2013届高三化学一轮复习 第7章 化学反应速率与化学平衡教案

用心 爱心 专心1 第七章第七章 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡 复习目标 复习目标 1 掌握化学反应速率的基本概念 大小比较及简单计算 2 了解影响化学反应速率的因素 能够从理论上进行解释 3 掌握化学平衡的概念 影响化学平衡移动的因素 4 掌握平衡图像 能够运用图像解决相关问题 5 了解等效平衡思想 能够运用于解题 基础知识 基础知识 化学反应速率及影响因素化学反应速率及影响因素 一 化学反应速率一 化学反应速率 1 化学反应速率的表示方法 通常用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加 来表示化学反应速率 2 表达式 c v t 3 单位 mol L s mol L 1 S 1 mol L min mol L h 等 4 意义 衡量化学反应进行的快慢程度 5 特点 1 同一化学反应用不同物质浓度的改变量表示 速率 数值可能不同 但表示意义相同 因此 在表示化学反应速率时 必须注明是以哪种物质作标准的 2 对于任一化学反应 aA bB cC dD 可用 A B C D 表示其速率 则有 A B C D a b c d 即化学反应速率之比等于化学方程式中各物 质的系数之比 还可等于其学其浓度变化之比或物质的量变化之比 注意 一般来说 化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢 因此 某一段时间内的反应速 率 实际是一段时间内的平均速率 而不是指瞬时速率 固体或纯液体 不是溶液 其浓度可视为常数 因此不用固体或纯液体表示化学反 应速率 例 1 6 6 化学反应速率大小的比较 1 同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同 但比较反应速率的快慢不能只看 数值的大小 而要通过转化换算成同一物质表示 再比较数值的大小 2 比较化学反应速率与化学计量数的比值 即比较与 若 v A a v B b 则 A 表示的反应速率比 B 大 v Av B ab 用心 爱心 专心2 3 注意反应速率单位的一致性 4 注意外界条件对化学反应速率的影响规律 例 2 二 影响反应速率的因素二 影响反应速率的因素 1 有效碰撞理论 1 有效碰撞 反应物分子间能发生反应的碰撞 发生条件 发生碰撞的分子具有较高的能量 分子在一定的方向上发生碰撞 2 活化分子 化学反应中 能量较高 有可能发生 有效碰撞的分子 3 活化能 活化分子的平均能量与所有分子的 平均能量之差 用 Ea 表示 其单位为 kJ mol 活化能越大 反应越难进行 2 影响化学反应速率的因素 内因内因 反应物的性质是反应速率大小的决定因素 外因外因 主要因素有浓度 温度 压强 催化剂等 1 浓度 其它条件不变时 增大反应物浓度 化学反应速率加快 2 温度 其它条件不变时 升高温度 化学反应速率加快 一般来说 温度每升高 10 反应速率增大为原来的 2 4 倍 3 压强 其它条件不变时 增大压强 对于有气体物质参加的化学反应 反应速率 加快 4 催化剂 使用正催化剂 能加快反应速率 未特别指明时 均指正催化剂 解释 解释 解释化学反应速率快慢的链条思维 活化能 活化分子 有效碰撞 化学反应速率 单位体积内影响 外因分子总数活化分子数活化分子百分数 有效碰撞次数化学反应速率 增大反应物浓度增加增加不变增加加快 用心 爱心 专心3 增大压强增加增加不变增加加快 升高温度不变增加增大增加加快 使用催化剂不变增加增大增加加快 例 3 化学反应的限度化学反应的限度 一 化学平衡一 化学平衡 1 可逆反应 在相同条件下同时向正 反两个方向进行的反应称为可逆反应 在可逆反应 中使用 2 化学平衡状态 1 概念 