化学反应速率图象分析
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第5讲用图像分析化学反应速率和平衡移动化学平衡的图像分析方法及思路1.看懂图像:看点:原点、拐点、交点,定量图像中点的数量关系看线:走向、变化趋势,未体现出的关系可作辅助线:等温线、等压线看面:横、纵坐标轴的意义2.联想规律:准确熟练地联想外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响规律3.作出判断:①“先拐先平数值大”原则;②“定一议二”原则。
例.对反应aA(g)+bB(g) cC(g) △H ,有A、B两图的实验结果,判断a、b、c的关系和△H的符号。
【解析】A图是不同温度下,产物C的分数随时间的变化曲线。
“先拐先平数值大”原则:温度越高,反应速率越快,先达到平衡,∴T2>T1。
“定一议二”原则:将时间定为平衡后的的某一时刻,T1温度下的平衡变为T2温度下的平衡:T1→T2,升高温度,平衡向吸热方向移动(勒沙特列原理);C1% →C2%,C的分数减小,平衡向逆反应方向移动(已知反应);∴逆反应方向是吸热方向,即正反应方向是放热方向,即△H<0 。
B图是不同压强下,反应物A的分数随时间的变化曲线。
“先拐先平数值大”原则:压强越高,反应速率越快,先达到平衡,∴p2>p1。
“定一议二”原则:将时间定为平衡后的的某一时刻,p1压强下的平衡变为p2压强下的平衡:p1→p2,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动(勒沙特列原理);A1% →A2%,A的分数减小,平衡向正反应方向移动(已知反应);∴正反应方向是气体体积减小方向,即a + b > c。
1.某可逆反应:3A(g)+B(g)2C(g)在温度分别为t1和t2 ,压强分别为p1和p2的条件下得到C的物质的量n与时间t的关系如图,下列判断中正确的是()A.p1>p2,正反应为放热反应B.p2>p1,正反应为放热反应C.p2>p1,逆反应为吸热反应D.p1>p2,逆反应为放热反应2.反应:L(s)+aG(g) bR(g)达到平衡时,温度和压强对该反应的影响如图所示。
化学反应速率和化学平衡图像图像分析要领2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) t随后逐渐增加,说明改变的条件是增加反应物的浓度。
CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH>0tmA(g)+nB(g)qC(g)+pD(g) “定一议二”。
m+n>q+p时2NO(g) + 2CO(g)N2(g)+2CO2(g) 先拐先平,先平者高。
T投料比图2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H<01.b应对应物质的化学计量数之n2.T3.平衡向右移动,分数先增大后减小定位题组1.对于可逆反应:2SO 2(g)+O 2(g)2SO 3(g)△H<0,下列研究目的和示意图相符的是2.工业上可利用CH 4(g)+H 2O(g)CO(g)+3H 2(g)反应生产合成氨原料气H 2。
已知温度、压强和水碳比[)()(42CH n O H n ]对甲烷蒸汽转化反应的影响如下图:图1(水碳比为3) 图2(水碳比为3) 图3(800℃)(1)降低反应的水碳比平衡常数K__________(选填“增大”、“减小”或“不变”);升高温度,平衡向____________方向移动(选正反应或逆反应)。
(2)图2中,两条曲线所示温度的关系是:t 1_____t 2(选填>、=或<);图1中,在800℃、2MPa 比1MPa 时的甲烷含量_______(选填高、低或不变),3.甲醇被称为21世纪的新型燃料,工业上通过下列反应Ⅰ和Ⅱ,用CH 4和H 2O 为原料来制备甲醇。
(1)将1.0 mol CH 4和2.0 mol H 2O(g)通入反应室(容积为100 L),在一定条件下发生反应:CH 4(g)+H 2O(g) CO(g)+3H 2(g)……Ⅰ,CH 4的转化率与温度、压强的关系如图。
①已知100 ℃时达到平衡所需的时间为5 min 。
则用H 2表示的平均反应速率为________。
化学反应速率和化学平衡的图像
