高中化学化学反应速率和化学平衡课件.ppt
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1、章末考能特训解题技能解题技能 8.8.化学反应速率化学反应速率、化学平化学平 衡的图象衡的图象 化化学学反反应应速速率率和和化化学学平平衡衡图图象象类类试试题题是是化化学学试试题题中中的的一一种种特特殊殊题题型型,其其特特点点是是:图图象象是是题题目目的的主主要要组组成成部部分分,把把所所要要考考查查的的化化学学知知识识寓寓于于图图中中曲曲线线上上,具具有有简简明明、直直观观、形形象象的的特特点点。随随着着高高考考的的不不断断改改革革以以及及对对学学科科内内能能力力要要求求不不断断提提高高,这这种种数数形形结结合合的的试试题题将将频频频频出出现现。预预计计这这将将是是考考查查考考生生学学科科内
2、内综综合合能能力力的的一一种种方方向向,高高考考试试题考查这种题型的力度将加大。题考查这种题型的力度将加大。1.1.题型分类题型分类 (1 1)分析外界条件对反应速率及化学平衡的影)分析外界条件对反应速率及化学平衡的影响;响;(2 2)由图象判断反应特征(确定反应中各物质)由图象判断反应特征(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的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计量数的变化关系);量数的变化关系);(3 3)由反应和图象判断图象中坐标或曲线的物)由反应和图象判断图象中坐标或曲线的物理意义;理意义;(4 4)由反应和图象判断符合图象变化的外界条)由反应和图象判断符合图象变
3、化的外界条件;件;(5 5)由反应判断图象正误等。)由反应判断图象正误等。2.2.解题指导解题指导 (1 1)看图象:一看轴,即纵、横坐标的意义;)看图象:一看轴,即纵、横坐标的意义;二看点,即起点、拐点、交点、终点;三看二看点,即起点、拐点、交点、终点;三看 线,即线的走向和变化趋势;四看辅助线,即线,即线的走向和变化趋势;四看辅助线,即 等温线、等压线、平衡线等;五看量的变化,等温线、等压线、平衡线等;五看量的变化,如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的 量的变化等。量的变化等。(2 2)依据图象信息,利用平衡移动原理,分析)依据图象信息,利用平衡
4、移动原理,分析 可逆反应的特征:吸热还是放热,气体计量数可逆反应的特征:吸热还是放热,气体计量数 增大、减小还是不变,有无固体或纯液体参加增大、减小还是不变,有无固体或纯液体参加 或生成等。或生成等。(3 3)先先拐拐先先平平:在在化化学学平平衡衡图图象象中中,先先出出现现拐拐点点的的反反应应先先达达到到平平衡衡,可可能能是是该该反反应应的的温温度度高高、浓浓度大、压强大或使用了催化剂。度大、压强大或使用了催化剂。(4 4)定定一一议议二二:勒勒夏夏特特列列原原理理只只适适用用于于一一个个条条件件的的改改变变,所所以以图图象象中中有有三三个个变变量量时时,先先固固定定一一个个量,再讨论另外两个
5、量的关系。量,再讨论另外两个量的关系。(2 2)全程速率)全程速率时间图(如图时间图(如图2 2所示):如所示):如ZnZn与与足量盐酸的反应,反应速率随时间的变化出现如足量盐酸的反应,反应速率随时间的变化出现如图所示的情况,解释原因:图所示的情况,解释原因:ABAB段(段(v v渐增),因反渐增),因反应为放热反应,随反应的进行,温度渐高,导致应为放热反应,随反应的进行,温度渐高,导致反应速率增大;反应速率增大;BCBC段(段(v v渐小),则主要原因是随渐小),则主要原因是随反应的进行,溶液中反应的进行,溶液中c c(H(H+)渐小,导致反应速率减渐小,导致反应速率减小。故分析时要抓住各阶
6、段的主要矛盾,认真分小。故分析时要抓住各阶段的主要矛盾,认真分析。析。(3 3)含量)含量时间时间温度(压强)图:常见形式有温度(压强)图:常见形式有如下几种。(如下几种。(C%C%指产物的质量分数;指产物的质量分数;B%B%指某反指某反应物的质量分数)应物的质量分数)【典典例例导导析析】某某化化学学科科研研小小组组研研究究在在其其他他条条件件下下不不变变时时,改改变变某某一一条条件件对对反反应应可可用用a aA A(g g)+b bB B(g g)c cC C(g g)表表示示的的化化学学平平衡衡的的影影响响,得得到到如如下下图图象象(图图中中p p表表示示压压强强,T T表表示示温温度度,