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时 正反应速率和逆反应速率相等 反 应物和生成物的浓度不再发生变化 这种状态称为化学平衡状态 简称化学平衡 2 特征 逆 化学平衡研究的对象是可逆反应 等 V 正 V 逆 0 动 化学平衡是动态平衡 虽然 V 正 V 逆 但正 逆反应仍在进行 定 反应物和生成物的浓度保持一定 变 外界条件改变 平衡也随之改变 3 化学平衡状态的判断 标志 1 本质标志 v 正 v 逆 0 对于某一可逆反应来说 正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应 生成该反应物的速率 2 等价标志 1 全是气体参加的体积可变反应 体系的压强不随时间而变化 例如 N2 3H22NH3 2 体系中各组分的物质的量浓度或体积分数 物质的量分数保持不变 3 全是气体参加的体积可变反应 体系的平均相对分子质量不随时间变化 例如 2SO2 g O2 g 2SO3 g 4 对同一物质而言 断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等 5 对于有颜色物质参加或生成的可逆反应 体系的颜色不再随时间而变化 如 2NO2 g N2O4 g 6 体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化 例 4 二 化学平衡常数与转化率二 化学平衡常数与转化率 1 概念 对于一定条件下的可逆反应 aA bBcC dD 达到化学平衡时 生成物 用心 爱心 专心4 浓度的乘幂的乘积与反应物浓度的乘幂的乘积之比为一常数 记作Kc 称为化学平衡常数 浓度平衡常数 2 数学表达式 Kc cc C cd D ca A cb B 如果反应物和生成物均为气体 当达到化学平衡时 将由各物质平衡分压算得的平衡 常数称为压强平衡常数 即 KP Pc C Pd D Pa A Pb B 浓度平衡常数和压强平衡常数均称为化学平衡常数 3 意义 平衡常数的大小化学反应可能进行的程度 即反应限度 平衡常数的数值越 大 说明反应进行得越完全 4 影响因素 只与温度有关 而与浓度无关 5 平衡转化率 对于可逆反应 aA bB cC dD 反应物 A 的平衡转化率可以表示为 A 100 c0 A A c0 A 例 5 三 化学平衡移动三 化学平衡移动 1 概念 达到平衡状态的反应在条件改变后 平衡状态 被破坏的过程 2 过程 3 平衡移动方向与反应速率的关系 1 v正 v逆 平衡向正反应方向移动 2 v正 v逆 平衡不移动 3 v正v 逆 正向 移动 增大 压强 或升 高温 度 v 正 v 逆 均增大 且 v 逆 v 正 逆向 移动 减小 反应 物的 浓度 v 正 v 逆 均减小 且 v 逆 v 正 逆向 移动 正反应方 向为气体 体积增大 的放热反 应 减小 压强 或降 低温 度 v 正 v 逆 均减小 且 v 正 v 逆 正向 移动 增大 生成 物的 浓度 v 正 v 逆 均增大 且 v 逆 v 正 逆向 移动 正催 化剂 或增 大压 强 v 正 v 逆 同等倍数 增大 平衡 不移 动 减小 生成 物的 浓度 v 正 v 逆 均减小 且 v 正 v 逆 正向 移动 任意平衡 或反应前 后气体化 学计量数 和相等的 平衡 负催 化剂 或 减小 压强 v 正 v 逆 同等倍数 减小 2 从化学平衡常数判断 Q cc C cd D ca A cb B 若Q K 化学平衡正向 向右 移动 若Q K 化学平衡逆向 向左 移动 3 勒夏特列原理 1 内容 如果改变影响平衡的条件之一 如 温度 浓度或压强 平衡将向着能够减弱这 种改变的方向移动 2 适用 该原理适用于化学平衡 溶解平衡 电离平衡 水解平衡等动态平衡 这种减弱并不能消除外界条件的变化 指点迷津 应用勒夏特列原理时要注意不能走入误区 用心 爱心 专心6 1 是否真的改变了影响化学平衡的条件 