高二化学（人教版）导学案选择性必修一第二章第二节第6课时化学反应速率与化学平衡图像（拓展课）

第6课时化学反应速率与化学平衡图像(拓展课)一、单一变量的平衡图像以mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)ΔH=QkJ·mol−1.“转化率—时间”的四种图像p一定时,ΔH<0T一定时,m+n>p+qT一定时,m+n<p+qT一定时,m+n=p+q[微点拨]纵坐标也可以是某组分的含量。2.解答这类图像题应遵循的原则和方法“先拐先平,数值大”原则分析反应由开始(起始物质的量相同时)至达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。①若为温度变化引起,温度较高时,反应达平衡所需时间短。如甲图500℃先达平衡。②若为压强变化引起,压强较大时,反应达平衡所需时间短。如乙、丙、丁图1.01×107Pa先达平衡掌握图像中反应规律的判断方法①图甲中,升高温度,A的转化率降低,平衡逆向移动,正反应为放热反应。②图乙中,增大压强,A的转化率升高,平衡正向移动,则正反应为气体体积减小的反应。③若纵坐标表示A的百分含量,则甲中正反应为吸热反应,乙中正反应为气体体积增大的反应[例1]已知:4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)ΔH=1025kJ·mol1,若反应起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是()听课记录:[题点多维训练]1.(2025·西安期中检测)对于可逆反应mA(g)+nB(s)⇌pC(g)+qD(g)反应过程中,其他条件不变时,产物D的质量分数D%与温度T或压强p的关系如图所示,下列说法正确的是()A.化学方程式中化学计量数m+n<p+qB.降温,化学平衡向正反应方向移动C.使用催化剂可使平衡时的D%有所增加D.该反应的ΔH>02.以下图像对应的叙述正确的是()A.图甲:A的平衡转化率为50%B.图乙:t1时刻改变的条件只能是加入催化剂C.图丙:对图中反应升高温度,该反应平衡常数减小D.图丁:该正向反应在任何温度下都能自发进行二、多种变量的平衡图像1.“A的转化率(或C的含量)—温度—压强”的四种图像以mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)ΔH=QkJm+n>p+q,ΔH>0m+n<p+q,ΔH<0m+n>p+q,ΔH<0m+n<p+q,ΔH>02.解答这类图像题时应运用“定一议二”法相同温度下不同压强由反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图甲中任取一条温度曲线研究,压强增大,A的转化率增大,平衡正向移动,正反应为气体体积减小的反应,图丙中任取横坐标一点作横坐标垂直线,也能得出相同结论相同压强下不同温度由反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应。如图丙中任取一条压强曲线研究,温度升高,A的转化率减小,平衡逆向移动,正反应为放热反应,图乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线,也能得出相同结论[例2]乙烯气相直接水合反应制备乙醇:C2H4(g)+H2O(g)⇌C2H5OH(g)。乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如下[起始时,n(H2O)=n(C2H4)=1mol,容器体积为1L]。下列分析不正确的是()A.乙烯气相直接水合反应的ΔH<0B.图中压强的大小关系为p1<p2<p3C.图中a点对应的平衡常数K=1D.达到平衡状态a、b所需要的时间:a>b听课记录:[题点多维训练]1.已知反应A(g)+2B(g)⇌C(g)ΔH<0。在体积可变的密闭容器中,按n(A)∶n(B)=1∶1充入反应物进行反应,A的平衡转化率与温度、压强关系如图所示。下列说法正确的是()A.温度:T1>T2>T3B.平均摩尔质量:M(a)>M(c),M(b)>M(d)C.a点的分压平衡常数Kp=89pD.d点:v正(A)=2v逆(B)2.(2025·合肥高二期末)已知制备光气COCl2的反应为CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g)ΔH<0,将等物质的量的CO(g)和Cl2(g)充入密闭容器中,平衡体系中,平衡时混合物的平均摩尔质量MM=m总n总在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A.温度:T1<T2B.平衡常数:Ka=Kb<KcC.Cl2的平衡转化率:c>b>aD.b点时,若M=66g·mol1,则CO的平衡转化率为50%三、特殊图像(1)对于反应aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)ΔH<0,M点前,表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程,则v正>v逆,M点为平衡点,M点后为平衡受温度的影响情况。(2)如图所示曲线是其他条件不变时,某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点,表示v正>v逆的是点3,表示v正<v逆的是点1,而点2、4表示v正=v逆。[微点拨](1)中图像,由于某一条件对平衡的影响只能向一个方向移动,所以最高点(最低点)及以后为平衡状态受条件的影响情况,前面为未达到平衡的情况。(2)中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。