2020-2021学年鲁科版选修4第2章第3节化学反应的速率第3课时学案

第3节化学反响的速率第三课时探究任务，形成图像分析的思维模式，形成识图能力。培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2．掌握各类与化学平衡有关的图像的分析方法，能够迁移应用图像分析思维模型。培养科学探究与创新意识、变化观念与平衡思想的化学核心素养。1．速率—时间图像反响mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n＞p＋q，且ΔH＞0(1)t1时增大反响物的浓度，正反响速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反响速率逐渐增大。(2)t2时升高温度，正反响和逆反响速率均增大，吸热反响的反响速率增大得快。(3)t3时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反响速率和逆反响速率均减小，正反响的反响速率减小得多。(4)t4时使用催化剂，正反响速率和逆反响速率均瞬间增大但仍相等。2．转化率(或含量)—时间图像反响mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n＞p＋q，且ΔH＞0甲乙丙(1)图甲表示压强对反响物转化率的影响，对于气体反响物系数之和大于气体反响产物系数之和的反响，压强越大，反响物的转化率越大。(2)图乙表示温度对反响物转化率的影响，对于吸热反响，温度越高，反响物的转化率越大。(3)图丙表示催化剂对反响物转化率的影响，催化剂只能改变化学反响速率，不能改变反响物的转化率。3．恒压(温)线反响mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，m＋n＞p＋q，且ΔH＞0分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反响的影响。4．特殊类型图像(1)对于化学反响mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如下图，M点前，表示从反响物开始，v(正)>v(逆)；M点为刚到达平衡点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升温，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡左移，故正反响ΔH<0。(2)对于化学反响mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，如下图，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点v(正)>v(逆)；那么L线的右下方(F点)，v(正)<v(逆)。【例题】某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生反响A(g)＋xB(g)2C(g)，到达平衡后，只改变一个反响条件，测得容器中各物质的浓度、反响速率随时间的变化曲线如下图。以下说法正确的选项是()图1图2A.30min时降低温度，40min时升高温度～8min内A的平均反响速率为0.16mol·L－1·min－1C.化学方程式中的x＝1，正反响为吸热反响～40min内该反响的平衡常数值恒为4D[由图1可知，30min时A、B、C的浓度均减小，即此时扩大容器体积，而平衡没有发生移动，故x＝1，A项错误；由图2可知，40min时正、逆反响速率均大于原平衡速率，且v(逆)＞v(正)，故40min时温度升高，且正反响为放热反响，C项错误；0～8min内Δc(A)＝(2.0－1.36)mol·L－1＝0.64mol·L－1，所以v(A)＝eq\f(0.64mol·L－1,8min)＝0.08mol·L－1·min－1，B项错误；20～40min内温度不变，故K＝eq\f(〔2.0mol·L－1〕2,1.0mol·L－1×1.0mol·L－1)＝4，D项正确。]解答化学平衡图像题的四步骤1．T℃时，将6molCO2和8molH2充入2L密闭容器中，发生反响CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，容器中H2的物质的量随时间的变化如图中实线所示，图中虚线表示仅改变某一反响条件时，H2的物质的量随时间的变化，以下说法正确的选项是()A.曲线Ⅱ对应的条件改变是减小压强B.假设曲线Ⅰ对应的条件改变是升温，那么该反响的ΔH>0C.