高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡小专题突破(一)课件 新人教版选修4

小专题突破(一)化学反应速率和化学平衡图像等效平衡化学反应速率和化学平衡图像的基本类型化学反应速率和化学平衡图像题是化学试题中的一种特殊题型，其特点是图像是题目的主要组成部分，把所要考查的化学知识寓于图中曲线上，具有简明、直观、形象的特点。化学反应速率和化学平衡图像题目类型及其分析方法如下：1．主要题型(1)分析条件对化学反应速率及平衡的影响；(2)由反应判断图像的正误；(3)由图像判断反应特征(确定反应中各物质的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计量数间的关系)；(4)由反应和图像判断图像或曲线的物理意义；(5)由图像判断指定意义的化学反应；(6)由反应和图像判断符合图像变化的外界条件等。2．图像类型化学反应速率和化学平衡图像，若按其图像特点、纵坐标与横坐标表示的意义可分为如下几种类型：(1)全程速率—时间图(2)浓度—时间图(xA＋yBzAB)(3)百分含量—时间—温度图(xA＋yBzC)(4)百分含量—时间—压强图(xA＋yBzC)(5)百分含量—时间—催化剂图(xA＋yBzC)(6)恒压(或恒温)线图3．分析方法分析解答化学反应速率和化学平衡图像题目的方法技巧可概括为①“9字步骤”：看图像，想规律，作判断；②“8字技巧”：定一议二，先拐先平。(1)看图像一看“面”(即看清横坐标和纵坐标)；二看“线”(即看线的走向、变化的趋势)；三看“点”(即起点、终点、转折点、拐点、交叉点)；四看辅助线(如等温线、等压线、平衡线等)；五看定量图像中有关量的多少。(2)想规律即联想外界条件的改变对化学反应速率和化学平衡的影响规律。(3)作判断依题意仔细分析，作出正确判断。①图像中有三个量时，应确定一个量不变，再讨论另两个量的关系，即“定一议二”。②曲线中先出现拐点的，该曲线在所示条件下先出现平衡，该曲线所示的温度较高或压强较大或使用了催化剂，即“先拐先平”。③如果曲线反映为达到平衡的时间不同但平衡状态相同，则可能是加入催化剂或对气体体积不变的反应改变压强使其速率发生变化但平衡不移动，或是几种等效平衡的曲线。④化学反应速率在平衡图像中往往隐含出现，曲线斜率大的表示速率快，相应的条件可能是温度较高或压强较大或使用了催化剂。等效平衡原理等效平衡的实质是在同可逆反应、同条件下，起始投入反应物浓度相等时，达到平衡状态各对应组分百分含量相等。抓住条件，从化学平衡与路径无关出发，结合平衡移动原理，将各种情况转化成“同组成浓度是否相等”(化归思想)，从而判断是否达到等效平衡状态。1．用“化归思想”理解不同条件下等效平衡原理(1)恒温恒容条件①恒温恒容时，对一般可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数之比换算到同一边时，反应物(或生成物)中同一组分的物质的量完全相同，即互为等效平衡。②恒温恒容时，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，不同的投料方式如果根据化学方程式中化学计量数之比换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。(2)恒温恒压条件在恒温恒压时，可逆反应以不同的投料方式进行反应，如果根据化学方程式中化学计量数之比换算到同一边时，只要反应物(或生成物)中各组分的物质的量的比例相同，即互为等效平衡。此时计算的关键是换算到一边后只需比例相同即可。条件等效条件结果恒温恒容：反应前后气体分子数不等的可逆反应投料换算成相同物质表示的物质的量相同两次平衡时各组分百分含量、n、c均相同条件等效条件结果恒温恒容：反应前后等气体分子数的可逆反应投料换算成相同物质表示的物质的量等比例两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化恒温恒压：所有可逆反应投料换算成相同物质表示的物质的量等比例两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化2.利用“一边倒法”判断等效平衡判断等效平衡四步曲：第一步，看。观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应前后等气体分子数的可逆反应和反应前后不等气体分子数的可逆反应。第二步，挖。挖掘题目条件，区分恒温恒容和恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器。第三步，倒。采用一边倒法，将起始物质转化成一边的物质。第四步，联。联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否达到等效平衡。1.已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)qC(g)ΔH在密闭容器中进行。如图表示在不同时刻t、温度T和压强p下B物质在混合气体中的体积分数φ(B)的变化情况。下列推断中正确的是()A．p1＞p2，T1＜T2，m＋n＞q，ΔH＜0B．p1＜p2，T1＞T2，m＋n＞q，ΔH＞0C．p1＞p2，T1＜T2，m＋n＜q，ΔH＜0D．p1＜p2，T1＞T2，m＋n＜q，ΔH＞0解析：选D。比较温度或压强的大小，就是要比较达到平衡所用的时间，时间越短，则温度或压强越高。