高一化学教案：第10讲-化学平衡的相关图像 14页

辅导教案 学员姓名： 学科教师：‎ 年 级：高 一 辅导科目：化 学 ‎ 授课日期 ‎××年××月××日 ‎ 时 间 A / B / C / D / E / F段 主 题 化学平衡的相关图像 教学内容 本次课的重点、难点，需要掌握的方法技巧 复习并掌握复习外界条件改变化学反应速率图像及化学平衡图像变化。‎ ‎【教学建议】建议抢答、学生在草稿纸上画出反应速率图像和化学平衡图像，老师改变条件学生自己画出相关图像。同学间互相批改讨论，老师做梳理（老师可根据学生掌握程度和性格特点，设置一些抢答环节和提问复习环节，学生讲解环节，兼顾不同程度的学生，进行积分奖励或其他奖惩方式引导学生积极参与。）‎ ‎【教学建议】建议复习回顾上节课上影响化学反应速率的因素、影响化学平衡的因素、勒夏特列原理。集体思考抢答，掌握较好的学生回答，较薄弱的学生复述，建议5分钟。‎ ‎【具体操作】建议采用集体思考抢答，掌握较好的学生回答，较薄弱的学生复述，建议5分钟。‎ 1. 复习影响化学反应速率的因素 ‎ 内因：反应物的性质反应物本身的性质→起最主要作用(如：F2非常泼， 与H2在阴冷的环境下相遇会发生爆炸，而I2与H2‎ 在500℃的条件下才能反应，而且是可逆反应)‎ ‎ 反应物颗粒大小 影响反应速率的因素 反应物浓度 ‎ 外因 气体压强 ‎ 反应温度 ‎ 催化剂 2. 复习影响化学平衡的因素 ‎(1)浓度：在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度，使正反应速率瞬间_______；使逆反应速率缓慢_______，结果导致_______(填“大于”、“小于”或“等于”)，化学平衡向_______方向移动(填“正反应”、“逆反应”或“不移动”)。‎ ‎ 同理，若减小生成物浓度，使逆反应速率_______，正反应速率_______，导致_______，平衡向_______方向移动。‎ ‎(2)压强：在_______的可逆反应里，其他条件不变时，增大压强，、都增大，对于反应前后气体体积不变的可逆反应，正逆反应速率增大的一样多，导致=平衡_______；对于反应前后气体体积不等的可逆反应，增大压强使体积缩小方向的速率增大再更多，所以平衡向体积减小的方向移动。若减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。‎ ‎(3)温度：在其他条件不变时，升高温度，平衡向_______移动，降低温度，、都减小，但减小得更多，导致<，所以平衡向_______移动。‎ ‎ 使用催化剂能_______地改变正、逆反应速率，即正、逆反应速率相对不变，所以催化剂对平衡无影响。‎ ‎【答案】（1）增大 增大 大于 正反应 瞬间减小 缓慢减小 大于 正反应 ‎ （2）有气体参加或生成 不发生移动 ‎ ‎ （3） 吸热反应方向 放热反应方向 同等程度 ‎ 1. 复习勒夏特列原理 平衡移动原理(勒夏特列原理)：已达到平衡的可逆反应，如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向着_______________________的方向移动。‎ ‎【答案】减弱这种改变 ‎ ‎【教学建议】从教学内容上建议从复习外界条件改变化学平衡的速率-时间图像的改变来入手复习。然后再分类型根据例题讲解常见的化学反应速率和化学平衡的图像问题。教法建议：化学反应速率和化学平衡的图像由学生绘制，老师做讲解补充；对于具体常见考法，有师生一起对例题进行精讲，学生做变式训练来巩固。在讲解期间老师可以根据学生特点设置一些提问、抢答等环节。‎ 一、化学平衡有关图像 ‎1.改变浓度对反应速率及平衡的影响曲线：‎ ‎ 2.