例如 A 改变化学平衡体系中固体或纯液体的物质的量时 并未改变影响化学平衡的条件 B 即使有气体存在的化学平衡体系 恒温 恒容下充入惰性气体 也未改变影响化 学平衡的条件 2 可逆反应是否存在能够减弱某项条件改变的反应方向 例如对 mA g nB g pC g qD g m n p q 型的可逆反应 它无气体体积扩大或缩小的反应方向 即使是改变压强 化学平衡也不移动 4 平衡移动的应用 判状态 由压强的改变 根据平衡移动的方向 可以判断反应物或生成物的状态 判系数 由压强的改变 根据平衡移动的方向 可以判断方程式中某气体物质的计 量数或反应物和生成物之间的计量数的大小关系 判 H 由温度的改变 根据化学平衡移动的方向 可以判断正反应或逆反应是吸 热反应或放热反应 判转化率 根据条件改变对化学平衡的影响 可以判断达到新平衡时某反应物转化率 的提高或降低以及平衡体系中某组分百分含量的变化 调控反应 根据影响化学反应速率和平衡的条件以及化学平衡移动原理 可调控工 业反应使之效益最大化 例 6 7 8 9 例题精讲 例题精讲 例 1 20102010 福建卷 福建卷 1212 化合物 Bilirubin 在一定波长 的光照射下发生分解反应 反应物尝试随反应时间变化如右 图所示 计算反应 4 8 min 间的平均反应速率和推测反应 16 min 反应物的浓度 结果应是 A 2 5 mol L 1和 2 0 mol L 1 B 2 5 mol L 1和 2 5 mol L 1 C 3 0 mol L 1和 3 0 mol L 1 D 2 0 mol L 1和 3 0 mol L 1 解析 本题考察化学反应速率的计算 第 8 秒与第 4 秒时 反应物浓度差 C 为 10umol L 1 min 1 t 为 4 秒 所以在 4 8min 间的平均反应速率 为 2 5 umol L 1 min 1 可以排除 CD 两个答案 图中从 0min 开始到 8min 反应物浓度减 低了 4 倍 根据这一幅度 可以推测从第 8min 到第 16 分也降低 4 倍 即由 10umol L 1 min 1降低到 2 5 umol L 1 min 1 因此推测第 16min 反应物的浓度为 2 5 umol L 1 所以可以排除 A 而选 B 答案 B 例 2 反应 A 3B 2C 2D 在四种不同情况下的反应速率分别为 用心 爱心 专心7 v A 0 15 mol L 1 s 1 v B 0 6 mol L 1 s 1 v C 1 2 mol L 1 min 1 v D 0 45 mol L 1 s 1 其中 反应进行得最快的是 A B C D 解析 据 v A 0 15 mol L s 中 v A v B 0 2 mol L s 中 v A v C 0 2 mol L s 中 v A v D 0 225 mol L s 故反应最快的为 答案 D 例 3 20102010 全国卷全国卷 1 1 2727 15 分 在溶液中 反应 A 2BC 分别在三种不同实验条 件下进行 它们的起始浓度均为 c A 0 100mol L c b 0 200mol l 及 c c 0mol L 反 应物 A 的浓度随时间的变化如下图所示 请回答下列问题 1 与 比较 和 分别仅改变一种反应条件 所改变的条件和判断的理由是 2 实验 平衡时 B 的转化率为 实验 平衡时 C 的浓度为 3 该反应的 0 判断其理由是 H 4 该反应进行到 4 0min 时的平均反应速度率 实验 实验 B v C v 解析 1 使用了 正 催化剂 理由 因为从图像可看出 两者最终的平衡浓度相 同 即最终的平衡状态相同 而 比 所需要的时间短 显然反应速率加快了 故由影响 反应速率和影响平衡的因素可知是加入 正 催化剂 升高温度 理由 因为该反应是 在溶液中进行的反应 所以不可能是改变压强引起速率的改变 又由于各物质起始浓度相 同 故不可能是改变浓度影响反应速率 