1.速率-时间图此类图像定性揭示了V正、V逆随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化的规律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动的方向等。
2.含量―时间―温度(压强)图常见的形式有下图所示的几种(C%指某产物百分含量,B%指某反应物百分含量),这些图像的折点表示达到平衡的时间,曲线的斜率反映了反应速率的大小,可以确定T(p)的高低(大小),水平线高低反映平衡移动的方向。
3.恒压(温)线该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率( ),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型如下图:
小结
1.图像分析应注意“三看”
(1)看两轴:认清两坐标轴所表示的含义。
(2)看起点:从图像纵轴上的起点,一般可判断谁为反应物,谁为生成物以及平衡前反应进行的方向。
(3)看拐点:一般图像在拐点后平行于横轴则表示反应达平衡,如横轴为时间,由拐点可判断反应速率。
2.图像分析中,对于温度、浓度、压强三个因素,一般采用“定一议二”的方式进行分析。
专题突破(七)化学反应速率和化学平衡图像的分析化学反应速率和平衡的图像及分析是高考考查的重点,此类试题将抽象的理论知识图像化,既能考查考生化学反应速率和平衡的相关知识,又能考查学生读图、识图,并应用知识解决综合问题的能力,要求考生获取有关信息、识别有效证据、推测反应结果、归纳总结规律,体现《中国高考评价体系》对于“学习掌握”“思维方法”等化学科核心素养的要求。
分析、解答化学反应速率和化学平衡图像题的思维流程如下:1.化学反应速率图像及分析(1)“渐变”类vt图像图像分析结论t1时v正′突然增大,v逆′逐渐增大;v 正′>v逆′,平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变,增大反应物的浓度t1时v正′突然减小,v逆′逐渐减小;v 逆′>v正′,平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变,减小反应物的浓度t1时v逆′突然增大,v正′逐渐增大;v 逆′>v正′,平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变,增大生成物的浓度t 1时v逆′突然减小,v正′逐渐减小;v 正′>v逆′,平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变,减小生成物的浓度(2)“断点”类vt图像图像分析结论t1时v正′、v逆′均突然增大,且v正′>v逆′;平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变,增大反应体系的压强且m+n>p+q(正反应为体积减小的反应) t1时其他条件不变,升高温度且ΔH>0(正反应为吸热反应)t1时v正′、v逆′均突然增大,且v逆′>v正′;平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变,增大反应体系的压强且m+n<p+q(正反应为体积增大的反应) t1时其他条件不变,升高温度且ΔH<0(正反应为放热反应)t1时v正′、v逆′均突然减小,且v正′>v逆′;平衡向正反应方向移动t1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m+n<p+q(正反应为体积增大的反应) t1时其他条件不变,降低温度且ΔH<0(正反应为放热反应)t1时v逆′、v正′均突然减小,且v逆′>v正′;平衡向逆反应方向移动t1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m+n>p+q(正反应为体积减小的反应) t1时其他条件不变,降低温度且ΔH>0(正反应为吸热反应)(3)“平台”类vt图像图像分析结论t1时v正′、v逆′均突然增大且v正′=v逆′,平衡不移动t1时其他条件不变使用催化剂t1时其他条件不变增大反应体系的压强且m+n=p+q(反应前后气体体积无变化)t1时v正′、v逆′均突然减小且v正′=v 逆′,平衡不移动t 1时其他条件不变,减小反应体系的压强且m +n=p+q(反应前后气体体积无变化)2.化学平衡图像及分析(1)浓度-时间图像例如,反应A(g)+B(g)⇌AB(g),充入一定量A(g)和B(g),达到平衡过程如图所示:(2)含量-时间-温度(压强)(C%指产物的质量分数,B%指某反应物的质量分数)(3)恒压(或恒温)线(α表示反应物的转化率,c表示反应物的平衡浓度)图①,若则正反应为气体体积减小的反应,p1>p2>p3,ΔH<0;图②,正反应为气体体积增大的反应,若T1>T2,则正反应为放热反应。