改变压强对反应速率及平衡的影响曲线[举例反应：mA(g)+n(B)p(C)，m+n>p]‎ 由曲线可知，当增大压强后，和均增大，但气体物质的量减小的方向的速率增大的倍数大于气体物质的量增大的方向的速率增大的倍数(对于上述举例反应来说，即增大的倍数大于增大的倍数)，故化学平衡向着气体物质的量减小的方向移动；当减小压强后，和均减小，但气体物质的量减小的方向的速率减小的倍数大于气体物质的量增大的方向的速率减小的倍数(对于上述举例反应来说，即减小的倍数大于减小的倍数)，故化学平衡向着气体物质的量增大的方向移动。‎ ‎【注意】对于左右两边气体物质的量不等的气体反应来说：‎ ‎*若容器恒温恒容，则向容器中充入与反应无关的气体(如稀有气体等)，虽然容器中的总压强增大了，但实际上反应物的浓度没有改变(或者说：与反应有关的气体总压强没有改变)，故无论是反应速率还是化学平衡均不改变。‎ ‎*若容器恒温恒压，则向容器中充入与反应无关的气体(如稀有气体等)，为了保持压强一定，容器的体积一定增大，从而降低了反应物的浓度(或者说：相当于减小了与反应有关的气体压强)，正逆反应速率均减小，且化学平衡是向着气体物质的量增大的方向移动。‎ ‎*对于反应：mA(g)十nB(g) pC(g)，若m+n=p，则改变压强后的反应速率及平衡的曲线如下所示：‎ 3. 改变温度对反应速率及平衡的影响图像 由曲线可知，对于左右两边气体等物质的量的反应来说，改变压强后，对于和来说，均同等程度地增大或减小，即=，所以化学平衡不移动。‎ ‎ 由曲线可知：当升高温度时，和均增大，但吸热方向的速率增大的倍数要大于放热方向的速率增大的倍数，即>，故化学平衡向着吸热的方向移动；当降低温度时，和降低，但吸热方向的速率降低的倍数要大=r放热方向的速率降低的倍数，即<，故化学平衡向着放热的方向移动。‎ 4. 使用催化剂对反应速率及平衡的影响图像 使用催化剂，能用等程度地增大正、逆反应速率，即=，故化学平衡不移动，只能缩短达到平衡所需要的时间。‎ 二、速率平衡图象常见类型 ‎1.对于化学反应速率的有关图像问题，可按以下的方法进行分析 ‎(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与有关的原理挂钩。‎ ‎(2)看清起点，分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物；一般生成物多数以原点为起点。‎ ‎(3)抓住变化趋势，分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，v(吸)＞v(放)，在速率一时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度时，v(吸)大增，v(放)小增；增大反应物浓度时，v(正)突变，v(逆)渐变。‎ ‎(4)注意终点。例如在浓度一时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。‎ ‎①浓度—时间图 此类图象能说明各平衡体系组分（或某一成分）在反应过程中的变化情况．解题时要注意各物质曲线的折点（达平衡时刻），各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况．‎ 例1‎ ‎【例1】如图表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，t1是到达平衡状态的时间．试回答：‎ ‎（1）该反应的反应物是______；‎ （2） 反应物的转化率是______；‎ （3） 该反应的化学方程式为______．‎ 解析：起始时A的浓度为2.0mol／L，B、C的浓度为0，随着时间的推移，A的浓度降低为1.2mol／L，C的浓度升高为1.2mol／L，B的浓度升高为0.4mol/L．t1时刻后各物质浓度不再变化，说明反应已达平衡，得出A为反应物，B、C为产物，它们浓度变化的差值之比为化学方程式中各物质的化学计量数之比．故正确答案为（1）A；（2）40％；（3）2A＝B＋C．‎ ‎②速率—时间曲线 此类图象定性地揭示了v正、v逆随时间（含条件改变对速率的影响）而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向．