比较T2、p1曲线和T1、p1曲线可知T1＞T2，由T1→T2，T降低，φ(B)增大，平衡左移，则正反应为吸热反应，ΔH＞0；比较T1、p1曲线和T1、p2曲线可知p2＞p1，由p1→p2，p升高，φ(B)增大，平衡左移，则m＋n＜q。2．对于反应2A(g)＋B(g)2C(g)ΔH0，下列图像正确的是()解析：选A。该反应是气体体积减小的放热反应。增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，C的物质的量分数增大；升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，B的物质的量分数增大，C的物质的量分数减小。故A正确。3．T℃时，将3molA和1molB气体通入体积为2L的密闭容器中(容积不变)，发生如下反应：3A(g)＋B(g)xC(g)，2min时反应达到平衡状态(温度不变)，剩余0.8molB，并测得C的浓度为0.4mol·L－1，请回答下列问题：(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为________________。(2)x＝________。(3)若继续向原平衡混合物的容器中通入少量氦气(假设氦气和A、B、C都不反应)后，化学平衡________(填字母)。A．向正反应方向移动B．向逆反应方向移动C．不移动(4)若向原平衡混合物的容器中再充入amolC，在T℃时达到新的平衡，此时B的物质的量为n(B)＝________mol。(5)如果上述反应在相同温度和容器中进行，欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量n(A)、n(B)、n(C)之间应该满足的关系式为_____。解析：(1)v(C)＝0.4mol·L－12min＝0.2mol·L－1·min－1。(2)Δn(C)∶Δn(B)＝(0.4mol·L－1×2L)∶(1－0.8)mol＝4∶1＝x∶1，x＝4。(3)体积不变，各成分的浓度不变，平衡不移动。(4)压强对此平衡移动无影响，3molA和1molB等效于4molC。n(B)＝0.8mol×（4＋a）mol4mol＝(0.8＋0.2a)mol。(5)此反应为气体体积相等的反应，所以压强对平衡移动无影响；等效平衡的条件是把起始加入物质的物质的量按化学计量数换算成化学方程式同一边的物质，只要反应物或生成物的物质的量比例相同即可。原平衡的起始配比恰好符合A、B的化学计量数关系，其等效配比有：①n(A)∶n(B)＝3∶1，n(C)≥0，②n(A)＝n(B)＝0，n(C)0。答案：(1)0.2mol·L－1·min－1(2)4(3)C(4)(0.8＋0.2a)(5)n(A)＝3n(B)，n(C)≥0[或n(A)＝n(B)＝0，n(C)＞0]4．将3molA和1molB混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和体积作为起始条件，发生如下反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)，达到平衡时C的浓度为wmol·L－1。(1)保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中有关物质，平衡后C的浓度仍为wmol·L－1的是________。A．6molA＋2molBB．3molA＋1molB＋2molCC．2molC＋1molB＋1molDD．1molC＋2molD(2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为wmol·L－1，应按下列哪种配比向容器Q中充入有关物质________。A．3molA＋1molBB．4molC＋2molDC．1.5molA＋0.5molB＋1molC＋0.5molDD．无法判断(3)保持原起始温度和体积不变，若仍按3molA和1molB的配比在容器Q中发生反应，则平衡时C的浓度和wmol·L－1的关系是________。A．大于wmol·L－1B．小于wmol·L－1C．等于wmol·L－1D．无法比较(4)将2molC和2molD按起始温度和压强充入容器Q中，保持温度和体积不变，平衡时C的浓度为vmol·L－1，则v和w的关系是________。A．v＞wB．v＜wC．v＝wD．无法比较(5)维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器Q可使平衡时C的浓度为vmol·L－1________。A．1molC＋0.5molDB．3molA＋2molBC．3molA＋1molB＋1molDD．以上均不能满足条件解析：(1)在恒温恒压下，只要按化学计量数换算成化学方程式同一侧的物质后n(A)∶n(B)＝3∶1或n(C)∶n(D)＝2∶1，则达到的平衡就是等效平衡，故正确答案为A。(2)因容器P的体积可变，且正反应是气体体积缩小的反应，故相当于加压，而现在容器Q体积不变，条件不同了，能否建立等效平衡无法判断，故正确答案为D。(3)本题所述条件相当于减压，平衡向逆反应方向移动，C的浓度降低，故正确答案为B。(4)温度、体积不变时，2molC和1molD反应与3molA和1molB反应相当，建立的平衡属等效平衡，再加1molD时，平衡将向左移动，故v＜w，故正确答案为B。(5)恒温恒容时，n(A)＝3mol和n(B)＝1mol时，与n(C)＝2mol和n(D)＝1mol时达到的平衡属等效平衡，故正确答案为C。答案：(1)A(2)D(3)B(4)B(5)C