再由于 和 相比达平衡所需时间短 平衡时浓 度更小 故不可能是改用催化剂 而只能是升高温度来影响反应速率的 2 不妨令溶液为 1L 则 中达平衡时 A 转化了 0 04mol 由反应计量数可知 B 转化 了 0 08mol 所以 B 转化率为 同样在 中 A 转化了 0 06mol 则 0 40 100 200 0 08 0 生成 C 为 0 06mol 体积不变 即平衡时 C c 0 06mol L 用心 爱心 专心8 3 0 理由 由 和 进行对比可知升高温度后 A 的平衡浓度减小 即 A 的转H 化率升高 平衡向正方向移动 而升温是向吸热的方向移动 所以正反应是吸热反应 0H 4 从图上读数 进行到 4 0min 时 实验 的 A 的浓度为 0 072mol L 则 C A 0 10 0 072 0 028mol L 1 min 007 0 min0 4 028 0 Lmol Lmol tACA 2 0 014mol L min 1 进行到 4 0mi 实验 的 A 的浓度为 0 064mol L C A B vA 0 10 0 064 0 036mol L 1 min 009 0 min0 4 036 0 Lmol Lmol tACA 0 0089mol L min 1 C vA 答案 1 加催化剂 达到平衡的时间缩短 平衡时 A 的浓度未变 温度升高 达到平衡的时间缩短 平衡时 A 的浓度减小 2 40 或 0 4 0 06mol L 3 升高温度向正方向移动 故该反应是吸热 反应 4 0 014mol L min 1 0 008mol L min 1 命题意图 考查基本理论中的化学反应速率化学平衡部分 一些具体考点是 易通过图 像分析比较得出影响化学反应速率和化学平衡的具体因素 如 浓度 压强 温度 催化 剂等 反应速率的计算 平衡转化率的计算 平衡浓度的计算 的判断 以及计算能H 力 分析能力 观察能力和文字表述能力等的全方位考查 例 4 H2 g I2 g 2HI g 已经达到平衡状态的标志是 c H2 c I2 c HI 时 c H2 c I2 c HI 1 1 2 时 c H2 c I2 c HI 不再随时间而改变 单位时间内生成 n mol H2的同时生成 2n mol HI 单位时间内生成 n mol H2的同时生成 n mol I2 反应速率 v H2 v I2 v HI 一个 H H 键断裂的同时有两个 H I 键断裂 温度和体积一定时 容器内压强不再变化 温度和体积一定时 混合气体的颜色不再变化 温度和压强一定时 混合气体的密度不再变化 条件一定 混合气体的平均相对分子质量不再变化 导航导航 此题从多个角度分析平衡态或不平衡态各种相关物理量的变化情况 有助于加 深对平衡特点的理解 能否作为判断平衡的标志就看能否直接或间接的体现 v 正 v 逆或 各物质的浓度及百分含量不变 答案 例 6 20102010 天津卷 天津卷 1010 14 分 二甲醚是一 种重要的清洁燃料 也可替代氟利昂作制 用心 爱心 专心9 冷剂等 对臭氧层无破坏作用 工业上可利用煤的气化产物 水煤气 合成二甲醚 请回答下列问题 煤的气化的主要化学反应方程式为 煤的气化过程中产生的有害气体 H2S 用 Na2CO3溶液吸收 生成两种酸式盐 该反应 的化学方程式为 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下 2H2 g CO g CH3OH g H 90 8 kJ mol 1 2CH3OH g CH3OCH3 g H2O g H 23 5 kJ mol 1 CO g H2O g CO2 g H2 g H 41 3 kJ mol 1 总反应 3H2 g 3CO g CH3OCH3 g CO2 g 的 H 一定条件下的密闭容器中 该总反应达到平衡 要提高 CO 的转化率 可以采取的措施 是 填字母代号 a 高温高压 b 加入催化剂 c 减少 