例谈化学反应速率与化学平衡图象题的考查方式.pdf

中 学 化 学2 0 1 0年第4期 3 3 例 谈 化 学 反 应 速 率 与 化 学 平 衡 图 象 题 的 考 事 方 式 山东大学 2 5 0 0 0 2 邵照宇 化学反应速率的变化 化学平衡的移动都与 反应物的温度 浓度 气体反应物的压强等因素有 关 化学平衡的移动又与反应速率的变化之间有 着密不可分的关系 所有这些都可以用一定形式 的图像来表达 化学反应速率与化学平衡的图象 都是以此为依据来设计的 旨在考查学生对化学 反应速率与化学平衡中的基本概念 基本理论的 掌握程度以及分析 推理 自学和创新能力 在解 答此类问题时 应从以下方面进行综合分析 一是 借助于化学方程式掌握化学反应的特征 二是掌 握化学反应的速率变化与平衡移动的规律 三是 掌握图中符号的含义 图中符号项 目主要包括纵 坐标 横坐标和图象 对图象要弄清楚其起点 拐 点 交点 终点和走 向 即 四点一向 的含义 现归纳如下 一 确定图象的意义 1 确定 图象的物理意义 例 1 在 容积 固 定的4 L密闭容顺 中 反 进行可逆反应 X g 鬟 2 Y g 2 z g 并 孕 达到平 衡 在此 过 程 中 以 y的浓度改变表 示的反应速率 正 图1 逆 与时间 的关系如图 1 如图中阴影部分面 积表示 A 的浓度的减少 B y的物质的量的减少 c y的浓度的减少 D 的物质的量的减少 平衡 物质 的量浓度 1一b 3一b b b 此时平衡常数 c C O 2 c H 2 b 一 c C O c H 0 一 1 一 b 3一 b 解得 b 0 7 5 此时 可 求得 C O g 的转 化 率 为 7 5 H 0 g 的转化率为2 5 这个例子说明 在不改变其他条件时 对 于 C O g H 2 0 g C O g H 2 g 只增力 H 0 g 的量 平衡 向正反 应方 向移 动 但是 H o g 的转化率减小 而 C 0的转化率增大 3 若在上述平衡 1 中再通入 1 m o l C O g 和 1 to o l H O g 假设达到平衡时 C O消耗的物 质的量为 c m o l 由于体积为 1 L 所以物质的量浓 度在数值上等于物质的量 C O g H 2 0 g C O g H g 初始物质的量浓度 2 2 O 0 转化物质的量浓度 一 C C 十C 十 C 平衡物质的量浓度 2一c 2一c c 此时平衡常数 c C O 2 c H 2 c 1 一 c C O c H 0 一 2一 c 2一 c 一 解得 c 1 此时 可求 得 C O g 的转 化 率 为 5 0 H O g 的转化率为 5 0 这个例子说 明 在不改变其他条件时 对于 c o g H 2 0 g C O 2 g H 2 若按原比 例同倍数地增加 C O和H 0 g 平衡向正反应方 向移动 但是 C O和 H 0 g 的转化率不变 以上事例说明 灵活运用化学平衡常数概念 进行教学或研究 对一些平时说不明 理不清的抽 象的化学平衡问题用清晰的数理方法进行分析 这样我们就能有效提高学生创造性地解决化学平 衡问题的能力 使学生的学科综合素质得到新的 更高层次的提升 收稿 日期 2 0 0 9 1 2 0 7 3 4 解析本题要求学生掌握图中阴影部分面积 表示的意义 由图可知纵坐标表示以 y的浓度 改变表示的反应速率 正 逆 横坐标表示 时间 阴影部分面积表示 正 t 一 逆 t 即 l 的消耗浓度与 y的生成浓度之差 也就是 l 的浓度的减少 故选 c 2 确定图象的横 或纵 坐标轴的意义 例 2 在某容积一定的密闭容器 中 可逆反 应 A g B g 寻 一 C g 日 Q 有女 口 图 2 a b 所示的关系曲线 试判断下列对图 b 的说法正确的是 图 2 A P p Y轴表示 A的转化率 B P p Y 轴表示 的体积分数 C P p Y 轴表示混合气体的平均式量 解析由图 a 可知 当压强相同 均为 P 温度为 时达到平衡的时间短 故 T l 且温 度高时 c 越小 