平衡向正反应方向移动一定是正反应速率增大,逆反应速率减 小。 正确观点:正反应速率增大,逆反应速率减小,则化学平衡一定向正反应方 向移动。但是,化学平衡向正反应方向移动,也可以是正、逆反应速率都增加 (或都减小),只是正反应速率增加(或减小)的程度不同于逆反应速率增加(或减 小)的程度。只要 v(正)>v(逆),平衡就向正反应方向移动。 错误 2:升高温度,平衡向吸热反应方向移动,是因为升温时,吸热反应速率 增大,放热反应速率减小。 正确观点:升高温度,吸热反应速率和放热反应速率都增大,但吸热反应速 率增大的程度大,所以平衡向吸热反应方向移动。同理,降低温度,吸热反应速 率和放热反应速率都减小,但放热反应速率减小的程度小,吸热反应速率减小的 程度大,因此平衡向放热反应方向移动。 错误 3:增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动,是因为气体分子数减 小方向的反应速率增大,而气体分子数增大方向的反应速率减小。 正确观点:增大压强,气体分子数增大方向的反应速率和气体分子数减小方 向的反应速率都增大,但气体分子数减小方向的反应速率增大的程度大,所以平 衡向气体分子数减小的方向移动。
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1.压强对化学反应速率和化学平衡的影响 压强对化学反应速率和化学平衡存在影响,是因为改变压强时改变了反应 混合物中各种气体的浓度。因此,当反应物中有气体时,其反应速率随之改变。 如对于可逆反应,当反应物中有气体时,增大压强,正反应速率增大;当生成物(逆 反应的反应物)中有气体时,增大压强,逆反应速率增大。正、逆反应速率增大的 程度分别取决于反应物和生成物中气态物质的化学计量数大小。因此,对于一 个非等体积的气态反应,改变压强,因为正反应速率与逆反应速率改变的程度不 同,必定导致化学平衡发生移动。 对于非气态反应,若仅是固体、液体或者溶液中进行的反应,因压强的改变 几乎不能改变反应混合物中各组分的浓度,因此反应速率不变,化学平衡不移动。 对于气体分子数不变的气态反应,改变压强,正、逆反应速率改变(增大或减小) 的程度相等,因此化学平衡也不移动。 如果向恒容密闭容器中充入与反应无关的气体,虽然压强增大,但是反应混 合物中各组分的浓度没有改变,因此反应速率不变,化学平衡不移动。如果保持 容器的压强不变,向容器中充入与反应无关的气体(容器体积增大),因为反应混 合物中各气体的浓度减小,使反应速率减小,若是气体分子数不等的气态反应, 化学平衡会向气体分子数增大的方向移动。
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(1)根据图 1 数据,写出该反应的化学方程 式 。此反应的平衡常数表达式 K= ,从反应开始到第一次平衡时的平均速率 v(A)为 。 (2)在 5~7 min 内,若 K 值不变,则此处曲线变化的原因 是 。 (3)如图 2 表示此反应的反应速率 v 和时间 t 的关系图,各阶段的平衡常 数如表所示。 K1 、 K 2、 K3、 K4 之间的关系为 (用“>”“<”或“=”连接)。 A 的转化率最大的一段时间是 。
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3.速率—温度(压强)图(v-T 或 v-p 图像) 反映正、逆反应速率(或放热、吸热反应的速率)随温度或压强的变化 曲线,用于判断反应的 ΔH 或气体分子数关系,如图 3、图 4 所示。
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4.恒压(温)线 该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α),横坐标 为温度(T)或压强(p),常见类型有如图所示的两种情况。
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解析:(1)由图 1 中曲线变化情况可知:A 和 B 是反应物,C 是生成物,再由 三种物质物质的量的变化值可得到化学计量数。(2)已知反应达到平衡后, 降低温度,A 的转化率将增大,说明正反应是放热反应。在 5~7 min 内,K 值 不变,说明平衡移动不是由温度变化引起的,因此此处改变的条件只能是增 大压强。 (3)根据速率—时间图像分析,t3 时改变的条件是升温,t5 时改变的条 件是使用催化剂,t6 时改变的条件是减压,因此有 K1>K2=K3=K4。由于 t3、t6 时条件的改变均导致化学平衡逆向移动,因此 A 的转化率最大的一段时间 是 t2~t3。 答案:(1)A(g)+2B(g) 2C(g)(不写物质的状态也可) mol· (L· min)-1 (2)增大压强(或缩小容器体积) (3)K1>K2=K3=K4 t2~t3
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2.浓度—时间图(c-t 图像) 此类图像能说明各平衡体系组分(或某一成分)的物质的量浓度在反应 过程中的变化情况。图像中各物质曲线的折点(达平衡)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,如图 1、图 2 所示。
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5.含量—时间—温度(压强)图 此类图像表示的是不同的温度或压强下反应物或生成物的物质的量 (体积)分数或转化率的变化过程,包含达到平衡所需的时间和不同温度(压 强)下的平衡状态的物质的量(体积)分数比较等信息,由图像可以判断 T1、 T2 或 p1、p2 的大小,再据此判断反应的 ΔH 或气体物质分子数关系(是吸热 反应还是放热反应,是气体分子数增大的反应还是缩小的反应 ),如图所示。
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B 图:a.t=0 时,反应由正反应开始;b.t=t1 时,v(正)、v(逆)在改变条件时同 时增大;c.t>t1 时,平衡向逆反应方向移动,随后又达到新的平衡状态。 C 图:a.t=0 时,反应由正反应开始;b.t=t1 时,v(正)、v(逆)在改变条件时同 倍数增大;c.t>t1 时,平衡不移动。 (2)规律总结——v-t 图像的分析和绘制 ①在分析 v-t 图像时,要特别注意两个方面:一是反应速率的变化,即 v(正)、v(逆)是都增大或都减小[条件改变的瞬间 v'(正)、v'(逆)的起点与原 平衡点不重合],还是一个增大(或减小)而另一个不变[条件改变的瞬 间,v'(正)、v'(逆)中不变的那一个起点与原平衡点重合];二是平衡移动的方 向,速率快的速率—时间曲线就在上面,且平衡向该方向移动。 ②画出 v-t 图像的“三段式”:第一步,画出原平衡建立的过程;第二步,依 据条件改变时的速率变化,确定两个起点[是都在上还是都在下,或一个在 上(下)另一个不变];第三步,依据平衡移动方向确定哪条曲线[v(正)或 v(逆)] 在上(下)面,完成图像。