2021-2022学年高一化学期末复习重点专题突破专题08 化学反应速率及平衡图像问题的分析方法探究一、化学平衡建立过程中反应速率变化图像根据图像可进行如下分析:二、化学平衡建立过程中物质的量变化图像根据图像可进行如下分析:1.分清反应物和生成物,物质的量减小的是反应物,物质的量增加的是生成物,生成物多数是以原点为起点。
2.根据相同时间内反应物和生成物的物质的量变化,可计算各物质的化学反应速率,再根据化学反应速率之比等于各自的化学计量数之比,可推出反应的化学方程式。
3.找出反应达到平衡的时间点,进而通过图中数据,可计算得到反应达到一定时间下,反应物的物质的量、生成物的物质的量以及反应物的转化率等。
三、有关化学反应速率和化学平衡的计算解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时,一般需要写出化学方程式,列出起始量、变化量及平衡量,再根据题设其他条件和定律列方程求解。
如:m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)起始/mol a b0 0转化/mol mx nx px qx平衡/mol a−mx b−nx px qx(1)关于反应物转化率的计算A的转化率=AA的转化量的起始量×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)(2)关于某气体组分的体积分数的计算气体A的体积分数=A体系中的物质的量体系中气体总的物质的量×100%四、解答化学反应速率及化学平衡图像题的方法技巧化学反应速率及化学平衡的图像,能直观描述反应进行的快慢、反应进行的程度等问题。
图像题是化学中常见的一种题目,做这类题既要读文字内容,又要读图。
解答化学反应速率图像题三步曲:“一看”、“二想”、“三判断”;“一看”——看图像①看坐标轴:弄清纵、横坐标表示的含义;②看线:弄清线的走向、趋势;③看点:弄清曲线上点的含义,特别是一些特殊点,如曲线的折点、交点、最高点与最低点等;④看量的变化:弄清是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化等。
第5讲用图像分析化学反应速率和平衡移动化学平衡的图像分析方法及思路1.看懂图像:看点:原点、拐点、交点,定量图像中点的数量关系看线:走向、变化趋势,未体现出的关系可作辅助线:等温线、等压线看面:横、纵坐标轴的意义2.联想规律:准确熟练地联想外界条件对化学反应速率、化学平衡的影响规律3.作出判断:①“先拐先平数值大”原则;②“定一议二”原则。
例.对反应aA(g)+bB(g) cC(g) △H ,有A、B两图的实验结果,判断a、b、c的关系和△H的符号。
【解析】A图是不同温度下,产物C的分数随时间的变化曲线。
“先拐先平数值大”原则:温度越高,反应速率越快,先达到平衡,∴T2>T1。
“定一议二”原则:将时间定为平衡后的的某一时刻,T1温度下的平衡变为T2温度下的平衡:T1→T2,升高温度,平衡向吸热方向移动(勒沙特列原理);C1% →C2%,C的分数减小,平衡向逆反应方向移动(已知反应);∴逆反应方向是吸热方向,即正反应方向是放热方向,即△H<0 。
B图是不同压强下,反应物A的分数随时间的变化曲线。
“先拐先平数值大”原则:压强越高,反应速率越快,先达到平衡,∴p2>p1。
“定一议二”原则:将时间定为平衡后的的某一时刻,p1压强下的平衡变为p2压强下的平衡:p1→p2,增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动(勒沙特列原理);A1% →A2%,A的分数减小,平衡向正反应方向移动(已知反应);∴正反应方向是气体体积减小方向,即a + b > c。
例1.某可逆反应:3A(g)+B(g)2C(g)在温度分别为t1和t2 ,压强分别为p1和p2的条件下得到C的物质的量n与时间t的关系如图,下列判断中正确的是()A.p1>p2,正反应为放热反应B.p2>p1,正反应为放热反应C.p2>p1,逆反应为吸热反应D.p1>p2,逆反应为放热反应【答案】BC【解析】温度为t2时,压强p2时先到平衡,所以p2>p1。