‎ 例2、对达到平衡状态的可逆反应X+YZ+W，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如图1所示，则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为（ ）‎ A.Z、W均为气体，X、Y中有一种是气体 例2‎ B.Z、W中有一种是气体，X、Y皆非气体 ‎ C.X、Y、Z、W皆非气体 ‎ D.X、Y均为气体，Z、W中有一种为气体 解析：经常有一些同学错选B，认为增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动．其实，图象告诉我们的是：增大压强，加快了正、逆反应，但逆反应速率增大的幅度大于正反应速率增大的幅度，由此而导致平衡向左移动．而压强的改变，只影响气体反应的速率，选项B所言的X、Y皆非气体即其正反应速率不受影响，故正确答案为A．‎ ‎【变式训练】 在容积固定为2L的密闭容器中，充入X、Y气体各2mol，发生可逆反应：X(g)+2Y(g) 2Z(g)，并达平衡，以Y的浓度改变表示的反应速度V正、V逆与时间t的关系如图所示，则Y的平衡浓度表达式正确的是（式中S是对应区域的面积）（ ） ‎ ‎ ‎ ‎ 答案：B ‎2.对于化学平衡的有关图像问题，可按以下的方法进行分析：‎ ‎(1)认清坐标系，搞清纵、横坐标所代表的意义，并与勒夏特列原理挂钩。‎ ‎(2)紧扣可逆反应的特征，看清正反应方向是吸热还是放热、体积增大还是减小、不变、有无固体、纯液体物质参加或生成等。‎ ‎(3)看清速率的变化及变化量的大小，在条件与变化之间搭桥。‎ ‎(4)看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。‎ ‎(5)先拐先平。例如，在转化率一时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该变化的温度高、浓度大、压强高。‎ ‎(6)定一议二。当图象中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。‎ ‎①含量—时间—温度（压强）图 这类图象反映了反应物或生成物的量在不同温度（压强）下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征．‎ 例3、同压、不同温度下的反应：‎ A（g）＋B（g）C（g）；△H 例3‎ A的含量和温度的关系如图3所示，下列结论正确的是 （ ）‎ A.T1＞T2，△H>0 B.T1＜T2，△H>0 C.T1＞T2，△H<0 D.T1＜T2，△H<0‎ 解析：在其他条件不变的情况下，升高温度加快反应速率，缩短反应到达平衡的时间．由图象可知，T1温度下，反应先达平衡，所以T1＞T2．在其他条件不变的情况下，升高温度平衡向吸热方向移动，降低温度平衡向放热方向移动．因为T1＞T2，达平衡时T1温度下A的含量较大，即A的转化率降低，所以升温时平衡向逆反应方向移动．因此该反应的正方向为放热反应，即△H<0，故正确答案选C．‎ ‎【变式训练】在容积相同的不同密闭容器内，分别充入同量的N2和3H2，在不同温度，任其发生反应N2+3H22NH3，在第7秒时分别测定其中NH3的体积分数φ(NH3)，并绘成下图曲线。  ‎ ‎（1）A、B、C、D、E中，尚未达到化学平衡状态的点是________。  ‎ ‎（2）此反应的正反应是______热反应。  ‎ ‎（3）AC段曲线是增函数曲线，CE段曲线是减函数曲线，试从化学反应速率和化学平衡角度说明理由为____________________________________________________。 ‎ ‎（4）T1到T2变化时，υ正 υ逆；T3到T4变化时，υ正 υ逆。 ‎ ‎【 解析】该曲线表明在相同时刻不同温度时φ(NH3)的情况，C点是最大点也是转折点，说明C点达到了化学平衡状态，C点之前的A、B点尚未达到平衡；C点之后，T升高，φ(NH3)下降，说明正反应为放热反应；AC段化学反应尚未平衡，受速率控制，T升高，反应速率加快，φ(NH3)增大为增函数；CE段达到平衡后受平衡因素控制，T升高，平衡向吸热的逆向移动，故φ(NH3)下降为减函数。T1→T2变化时，υ正>υ逆。T3时υ正=υ逆；T3→T4时，υ正<υ逆 例4、 现有可逆反应A（g）＋2B（g）nC（g）；△H<0，在相同温度、不同压强时，A的转化率跟反应时间（t）的关系如图，其中结论正确的是（ ）‎ 例4‎ A.p1＞p2，n＞3 B.p1＜p2，n＞3 C.p1＜p2，n＜3 D.p1＞p2，n=3‎ 解析：当其他条件不变时，对于有气体参加的可逆反应，压强越大，到达平衡的时间越短．图象中曲线和横轴平行，表明反应已达平衡．由图象知道，当压强为p2时，该反应到达平衡的时间较短，故p1＜p2．在其他条件不变的情况下，增大压强会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动．因p1＜p2，且当压强为p1时，A的转化率较大，所以正反应为气体体积增加的反应，即1+2＜n，故正确答案选B．‎ ‎【变式训练】反应2X(g)+Y(g) 2Z(g)+Q，在不同温度（T1和T2）及压强（P1和P2）下，产物Z的物质的量nZ与反应时间t的关系如图所示，下述判断正确的是（ ） ‎ A.T1P2 ‎ C.T1>T2，P1>P2 D.T1>T2，P1x+y B.正反应吸热，m+nx+y D.正反应放热，m+n0。 （3）XeF6、XeF4、XeF2‎ ‎（此环节设计时间在10分钟内）‎ ‎（以学生自我总结为主，老师根据教案中的总结进行引导为辅，为本次课做一个总结回顾；总结方式可以多种多样，如画思维导图、默想回忆、抢答形式等。教案中给到重难点/易错点等的总结条目。）‎ 解题策略：‎ (1) 首先要看清楚横轴和纵轴意义(特别是纵轴。表示转化率和表示反应物的百分含量情况就完全相反)以及曲线本身属等温线还是等压线。(当有多余曲线及两个以上条件时，要注意“定一议二”)‎ (2) 找出曲线上的特殊点，并理解其含义。(如“先拐先平”)‎ (3) 根据纵轴随横轴的变化情况，判定曲线正确走势，以淘汰错误的选项。‎ 一、完成课后作业（建议30分钟内做完）‎ ‎1．在一定温度不同压强（p1＜p2）下，可逆反应2X(g)2Y(g)＋Z(g)中，生成物Z在反应混合物中的体积分数（）与反应时间（t）的关系有以下图示，正确的是（ ）‎ ‎ A. B. C. D.‎ Z X 时间 浓度 O t1‎ t2‎ t2‎ ‎2．今有反应X（g）＋Y（g）2Z（g）（正反应放热），右图表示该反应在t1时达到平衡，在t2时因改变某个条件而发生变化的曲线。则下图中的t2时改变的条件是（ ）‎ A.升高温度或降低Y的浓度 B.加入催化剂或增大X的浓度 C.降低温度或增大Y的浓度 D.缩小体积或降低X的浓度 ‎3．在一定条件下，可逆反应2X（g）2y（g）＋z（g）（正反应放热），在t1时达到平衡，然后在t2时开始加热至一定温度后停止加热并保温，到t3时又建立平衡，下图中能表示这一变化情况的是（ ）‎ A. B. C . D.‎ ‎4．在一定温度下发生反应：I2（g）＋H2（g）2HI（g）;△H＜0并达平衡。HI的体积分数V（HI）随时间变化如图曲线（II）所示。若改变反应条件，在甲条件下V（HI）的变化如曲线（I）所示。在乙条件下V（HI）的变化如曲线（III）所示。则甲条件、乙条件分别是（ ）‎ ‎①恒容条件下，升高温度 ②恒容条件下，降低温度 ‎③恒温条件下，缩小反应容器体积 ④恒温条件下，扩大反应容器体积 ‎⑤恒温恒容条件下，加入适当的催化剂 A.①⑤，③ B.②⑤，④ C.③⑤，② D.③⑤，④‎ ‎5．