反响开始至a点时v(H2)＝1mol·L－1·min－1D.T℃时，该反响的化学平衡常数为0.125mol－2·L2C[图中曲线Ⅱ对应的反响速率较大，到达平衡所用的时间较短，假设减小压强，反响速率减小，到达平衡所用的时间较长，与图像不符，故A错误；假设该反响的ΔH>0，升高温度，平衡应向正反响方向移动，那么平衡时H2的物质的量应小于T℃时的，与图像不符，故B错误；v(H2)＝eq\f(|Δc〔H2〕|,Δt)＝eq\f(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(6mol－8mol,2L))),1min)＝1mol·L－1·min－1，故C正确；T℃时，到达平衡时，H2的物质的量为2mol，可知参与反响的H2的物质的量为6mol，根据反响CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)可知，平衡时，c(CO2)＝eq\f(6mol－2mol,2L)＝2mol·L－1，c(H2)＝eq\f(2mol,2L)＝1mol·L－1，c(CH3OH)＝eq\f(2mol,2L)＝1mol·L－1，c(H2O)＝eq\f(2mol,2L)＝1mol·L－1，那么K＝eq\f(c〔CH3OH〕·c〔H2O〕,c〔CO2〕·c3〔H2〕)＝eq\f(1mol·L－1×1mol·L－1,2mol·L－1×〔1mol·L－1〕3)＝0.5mol－2·L2，故D错误。]2．恒温密闭容器中发生可逆反响：Z(？)＋W(？)X(g)＋Y(？)ΔH，在t1时刻反响到达平衡，在t2时刻缩小容器容积，t3时刻再次到达平衡状态后不再改变条件。以下有关说法中正确的选项是()和W在该条件下有一种可能为气态B.t1～t2时间段与t3时刻后，两时间段内反响体系中气体的平均摩尔质量不可能相等C.假设该反响的ΔH>0，那么该反响的平衡常数K随温度升高而增大D.假设在该温度下此反响的平衡常数表达式为K＝c(X)，那么t1～t2时间段与t3时刻后的X浓度不相等C[根据图像可知，正反响速率不随反响时间和压强的改变而改变，所以Z和W都不是气体，A错误。结合图像可知，X是气体，Y可能不是气体，也可能是气体。假设Y不为气体，那么反响过程中气体的摩尔质量始终不变，所以t1～t2时间段与t3时刻后，两时间段内反响体系中气体的平均摩尔质量可能相等，B错误。假设该反响的ΔH>0，那么该反响正反响是吸热反响，升高温度平衡右移，平衡常数K增大，C正确。平衡常数只与温度有关，假设该温度下平衡常数表达式为K＝c(X)，说明反响只有X为气体，温度不变，平衡常数不变，即c(X)为定值，所以t1～t2时间段与t3时刻后的X浓度相等，D错误。]3．用CO合成甲醇(CH3OH)的热化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0，按照相同的物质的量投料，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图。以下说法正确的选项是()A.温度：T1＞T2＞T3B.正反响速率：v(a)>v(c)、v(b)>v(d)C.平衡常数：K(a)>K(c)、K(b)＝K(d)D.平均摩尔质量：M(a)<M(c)、M(b)>M(d)C[反响CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)是反响前后气体体积减小的放热反响，在其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热的逆反响方向移动，使反响物CO的平衡转化率减小，故温度：T1＜T2＜T3，A错误。在压强相同时，温度升高，化学反响速率增大，由于温度：T3>T1，故正反响速率：v(a)<v(c)；在温度不变时，增大压强，化学反响速率增大，所以正反响速率：v(b)>v(d)，B错误。正反响放热，升高温度，平衡常数减小；温度不变，平衡常数不变，所以平衡常数：K(a)>K(c)、K(b)＝K(d)，C正确。该反响前后气体的总质量不变，气体的总物质的量减小，升高温度，平衡逆向移动，气体的总物质的量增大，所以气体的平均摩尔质量减小，所以M(a)>M(c)；在温度不变时，增大压强，平衡向气体体积减小的正反响方向移动，气体的总物质的量减小，所以气体的平均摩尔质量增大，M(b)>M(d)，D错误。]探究外界条件对实验室用锌和稀硫酸反响制取H2时反响速率的影响。实验用品：锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导气管、50mL注射器、铁架台、秒表、锌粒、锌粉、1mol·L－1的H2SO4溶液、4mol·L－1的H2SO4溶液、CuSO4溶液、热水。