7、n n表表示示物物质质的的量量,表表示示平平衡衡转转化化率率,表表示示体体积积分分数数)。根根据据图图象象,下下列列判判断断正正确确的的是是 ()A A.反反应应:若若p p1 1 p p2 2,则则此此反反应应只只能能在在高高温温下下自自发发 进行进行B.B.反应反应:此反应的:此反应的H H0,0,且且T T1 1 00且且T T2 2 T T1 1或或H H00且且T T2 2 T T1 1D.D.反应反应:T T1 1 T T1 1,温温度度越 越 高高(C C)越 越 小小,即即升升高高温温度度平平衡衡向向左左移移动动,则 则 正正反反应应为为放放热热反反应应,H H T T2 2,
8、恒恒压压下下温温度度越 越 高高,(A A)越 越 大大,说说明明升升高高温温度度平平衡衡向向右右移移动动,正正反反应应为为吸吸热热反反应应,H H 0 0,则 则 H H-T T S S 0 0,反反 应应 不不 易易 自自 发发 进进行,行,D D错误错误。答案答案 B判断,即判断,即依 依题意仔细分析进行题意仔细分析进行正正确判断确判断。解题时还解题时还应特别注意:应特别注意:图象图象中中的横的横坐坐标标、纵坐、纵坐标分别表标分别表示哪些量;曲线上的点是不是表示平衡状态示哪些量;曲线上的点是不是表示平衡状态。一。一般横般横坐坐标是时间的曲线包含速率的因素,曲线上标是时间的曲线包含速率的因
9、素,曲线上的点不的点不一一定都表示平衡状态;横定都表示平衡状态;横坐坐标是温度或压标是温度或压强的曲线上的点强的曲线上的点一一般表示平衡状态,般表示平衡状态,这这些点些点之之间间的关系反映了化学平衡的移动情况的关系反映了化学平衡的移动情况。当图象包当图象包含温度含温度、压强等多压强等多种种因素时,必须固定其他条件因素时,必须固定其他条件不变,分析某单不变,分析某单一一因素对化学平衡的影响因素对化学平衡的影响。迁移应用迁移应用1.1.(2009(2009全国全国理综,理综,13)13)下下图表示反应图表示反应X X(g g)4Y(g)+Z(g)4Y(g)+Z(g)H H000 B.B.若温度为若
10、温度为T T1 1、T T2 2,反应的平衡常数分别为,反应的平衡常数分别为K K1 1、K K2 2,则,则K K1 1 K K2 2 C.C.若反应进行到状态若反应进行到状态D D时,一定有时,一定有v v正正 v v逆逆 D.D.状态状态A A与状态与状态B B相比,状态相比,状态A A的的c c(I(I2 2)大大解解析析 由由图图像像知知:c c()随随温温度度升升高高而而减减小小,故故该该可可逆逆反反应应正正向向为为放放热热反反应应,H H K K2 2,B B正正确确;反反应应进进行行到到状状态态D D时时,c c()v v逆逆,C C错错误误;状状态态 A A 状状 态态 B
11、B,c c()减减小小,化化学学平平 衡衡 逆逆 向向 移移 动动,c c(I I2 2)增 增 大大,即即状状态态B B的的 c c(I I2 2)大,大,D D错误错误。答案答案 B4.4.已知图一表示的是可逆反应已知图一表示的是可逆反应CO(g)+HCO(g)+H2 2(g)(g)C(s)+H C(s)+H2 2O(g)O(g)H H00的化学反应速率的化学反应速率(v v)与时与时 间间(t t)的关系,图二表示的是可逆反应的关系,图二表示的是可逆反应2NO2NO2 2(g)(g)N N2 2O O4 4(g)(g)H H0)v v(逆逆),),所所以以C%C%增 增大大。(3 3)在
12、 在475475以上,是因为达平衡后,升温向以上,是因为达平衡后,升温向左左移移动动。v v(逆逆)v v(正正),所以生成物的含量反而减小,所以生成物的含量反而减小答案答案 (1 1)放)放(2 2)建立平衡阶段,)建立平衡阶段,v v(正正)v v(逆逆),所以,所以C%C%增大增大(3 3)因反应放热,升温平衡向左移动,)因反应放热,升温平衡向左移动,v v(逆逆)v v(正正),所以生成物的含量反而减小,所以生成物的含量反而减小(4 4)C C为固(液)态为固(液)态,A,A为气态或液态或固态为气态或液态或固态。的影响均需控制其他因素相同或不变时,再进行的影响均需控制其他因素相同或不变