CO2的浓度 d 增加 CO 的浓度 e 分离出二甲醚 已知反应 2CH3OH g CH3OCH3 g H2O g 某温度下的平衡常数为 400 此 温度下 在密闭容器中加入 CH3OH 反应到某时刻测得各组分的浓度如下 物质 CH3OHCH3OCH3H2O 浓度 mol L 1 0 440 60 6 比较此时正 逆反应速率的大小 v正 v逆 填 0 请回答下列问题 1 在某温度下 反应物的起始浓度分别为 c M 1 mol L c N 2 4 mol L 达到 平衡后 M 的转化率为 60 此时 N 的转化率为 该反应的平衡常数 K 2 若反应温度升高 M 的转化率 填 增大 减小 或 不变 平衡常数 K 3 若反应温度不变 反应物的起始浓度分别为 c M 4 mol L c N a mol L 达到平衡后 c P 2 mol L a 4 若反应温度不变 反应物的起始浓度为 c M c N b mol L 达到平衡后 M 的转化率为 解析 1 M g N g P g Q g 始态 1 mol L 2 4 mol L 0 0 变化量 1 mol L 60 0 6 因此 N 的转化率为 25 2 由于该反应的 H 0 即该反应为吸热反应 因此升高温度 平衡右移 M 的转化率 增大 3 根据 1 可求出各平衡浓度 用心 爱心 专心11 c M 0 4 mol L c N 1 8 mol L c P 0 6 mol L c Q 0 6 mol L 因此化学平衡常数 K 0 5 由于温度不变 因此 K 不变 达到平衡后 c P 2 mol L c Q 2 mol L c M 2 mol L c N a 2 mol L 解得 a 6 4 设 M 的转化率为 x 则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为 c M b 1 x mol L c N b 1 x mol L c P bx mol L c Q bx mol L 解得 x 41 答案 1 25 2 增大 3 6 4 41 化学反应的方向及判据化学反应的方向及判据 一 焓判据一 焓判据 1 多数能自发进行的化学反应是放热反应 如氢氧化亚铁的水溶液在空气中被氧化为氢 氧化铁的反应是自发的 其 H 298K 444 3kJ mol 1 2 部分吸热反应也能自发进行 如 NH4HCO3 s CH3COOH aq CH3COONH4 aq CO2 g H2O l 其 H 298K 37 30kJ mol 1 3 有一些吸热反应在常温下不能自发进行 在较高温度下则能自发进行 如碳酸钙的分 解 研究表明 对于化学反应而言 绝大多数放热反应都能自发进行 且反应放出的热量 越多 体系能量降低得也越多 反应越进行得越完全 可见 反应的焓变是制约化学反应 能否自发进行的因素之一 但是 反应焓变不是决定反应能否自发进行的唯一依据反应焓变不是决定反应能否自发进行的唯一依据 二 熵判据二 熵判据 1 熵 描述大量粒子混乱度的物理量 符号为 S 单位 J mol 1 K 1 熵值越大 体 系的混乱度越大 S g S l S s 2 化学反应的熵变 S 反应产物的总熵与反应物总熵之差 3 反应熵变与反应方向的关系 多数熵增加的反应在常温常压下均可自发进行 产生气体的反应 气体物质的量增 加的反应 熵变都是正值 为熵增加反应 有些熵增加的反应在常温下不能自发进行 但在较高温度下则可自发进行 如碳酸 钙的分解 个别熵减少的反应 在一定条件下也可自发进行 如铝热反应的 S 133 8 J mol 1 K 1 在点燃的条件下即可自发进行 P Q 1 M N 1 1 2 ccbx bx K ccbxbx 用心 爱心 专心12 y x 化学反应的化学反应的 S S 越大 越有利于反应越大 越有利于反应自发进行自发进行 但不是唯一判据 但不是唯一判据 三 综合判据三 综合判据 吉布斯自由能判据吉布斯自由能判据 在温度 压强一定的条件下 