密闭容器中，有反应:A2＋B22AB，产物AB的生成情况如图所示，a为500℃，b为300℃时的情况，c为300℃时从时间t3开始向容器中加压的情况，下列叙述正确的是（ ）‎ A.A2、B2、AB均为气体，正反应放热 B.AB为气体，A2、B2中最少有一种为非气体，正反应吸热 C.AB为气体，A2、B2中最少有一种为非气体，正反应放热 D.AB为固体，A2、B2中最少有一种为非气体，正反应吸热 ‎6．T℃时，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中A、B、C浓度变化如图（Ⅰ）所示，若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图（Ⅱ）所示，则下列结论正确的是（ ）‎ A.在（t1＋10）min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动 B.（t1＋10）min时，保持容器总压强不变，通入稀有气体，平衡向逆反应方向移动 C.T℃时，在相同容器中，若由0.3mol·L—1 A 0.1 mol·L—1 B和0.4 mol·L—1 C反应，达到平衡后，C的浓度仍为0.4 mol·L—1‎ D.其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且A的转化率增大 ‎7．对达到平衡状态的可逆反应X＋YZ＋W，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如右图所示，则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为（ ）‎ A.Z、W均为气体，X、Y中有一种是气体 B.Z、W中有一种是气体，X、Y皆非气体 C.X、Y、Z、W皆非气体 D.X、Y均为气体，Z、W中有一种为气体 ‎8．已知可逆反应aA＋bBcC中，物质的含量A%和C%随温度的变化曲线如图所示，下列说法正确的是（ ）‎ A.该反应在T1、T3温度时达到过化学平衡 B.该反应在T2温度时达到过化学平衡 C.该反应的逆反应是放热反应 D.升高温度，平衡会向正反应方向移动 ‎9．右图表示反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）；ΔH＝－92.2kJ/mol。在某段时间t0～t6中反应速率与反应过程的曲线图，则氨的百分含量最高的一段时间是（ ）‎ A.t0～t1 ‎ B.t2～t3 ‎ C.t3～t4 ‎ D.t5～t6‎ ‎10．如图所示，反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）；△H＜0，在不同温度、不同压强（P1＞P2）下达到平衡时，混合气中SO3的体积φ（SO3）随温度变化的曲线应为（ ）‎ A. B. C. D.‎ ‎11．可逆反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）；ΔH同时符合下列两图中各曲线的规律的是（ ）‎ A.a＋b＞c＋d T1＜T2 ΔH＜0‎ B.a＋b＞c＋d T1＜T2 ΔH＞0‎ C.a＋b＜c＋d T1＞T2 ΔH＜0‎ D.a＋b＞c＋d T1＞T2 ΔH＞0‎ ‎12．在一定条件下，固定容积的密闭容器中反应：‎ ‎2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)；△H＞0，达到平衡。当改变其中一个条件X，Y随X的变化符合图中曲线的是（ ）‎ A.当X表示温度时，Y表示NO2的物质的量 B.当X表示压强时，Y表示NO2的转化率 C.当X表示反应时间时，Y表示混合气体的密度 D.当X表示NO2的物质的量时，Y表示O2的物质的量 ‎13．一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如右图所示：‎ 下列描述正确的是（ ）‎ A.反应开始到10s，用Z表示的反应速率为0.158mol/(L·s）‎ B.反应开始时10s，X的物质的量浓度减少了0.79mol/L C.