13、时,再进行实验。因此,变量控制思想在这部分体现较为充实验。因此,变量控制思想在这部分体现较为充分,在高考题中近几年也考查较多,且多以探究分,在高考题中近几年也考查较多,且多以探究型实验题的形式出现。这类题目以实验为研究手型实验题的形式出现。这类题目以实验为研究手段,模拟科学探究过程对小课题展开研究。尽管段,模拟科学探究过程对小课题展开研究。尽管涉及因素较多,有其复杂性,但仍然重在考查学涉及因素较多,有其复杂性,但仍然重在考查学生基础知识和基本技能、学生分析能力和实验能生基础知识和基本技能、学生分析能力和实验能力。实际上这类题目并不可怕。力。实际上这类题目并不可怕。【实验导析实验导析】(2008
14、2008广东,广东,2020)某探究小组用某探究小组用HNOHNO3 3与大理石反应过程中质量减小的方法,研与大理石反应过程中质量减小的方法,研究影响反应速率的因素。所用究影响反应速率的因素。所用HNOHNO3 3浓度为浓度为 1.00 mol/L 1.00 mol/L、2.00 mol/L2.00 mol/L,大理石有细颗粒与粗颗,大理石有细颗粒与粗颗粒两种规格,实验温度为粒两种规格,实验温度为298 K298 K、308 K,308 K,每次实每次实验验HNOHNO3 3的用量为的用量为25.0 mL,25.0 mL,大理石用量为大理石用量为 10.00 g 10.00 g。(1 1)请完
15、成以下实验设计表,并在实验目的一)请完成以下实验设计表,并在实验目的一栏中填出对应的实验编号:栏中填出对应的实验编号:依依 据据 反反 应应 方方 程程 式式 C C a a C C O O3 3+H H N N O O3 3 C Ca a(N NO O3 3)2 2+C CO O2 2+H H2 2O O,计计算算实实验验在在7 70 0 9 90 0 s s范范围围内内H HN NO O3 3的的平平均均反反应应速速率率(忽忽略略溶溶液液体体积积变变化化,写写出出计算过程)。计算过程)。(3 3)请请在在(2 2)的的框框图图中中,画画出出实实验验、和和中中C CO O2 2质质量量随随时
16、时间间变变化化关关系系的的预预期期结结果果示示意意图图。解析解析 (1 1)实验)实验和实验和实验探究探究HNOHNO3 3浓度对该浓度对该反应速率的影响,其他条件应相同而反应速率的影响,其他条件应相同而HNOHNO3 3的浓度的浓度不同,故实验不同,故实验中中HNOHNO3 3的浓度应为的浓度应为1.00 mol/L1.00 mol/L。实验实验和和探究温度对反应速率的影响,除了温探究温度对反应速率的影响,除了温度不同,其余条件度不同,其余条件要要保持保持一一样样。实验实验和和探究探究大理石规格(粗大理石规格(粗、细)对反应速率的影响,因此细)对反应速率的影响,因此要要求二求二者者大理石的规
17、格不同,大理石的规格不同,一一个用粗颗粒,另个用粗颗粒,另一一个用细颗粒个用细颗粒。(2 2)反应时间)反应时间7090 s7090 s范围内:范围内:m m(CO(CO2 2)=0.95 g-0.84 g=0.11 g)=0.95 g-0.84 g=0.11 gn n(CO(CO2 2)=0.11 g44 g/mol=0.002 5 mol)=0.11 g44 g/mol=0.002 5 molHNOHNO3 3的减少量:的减少量:n n(HNO(HNO3 3)=0.002 5 mol =0.005 0 mol)=0.002 5 mol =0.005 0 molHNOHNO3 3的平均反应速
18、率:的平均反应速率:=1.010=1.010-2-2 mol/mol/(LsLs)(3)25 mL 2 mol/L(3)25 mL 2 mol/L、1 mol/L1 mol/L的的HNOHNO3 3的物的物质质的量分的量分别为别为0.05 mol0.05 mol、0.025 mol,10 g0.025 mol,10 g大理石的物大理石的物质质的量为的量为0.1 mol0.1 mol。根据反应方程式:根据反应方程式:1 mol CaCO1 mol CaCO3 3消耗消耗2 mol 2 mol HNOHNO3 3,因此,因此HNOHNO3 3的量都不的量都不足足,大理石过量,实,大理石过量,实验验
19、中中产生的产生的COCO2 2是实验是实验中中的的一一半,且反应速率半,且反应速率比比慢,实验慢,实验中中用用HNOHNO3 3和实验和实验中中相同,因相同,因此产生的此产生的COCO2 2的量和实验的量和实验中中相同,但反应速率都相同,但反应速率都比实验比实验快,因此可以画出图象快,因此可以画出图象。答案答案 (1 1)(2)(2)反应时间反应时间7090 s7090 s范围内:范围内:m m(CO(CO2 2)=0.95 g-0.84 g=0.11 g)=0.95 g-0.84 g=0.11 gn n(CO(CO2 2)=0.11 g44 g/mol=0.002 5 mol)=0.11 g