化学反应的方向的判据为 G H T S 0 反应能自发进行 G H T S 0 反应达到平衡状态 G H T S 0 反应不能自发进行 四象限法 判断化学反应的方向 在二维平面内建立坐标系 第 象限的符号为 第 象限的符号为 第 象限的符号为 第 象限的符号为 借肋于数学坐标系四个象 限的符号 联系焓变与熵变对反应方向的共同影响 可以从热力学的角度快速判断化学反 应的方向 反应放热和熵增加都有利于反应自发进行 该判据指出的是化学反应自发进行 的趋势 四 应用四 应用 第 象限符号为 S 0 H 0 时化学反应的方向 高温下反应自发 进行 例 石灰石的分解反应为 CaCO3 s CaO s CO2 g 其 H 298K 178 2kJ mol S 298K 169 6J mol 1 K 1 试根据以上数据判断该反应在常温下是否自发进行 其分解温度是多少 解析 H S 178 2kJ mol 298 10 3 169 6kJ mol 1 K 1 128kJ mol 1 0 298K 时 反应不能自发进行 即常温下该反应不能自发进行 由于该反应是吸热的熵增加反应 升高温度可使 H S 0 假设反应焓变和熵变 不随温度变化而变化 据 H S 0 可知 H S 178 2kJ mol 10 3 169 6kJ mol 1 K 1 1051K 即温度高于 778 时反应可自发进行 第 象限符号为 S 0 H 0 时化学反应的方向 所有温度下反应 均能自发进行 S 0 H 0 所有温度下反 应均不能自发 进行 S 0 H 0 所有温度下均 可自发进行 S 0 H 0 高温下反应自 发进行 S 0 H 0 低温下反应自 发进行 用心 爱心 专心13 例 已知双氧水 水在 298 100kPa 时的标准摩尔生成焓的数据如下 试由以上数据计算双氧水发生分解反应的热效应 若双氧水发生分解反应生成液态水和氧气时 其 S 57 16J mol 1 K 1 试判断该反应在常温下能否自发进行 若温度达到 2000 时 反应能否自发进行 解析 1 根据 H H 产 H 反 得 H 2 258 8kJ mol 0 2 191 2kJ mol 135 2kJ mol 2 在 298 时 H S 135 2kJ mol 298K 10 3 57 16kJ mol 1 K 1 152 23 kJ mol 0 该反应在常温下可自发进行 温度达到 2000 且假定焓变和熵变不随温度变化而变化 H S 135 2kJ mol 2000K 10 3 57 16kJ mol 1 K 1 2495 2kJ mol 0 故 S 0 H 0 时 仅从符号上进行分析 无论温度如何变化 恒有 H S 0 故化学反应的方向 所有温度下反应均能自发进行 第 象限符号为 S 0 H 0 时化学反应的方向 低温下反应可以 自发进行 例 常温下氢氧化亚铁与空气中的氧气及水有可能发生反应 即 Fe OH 2 s 2H2O l O2 g 4Fe OH 3 s 已知该反应在 时的 H 444 3 kJ mol S 280 1 J mol 1 K 1 试问该反应在常温下是否自发进行 解析 根据 H S 444 3 kJ mol 1 298 10 3 280 1 kJ mol 1 K 1 360 83 kJ mol 0 故 298 时反应可自发进行 由于焓变和熵变的作用相反 且二者相差悬殊 焓变对反应的方向起决定性作用 故 反应可自发进行 假定温度达到 2000 则 H T S 444 3 kJ mol 1 2000 10 3 280 1 kJ mol 1 K 1 115 9kJ mol 0 反应不能自发行 即高温下反应不能自发进行 第 象限符号为 S 0 H 0 时化 学反应的方向 所有温度下反应均不能自发进行 例 CO g C s 石墨 O2 g 其 H 110 5 1 2 kJ mol S 89 36J mol 1 K 1 试判断该反应在 298 和 2000 