即升高温度平衡逆移 正反应为 放热反应 日 Q P 且压 强大时 C 越大 即增大压强平衡正移 正反应为 气体体积缩小的反应 所以 1 由图 b 可知 当压强相同 均为P 随温度升高 Y 减小 当温 度相同时 若 P p 随压强增大 Y增大 若 P P 随压强增大 Y 减小 综合分析可知 该题答案 为 A D 二 确定条件变化 例 3 某密闭容器中发生如下反应 X g 2 Y g 2 Z g A H 0 化学平衡不移动 t 时加入了催化剂 t 时 逆 正 均减小 且 t v A v 逆 化学 平衡逆 移 t 时是减小 压强 t 时 逆 正 均增 大 且A v 化学平衡逆移 t 时是升高温 度 由化学平衡移动原理可知 t 时 的转化率最 低 故本题答案为 A 三 确定反应特点 例 4已知某 可逆 反 应 m A g n B g g C g A H Q 在密闭容器 中进行 图 4中表示在不 同 反应 时 间 t时 温 度 和压强 p与反应物 曰在混 合气体中的百分含量 B 图4 的关 系 曲线 由随线分 析下 列判 断正确 的是 A T 1 p 2 m n q Q P l q Q 0 C T l p 2 n 厅 o D T l P l p 2 n n 0 解析 根据达到平衡的时间长短 可以断 定 压强均为P 时 P 根据 平台 高低 可断定低温有利于 增大 说明逆反应是放热反应 即正反应为吸热 Q 0 高压有利 增大 说明增大压强 平衡逆 移 故 m n 或 0 3 在 9 0 0 K时 X e F X e F X e F 共存 根据可逆反应的 特点 还应有 X e F 存在着 答案为 1 X e 3 F 2 一X e F 6 6 2 随着温度的升高 x e F 6 X e F 4 F 平衡向右移 动 根据温度升高平衡 向吸热反应方向移动的原 理 则该反应的 A H 0 3 X e F X e F X e F 2 Xe F 2 例 9 向一定体积的密闭容器中加入 2 m o t A 0 6 m o l C和一定量的 B三种气体 一定条件 下发生反应 各物质 的量浓度随时间变化如图 9 I 所示 其 中 t t 阶段 C 未画出 图 9 为 t 时刻后改变反应条件 化学反应速率随 时问变化的情况 四个阶段改变的条件均不相同 每个阶段只改变浓度 压强 温度 催化剂中的一 个条件 其中t t 阶段为使用催化剂 请回答下列问题 1 若 t 1 5 m i n 则 t t 阶段以 c物质的 浓度变化表示的反应速率为 m o l L ra i n 一 2 t t 阶段改变的条件为 的起 中 学 化 学2 0 1 0年第 4期 I I I 图 9 始物质的量浓度为 m o l L m i l l 3 t t 阶段保持容器内温度不变 若 A的 物质的量共变化了0 0 1 m o l 而此过程中容器与 外界 的热交换总量 为 o k J 写 出此 温度下 该反应 的热化学方程式 解析本题是一道运用浓度 一时间图象与速 率 一时间图象来确定化学方程式 条件改变和反 应物的起始浓度的综合题 因图9 I I 为t 时刻 后改变不同反应条件 化学反应速率随时间变化 的情况 其中 t 一 t 阶段为使用催化剂 根据正 逆反应速率变化与化学平衡的移动情况可推断 t 2 一 t 3 阶段和 t 一t 阶段平衡发生 了移动 t 一t 5 阶段平衡没有移动 由于改变浓度 温度化学平 衡一定移动 而改变压强 对于反应前后气体体积 不变的可逆反应 平衡不移动 利用三步分析法 一 看反应速率是增大还是减小 二看 的 相对大小 三看化学平衡移动 的方 向 由图可知 t t 阶段为改变浓度 t t 阶段为升高温度 且化学平衡正移 故该反应的正反应 为吸热反应 t t 阶段为改变压强 且改变压强平衡不移动 故该反应为反应前后气体体积不变的反应 由图 I 可 知 t 时刻达 到平衡 c A 消耗 0 2 m o l L c C 增加 了 0 3 m o l L 只有 当 c B 消耗 0 1 m o l L 时 才满 足该