实验要求：测量收集10mLH2所需时间。实验方案：设计如下表。实验编号T/K锌的规格H2SO4溶液的浓度①298锌粒1mol·L－1H2SO4溶液②298锌粒4mol·L－1H2SO4溶液③298锌粉1mol·L－1H2SO4溶液④298锌粒1mol·L－1H2SO4与少量CuSO4混合液⑤348锌粒1mol·L－1H2SO4溶液考前须知：(1)锌粒的质量和外表积力求相同。(2)每次实验取用20mLH2SO4溶液。1．该实验方案主要探究哪些外界条件对化学反响速率的影响？提示：浓度、温度、固体反响物的外表积、Zn－Cu原电池。2．该实验方案中哪一方面最难做到？提示：锌粒的外表积相同。通过本情境素材中对实验室用锌和稀硫酸制氢气反响速率的影响因素的探究，提升了“科学探究与创新意识〞的学科素养。培养了利用“控制变量法〞探究问题的能力。1．T℃时，在2L的密闭容器中，气体X、Y和Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如下图，以下描述正确的选项是()A．容器中发生反响的化学方程式为X(g)＋Y(g)Z(g)B．0～10s内，X表示的平均化学反响速率为0.04mol·L－1·s－1C．使用催化剂只能加快0～10s内的反响速率D．0～4s内的平均反响速率小于0～10s内的平均反响速率B[由题图可知，反响在10s时到达化学平衡，此时X、Y分别减少了0.8mol、0.8mol，Z增加了1.6mol，所以反响的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，A错误；0～10s内，X表示的平均化学反响速率为eq\f(0.8mol,2L×10s)＝0.04mol·L－1·s－1，B正确；使用催化剂不仅加快平衡前的反响速率，平衡后的反响速率也加快，C错误；随着反响的进行，反响物浓度减小，反响速率减小，所以0～4s内的平均反响速率大于0～10s内平均反响速率，D错误。]2．对于到达平衡的可逆反响：X＋YW＋Z，其他条件不变时，增大压强，正、逆反响速率变化的情况如下图。以下对X、Y、W、Z四种物质状态的描述正确的选项是()A．W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体B．X、Y均为气体，W、Z中只有一种为气体C．X、Y或W、Z中均只有一种为气体D．X、Y均为气体，W、Z均为液体或固体B[由图像可知，增大压强，正、逆反响速率都加快，但正反响速率增大的程度大于逆反响速率增大的程度，可见化学平衡向正反响方向移动，即正反响是一个体积缩小的反响。A项，假设W、Z均为气体，X、Y中只有一种为气体，不符合图像；B项，X、Y均为气体，W、Z中只有一种是气体，符合图像；C项，X、Y或W、Z中均只有一种为气体，那么加压平衡不移动，不符合图像；D项，假设反响产物均为液体或固体，那么加压时逆反响速率不发生变化，不符合图像。]3．对于反响N2O4(g)2NO2(g)在温度一定时，平衡体系中NO2的体积分数随压强的变化关系如下图。以下说法正确的选项是()A．A、C两点对应的正反响速率的关系：v(A)>v(C)B．A、B、C、D、E各点对应的状态中，v正<v逆的是E点C．维持p1不变，E→A所需时间为x，维持p2不变，D→C所需时间为y，那么x<yD．使E点从水平方向到达C点，从理论上来讲，可选用的条件是从p1突然加压至p2D[增大压强，正、逆反响速率均增大，C点对应的压强大于A点，所以正反响速率：v(A)<v(C)，A错误；处于曲线上的点为平衡状态，对应的v正＝v逆，E点NO2的体积分数小于相同状况下平衡状态时的体积分数，反响向生成NO2的正反响方向移动，那么此时v正>v逆，D点NO2的体积分数大于平衡状态时的体积分数，反响向消耗NO2的逆反响方向移动，此时v正<v逆，B错误；压强越大，反响速率越大，到达平衡状态时所用的时间越少，所以相同体积分数的NO2参加反响，所用时间：x>y，C错误；从p1突然加压至p2，NO2的体积分数保持不变，刚好到达C点对应的平衡状态，理论上可行，D正确。]4．用Na2FeO4溶液氧化废水中的复原性污染物M，为研究降解效果，设计如下比照实验探究温度、浓度、pH、催化剂对降解速率和效果的影响，实验测得M的浓度与时间的关系如下图：以下说法正确的选项是()A．实验①×10－2mol·L－1·min－1B．假设其他条件相同，实验①②证明升高温度，M的降解速率增大C．假设其他条件相同，实验①③证明pH越大，越有利于M的降解D．实验②④说明M的浓度越小，M的