反应开始时10s，Y的转化率为79.0%‎ D.反应的化学方程式为：X(g)＋Y(g)Z(g)‎ ‎14．右图是温度和压强对X＋Y2Z反应影响的示意图。图中横坐标表示平衡混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是（ ）‎ A.上述可逆反应的正反应为放热反应 B.X、Y、Z均为气态 C.X和Y中只有一种为气态，Z为气态 D.上述反应的逆反应的ΔH＞0‎ ‎15．下K图表示的平衡混和物中，产物X的百分含量在不同压力下随温度改变的情况，在下述哪一个可逆体系中X可代表用横线标明的物质（ ）‎ A.N2（g）＋O2（g）2NO（g）（正反应吸热）‎ B.2SO3（g）2SO2（g）＋O2（g）（正反应吸热）‎ C.N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）（正反应放热）‎ D.4NH3（g）＋3O2（g）2N2（g）＋6H2O（g）（正反应放热）‎ ‎16．在容积一定的密闭容器中发生可逆反应A（g）＋2B（g）2C（g），△H＞0；平衡移动关系如图所示。下列说法正确的是（ ）‎ A.P1＜P2，纵坐标指A的质量分数 B.P1＞P2，纵坐标指C的质量分数 C.P1＜P2，纵坐标指A的转化率 D.P1＜P2，纵坐标指混合气体的平均摩尔质量 ‎17．对于反应A（s）＋2B（g）3C（g）（正反应吸热），平衡混和物中C的百分含量C%与外界条件x、y的关系如下图所示，则下列结论中正确的是（ ） ‎ A.x表示温度，y表示压强，且y1＞y2＞y3 ‎ B.x表示压强，y表示温度，且y3＞y2＞y1‎ C.x表示温度，y表示压强，且y3＞y2＞y1‎ D.x表示压强，y表示温度，且y1＞y2＞y3‎ ‎18．在某恒温的容器中，可逆反应A(g)＋B(g) xC(g)，有如图所示的关系曲线，下列说法正确的是（ ）‎ A.温度：T1＞T2 ‎ B.压强 p1＞p2‎ C.该正反应是吸热反应 ‎ D.x的值是1‎ ‎19．在下列反应中：A2（g）＋B2（g）2AB（g）（正反应放热）当其达到平衡时，在下图的曲线中，符合勒沙特列原理的曲线是（ ）‎ A.①② B.③④ C.① D.①⑤‎ ‎20．对气体反应：mA＋nBeC 温度（T）、压强（P）、时间（t）与生成物的体积百分数C%的关系图，下列结论正确的是（ ）‎ A.正反应是放热反应 B.m＋n＜e B.正反应是吸热反应 D.m＋n＞e ‎21．在某容积一定的密闭容器中，有下列的可逆反应：A（g）＋B（g）xC（g）（正反应放热）有图Ⅰ所示的反应曲线，试判断对图Ⅱ的说法中正确的是（T表示温度，P表示压强，C%表示C的体积分数）（ ）‎ A.P3＞P4，y轴表示B的转化率 B.P3＜P4，y轴表示B的体积分数 C.P3＜P4，y轴表示混合气体的密度 D.P3＞P4，y轴表示混合气体的平均mol质量 ‎22．反应过程中A（g）、B（g）、C（g）物质的量变化如图所示，根据图中所示判断下列说法正确的是（ ）‎ A.10～15 min可能是加入了正催化剂 B.10～15 min可能是降低了温度 C.20 min时可能是缩小了容器体积 D.20 min时可能是增加了B的量 ‎23．用来表示可逆反应：2A（g）＋B（g）2C（g）（正反应放热）的正确图象是下图中的（ ）‎ ‎ ‎ A. B. C. D.‎ ‎24．对于可逆反应：A2(g)＋3B2(g)2AB3(g)（正反应放热），下列图象中正确的是（ ）‎ ‎ ‎ A. B. C. D.‎ ‎25．下列图象能正确地表达可逆反应3A（g）＋B（g）2C（g）（△H＜0)的是（ ）‎ 答案：‎ ‎1.B 2.C 3.B、D 4.D 5.C 6.B、C 7.A 8.B 9.A 10.C 11.A 12.A、B 13.C 14.C 15.D 16.B ‎17.B 18.A、D 19.D 20.A、D 21.A、D 22.A、D 23.A、C 24.A、B 25.D