20、44 g/mol=0.002 5 molHNOHNO3 3的减少量:的减少量:n n(HNO(HNO3 3)=0.002 5 mol =0.005 0 mol)=0.002 5 mol =0.005 0 mol实验实验编号编号T T/K/K大理石大理石规格规格HNOHNO3 3浓度浓度/mol/L/mol/L实验目的实验目的298298粗颗粒粗颗粒2.002.00()和和()和和298298粗颗粒粗颗粒1.001.00308308粗颗粒粗颗粒2.002.00298298细颗粒细颗粒2.002.00HNOHNO3 3的平均反应速率:的平均反应速率:=1.010=1.010-2-2 mol/mol
21、/(LsLs)(3 3)迁移应用迁移应用1.1.下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据:实验实验序号序号金属金属质量质量/g/g金属金属状态状态c c(H(H2 2SOSO4 4)/mol/L/mol/LV V(H(H2 2SOSO4 4)/mL)/mL溶液温度溶液温度/金属消失金属消失的时间的时间/s/s反应反应前前反应反应后后10.10丝0.550203450020.10粉末0.55020355030.10丝0.750203625040.10丝0.850203520050.10粉末0.85020362560.10丝1.050203512570.10丝1.05
22、035505080.10丝1.150203410090.10丝1.150304440分析上述数据,回答下列问题:分析上述数据,回答下列问题:(1 1)实实验验4 4和和5 5表表明明,对对反反应应速速率率有有影影响响,反反应应速速率率越越快快,能能表表明明同同一一规规律律的的实实验验还还有有 (填实验序号);(填实验序号);(2 2)仅仅表表明明反反应应物物浓浓度度对对反反应应速速率率产产生生影影响响的的实实验有验有 (填实验序号);(填实验序号);(3 3)本本实实验验中中影影响响反反应应速速率率的的其其他他因因素素还还有有 ,其实验序号是其实验序号是 。(4 4)实实验验中中的的所所有有反
23、反应应,反反应应前前后后溶溶液液的的温温度度变变化值(约化值(约1515)相近,推测其原因:)相近,推测其原因:。答案答案 (1 1)固体反应物的表面积)固体反应物的表面积 表面积越大表面积越大 1 1,2 2 (2 2)1 1,3 3,4 4,6 6,8 8或或2 2,5 5(3 3)反应温度)反应温度 6 6,7 7或或8 8,9 9(4 4)因每个反应加入的金属质量和硫酸溶液体积)因每个反应加入的金属质量和硫酸溶液体积均相等,且硫酸过量,产生热量相等,所以溶液均相等,且硫酸过量,产生热量相等,所以溶液温度变化值相近温度变化值相近2.2.(原创)(原创)甲、乙两个实验小组利用甲、乙两个实验
24、小组利用KMnOKMnO4 4酸性酸性溶液与溶液与H H2 2C C2 2O O4 4溶液反应研究影响反应速率的因溶液反应研究影响反应速率的因素。素。(1 1)该反应的离子方程式为(提示:)该反应的离子方程式为(提示:H H2 2C C2 2O O4 4的的一级电离常数为一级电离常数为5.4105.410-2-2)。设计实验方案如下(实验中所用设计实验方案如下(实验中所用KMnOKMnO4 4溶液均溶液均已加入已加入H H2 2SOSO4 4):):(2 2)甲组:通过测定单位时间内生成)甲组:通过测定单位时间内生成COCO2 2气体体气体体积的大小来比较化学反应速率的大小。积的大小来比较化学
25、反应速率的大小。实验装置如图,实验时分液漏斗中实验装置如图,实验时分液漏斗中A A溶液一次性溶液一次性放下,放下,A A、B B的成分见下表:的成分见下表:序号序号A A溶液溶液B B溶液溶液2 mL 0.1 mol/L H2 mL 0.1 mol/L H2 2C C2 2O O4 4溶溶液液4 mL 0.01 mol/L KMnO4 mL 0.01 mol/L KMnO4 4溶溶液液2 mL 0.2 mol/L H2 mL 0.2 mol/L H2 2C C2 2O O4 4溶溶液液4 mL 0.01 mol/L KMnO4 mL 0.01 mol/L KMnO4 4溶溶液液2 mL 0.2
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