[例3]在某2L恒容密闭容器中充入2molX(g)和1molY(g)发生反应:2X(g)+Y(g)⇌3Z(g),反应过程中持续升高温度,测得某一时刻混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是()A.M点时,Y的转化率最大B.升高温度,平衡常数减小C.W点时v正=v逆D.W、M两点Y的正反应速率相同听课记录:[题点多维训练]1.(2025·十堰期末检测)下列图像对应的解释或由图像得出的结论错误的是()选项图像解释或结论A对于有气体参与且ΔV=0的反应,曲线乙表示可能增大反应体系的压强B反应在t1时刻可能使用了催化剂或升高了温度Cm点后反应达到平衡状态,该反应为放热反应D保持反应条件不变,A点时,逆反应的速率大于正反应的速率2.在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下,催化反应相同时间,测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是()A.反应2NO(g)+O2(g)⇌2NO2(g)的ΔH>0B.图中X点所示条件下,延长反应时间不能提高NO的转化率C.图中Y点所示条件下,增加O2的浓度不能提高NO的转化率D.380℃下,c起始(O2)=5.0×104mol·L1,NO的平衡转化率为50%,则平衡常数K>2000课下请完成课时跟踪检测(十二)第6课时化学反应速率与化学平衡图像[例1]选C由于该反应的正反应为放热反应,温度升高平衡逆向移动,NO的含量降低,A正确,C错误;该反应的正反应是气体体积增大的反应,压强减小平衡正向移动,NO的含量增大,B正确;催化剂的使用只能改变反应速率,不能使平衡发生移动,NO的含量不变,D正确。[题点多维训练]1.选B该正反应是气体体积增大的反应,计量数m<p+q,B是固体,其化学计量数不能参与比较,故A错误;该反应是放热反应,降温有利于化学平衡正向移动,故B正确;催化剂只能降低反应所需的活化能,不能改变反应产物的量,故C错误;根据分析,反应是放热反应,ΔH<0,故D错误。2.选A由图可知,反应生成C0.4mol、剩余A0.8mol,根据化学方程式可知,反应A0.8mol,则A的平衡转化率为50%,A正确;反应为气体分子数不变的反应,根据图中信息得到t1时刻改变的条件可能是加入催化剂,也可能是加压,B错误;对图中反应升高温度,正反应增大的速率大于逆反应增大的速率,说明平衡正向移动,该反应是吸热反应,升高温度平衡正向进行,该反应平衡常数增大,C错误;根据下面两根曲线得到p2>p1,增大压强,C%增大,说明正向移动,反应为气体分子数减小的反应,为熵减反应;根据上面两根曲线得到T2<T1,升高温度,C%减小,说明逆向移动,反应为放热反应,焓变小于零;则反应为放热的熵减反应,在低温下利于反应的自发进行,D错误。[例2]选C如题图,温度越高,乙烯的转化率越低,平衡逆向移动,该反应为放热反应,ΔH<0,A正确;压强越大,平衡正向移动,乙烯的平衡转化率越大,所以p1<p2<p3,B正确;a点时,乙烯转化率为20%,根据三段式:C2H4(g)+H2O(g)⇌C2H5OH(g)n0110Δn0.20.20.2n平0.80.80.2K=0.2mol1L0.8mol1L×0.8mol1L=516,C错误;与a点相比,b点温度高,[题点多维训练]1.选B由于ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,转化率减小,故温度:T1<T2<T3,A错误;由于ΔH<0,升高温度,平衡逆向移动,气体的总质量不变,但物质的量增大,所以平均摩尔质量:M(a)>M(c),b点对应的压强大于d点,增大压强,平衡向正反应方向移动,气体的总物质的量减小,平均摩尔质量M(b)>M(d),B正确;T1时反应的三段式为A(g)+2B(g)⇌C(g)起始量/mol110变化量/mol0.20.40.2a点量/mol0.80.60.2分压为p(A)=0.8mol(0.8+0.6+0.2)molp0=12p0,p(B)=0.6mol(0.8+0.6+0.2)molp0=38p0,p(C)=0.2mol(0.8+0.6+0.2)molp0=18p0,a点的分压平衡常数Kp=18p012p0×38p2.选D由反应CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g)ΔH<0可知,温度升高,平衡向左移动,n增大,M减小,T1>T2,故A错误;a、c两点的温度是相同的,则平衡常数相同,Ka=Kc,故B错误;M越大,转化率越大,Cl2的平衡转化率:c>b=a,故C错误;CO与Cl2等物质的量混合,设起始时n(CO)=n(Cl2)=1mol,设CO转化了xmol,则66=28+711−x+1−x+x,三[例3]选B曲线上最低点Q对应的状态为平衡状态,继续升高温度,X的体积分数增大,平衡向逆反应方向移动,Y的转化率减小,所以Q点时,Y的转化率最大,A错误;Q点后升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,则升高温度,平衡常数减小,B正确;曲线上Q点之前反应未达到平衡,W点不是平衡点,此时反应正向进行,即v正>v逆,C错误;W点对应的温度低于M点对应的温度,温度越高反应速率越大,所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率,D错误。[题点多维训练]1.选B对于有气体参与且ΔV=0的反应,增大压强,反应速率加快,达到平衡时所需要时间变短,平衡不移动,则曲线乙表示可能增大反应体系的压强,与图像符合,故A正确;反应在t1时刻可能使用催化剂,正逆反应均增大,平衡不移动,升高温度,正逆反应速率增大,与图像不符,故B错误;m点后反应达到平衡状态,升高温度,生成物百分含量减小,平衡逆向移动,该反应为放热反应,故C正确;保持反应条件不变,A点时反应未达到平衡状态,平衡转化率减小,反应逆向进行,逆反应的速率大于正反应的速率,故D正确。2.选D由虚线可知,随温度升