时反应是否自发进行 解析 298 时 H S 110 5 kJ mol 298 10 3 89 36kJ mol 1 K 1 物 质 fH kJ mol m H2O l 258 8 H2O2 l 191 2 O2 g 0 用心 爱心 专心14 137 13 kJ mol 0 故 时反应不能自发进行 2000 时 H S 110 5 kJ mol 1 2000 10 3 89 36kJ mol 1 K 1 289 22kJ mol 0 故 2000 时 反应也不能自发进行 事实上 S 0 H 0 时 仅从符号上进行分析 无论温度如何变化 恒有 H S 故化学反应的方向 所有温度下反应均不能自发进行 从以上四个象限的情况来看 交叉象限的情况相反相成 第 象限 高温下反应自发 进行 和第 象限 低温下反应自发进行 相反相成 第 象限 所有温度下均可自发进 行 和第 象限 所有温度下反应均不能自发进行 相反相成 分析化学反应的方向的热 力学判据是 H T S 0 而这个判据是温度 压强一定的条件下反应自发进行的趋势 并不能说明反应能否实际发生 因为反应能否实际发生还涉及动力学问题 化学反应速率 化学平衡图像问题化学反应速率 化学平衡图像问题 一 对于化学反应速率的有关图像问题 可按以下的方法进行分析一 对于化学反应速率的有关图像问题 可按以下的方法进行分析 1 认清坐标系 搞清纵 横坐标所代表的意义 并与有关的原理挂钩 2 看清起点 分清反应物 生成物 浓度减小的是反应物 浓度增大的是生成物 一般生 成物多数以原点为起点 3 抓住变化趋势 分清正 逆反应 吸 放热反应 升高温度时 v 吸 v 放 在速率 一时间图上 要注意看清曲线是连续的还是跳跃的 分清渐变和突变 大变和小变 例如 升高温度时 v 吸 大增 v 放 小增 增大反应物浓度时 v 正 突变 v 逆 渐变 4 注意终点 例如在浓度一时间图上 一定要看清终点时反应物的消耗量 生成物的增加 量 并结合有关原理进行推理判断 1 1 浓度 浓度 时间图时间图 此类图象能说明各平衡体系组分 或某一成分 在反应过程中的变化 情况 解题时要注意各物质曲线的折点 达平衡时刻 各物质浓度变化 的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况 例例 1 1 图 2 表示 800 时 A B C 三种气体物质的浓度随时间的变化情况 t1 是到达平衡状态的时间 试回答 1 该反应的反应物是 2 反应物的转化率是 3 该反应的化学方程式为 解析 起始时 A 的浓度为 2 0mol L B C 的浓度为 0 随着时间的推 移 A 的浓度降低为 1 2mol L C 的浓度升高为 1 2mol L B 的浓度升高为 0 4mol L t1 时刻后各物质浓度不再变化 说明反应已达平衡 得出 A 为反应物 B C 为 产物 它们浓度变化的差值之比为化学方程式中各物质的化学计量数之比 故正确答案为 1 A 2 40 3 2A B C 2 2 速率 速率 时间的曲线 求浓度时间的曲线 求浓度 例 2 在容积固定为 2L 的密闭容器中 充入 X Y 气体各 2mol 发生可 逆反应 X g 2Y g 2Z g 并达平衡 以 Y 的浓度改变表示的反应 速度 V正 V逆与时间 t 的关系如图所示 则 Y 的平衡浓度表达式正确的是 式中 S 是对应区域的面积 解析 根据 v t 曲线计算反应物的平衡浓度 初看题目似乎无从下手 用心 爱心 专心15 若静心思考 从定义出发 Y 减少的浓度 cY Vt 随着反应进行 逆反应同时生成部分 Y 因此 Y 的平衡浓度为初始浓度与消耗浓度之差 瞬时速率与时间的乘积即为微小矩形的 面积 累积计算则 Y 减少的浓度表示为 Saobd Y 增加的浓度表示为 Sobd 则 Y 的平衡浓度 表示为 1 Saobd Sobd 1 Saob 故选 B 二 对于化学平衡的有关图像问题 可按以下的方法进行分析 二 对于化学平衡的有关图像问题 可按以下的方法进行分析 1 认清坐标系 搞清纵 横坐标所代表的意义 并与勒夏特列原理挂钩 2 紧扣可逆反应的特征 看清正反应方向是吸热还是放热 体积增大还是减小 不变 有无固体 纯液体物质参加或生成等 3 看清速率的变化及变化量的大小 在条件与变化之间搭桥 4 看清起点 拐点 终点 看清曲线的变化趋势 5 先拐先平 例如 在转化率一时间图上 先出现拐点的曲线先达到平衡 此时逆向 推理可得该变化的温度高 浓度大 压强高 6 定一议二 当图象中有三个量时 先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系 1 1 以以 v tv t 图像描述化学平衡移动的本质图像描述化学平衡移动的本质 例 3 已知合成氨的反应为 N2 3H22NH3 92 4KJ 在一定条件下达到化学平衡 现 升高温度使平衡发生移动 下列图像中能正确描述正 逆反应速率 v 变化的是 解析 此题易误选 D 以为逆反应速率升高了正反应速率必然降低 其实升高温度放热 吸热方向的反应速率都增大 但吸热反应增大的幅度大 因此平衡向吸热反应方向移动 合成氨的正反应为放热反应 应选 C 图 A 和图 B 分别是加压 增加反应物浓度后速率的 变化情况 2 2 以物质的量 浓度 时间 以物质的量 浓度 时间 n c tn c t 图像描述可逆反应达平衡的过程 图像描述可逆反应达平衡的过程 例 4 在一定温度下 容器内某一反应中 M N 的物质的量 n 随反应 时间 t 变化的曲线如图所示 下列表述中正确的是 A 反应的化学方程式为 2MN B t2时 正 逆 达到平衡 C t3时 正 逆 D t1时 浓度 cN 2cM 解析 解题关键是抓住起点和 t1 t2 t3等特殊点 在 0 到 t2时间 内 或选取 0 到 t3之间的任一点 nN从 8mol 到 4mol 减少了 4mol nM从 2mol 到 4mol 增大 了 2mol 因此 N 为反应物 方程式为 2NM 从反应趋势看 N 没有完全转化为 M 故为可逆反应 t2时 nN nM 瞬时浓度也相等 但浓度变化 c 并不相等 实际是 正 逆 t3时 nN nM不再改变 达到了平衡状态 正 逆 t1时 nN 2nM 体积相同 c 与 n 成正比 因此只有选项 D 正确 3 3 以以 c tc t 图像描述等效平图像描述等效平衡过程衡过程 例 5 在 425 时 1L 密闭容器中进行反应 H2 g I2 g 2HI g 以不同的方 式加入反应物或生成物均达到平衡 如下图 用心 爱心 专心16 1 将图示 3 种情况的反应物 生成物的初始浓度和平衡浓度填入表格 2 以上 3 种情况达到化学平衡是否为同一平衡状态 由图中的事实可以说明化学平衡具 有哪些特征 3 等温 等容情况下 等效平衡的条件是什么 解析 1 将图像信息转化为数据信息是处理信息的基本能力 填表如下所示 2 达平衡时反应物和生成物浓度完全相同 故为同一平衡状态 在一定条件下达到 平衡后 正 逆反应速率 平衡混合物中各物质的浓度保持不变 3 等温 等容时 将生成物 或反应物 折算为同一侧的量完全相同时 即为等效 平衡 4 4 以物质的量 转化率 时间 以物质的量 转化率 时间 n R tn R t 图像描述温度或压强对平衡移动的影响 图像描述温度或压强对平衡移动的影响 例 6 反应 2X g Y g 2Z g Q 在不同温度 T1和 T2 及压强 P1和 P2 下 产物 Z 的物质的量 nZ与反应时间 t 的关系如图所示 下述判 断正确的是 A T1 T2 P1 P2 B T1P2 C T1 T2 P1 P2 D T1 T2 P1P2 若从纵坐标 nZ来分析 P1 P2 nZ增大 平衡向正向移动 对照 反应特征 气体体积减小 可知 P1 P2 同理 压强相同时 下面 2 条曲线 温度越高反 应速率越快 达到化学平衡的时间越短 故 T1 T2 或从 nZ来分析 T