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高二化学教案:《化学平衡图像》教学设计

来源:学科网 2018-11-18 20:00:34

  一、复习巩固

  复习化学平衡的建立、特征和标志; 化学平衡的移动;平衡移动原理。等效平衡的原理、规律以及应用。

  二、知识梳理

  考点1:化学平衡图象问题的识别分析方法

  化学平衡图象问题的识别无外乎是看坐标、找变量、想方程、识图象四个方面,即准确认识横、纵坐标的含义,根据图象中的点(起点、终点、转折点)、线(所在位置的上下、左右、升降、弯曲)特征,结合题目中给定的化学方程式和数据,应用概念、规律进行推理判断.但识图是关键,笔者认为应以横坐标的不同含义把图象分为两大类:①时间(t)类,②压强(p)或温度(T)类.这两类的特征分别如下.

  1.时间(t)类

  (1)图象中总有一个转折点,这个点所对应的时间为达到平衡所需时间,时间的长短可确定化学反应速率的大小,结合浓度、温度、压强对化学反应速率的影响规律,可确定浓度的大小,温度的高低和压强的大小.

  (2)图象中总有一段或几段平行于横轴的直线,直线上的点表示可逆反应处于平衡状态.

  (3)这几段直线的相对位置可确定化学平衡移动的方向.固定其它条件不变,若因温度升降引起的平衡移动,就可确定可逆反应中是Q>0还是Q<0;若因压强增减引起的平衡移动,就可确定气态物质在可逆反应中,反应物的系数和与生成物的系数和之间的相对大小.

  2.压强(p)或温度(T)类

  (1)图象均为曲线.

  (2)曲线上的点表示可逆反应在相应压强或温度下处于平衡状态;而不在曲线上的点表示可逆反应在相应压强或温度下未达到平衡状态,但能自发进行至平衡状态.

  (3)曲线的相对位置、变化趋势决定了化学平衡移动的方向.固定其它条件不变,若温度变化引起的平衡移动,即可确定可逆反应中是Q>0还是Q<0;若因压强改变引起的平衡移动,即可确定气态物质在可逆反应中反应物的系数和与生成物的系数和之间的相对大小

  考点2:解答化学平衡图像题的“三看”、“两法”

  三、例题精析

  【例题1】可逆反应mA(固)+nB(气) eC(气)+fD(气)反应过程中,当其他条件不变时,C的体积分数j(C)在不同温度(T)和不同压强(P)的条件下随时间(t)的变化关系如图所示。下列叙述正确的是(    )

  A.达到平衡后,若使用催化剂,C的体积分数将增大

  B.当平衡后,若温度升高,化学平衡向逆反应方向移动

  C.化学方程式中,n>e+f

  D.达到平衡后,增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动

  【答案】B

  【解析】从(1)图中应先判断出T1与T2温度的大小关系。在其他条件不变时,温度升高,反应速率变大,达到平衡时间越短。由此可知,T2>T1。从图(1)分析可知温度较高时j(C)变小,说明升高温度时,平衡向逆反应方向移动,所以该正反应是放热反应。B选项是正确的。从(2)图中,应先判断出P1与P2大小关系。在其他条件不变情况下,压强越大,达到平衡的时间就越短,由此可知P2>P1。从图中可知,压强增大时j(C)变小,说明增大压强平衡向逆反应方向移动,逆反应方向是气体体积减小方向,即n<e+f,C项错误。由于使用催化剂,并不影响化学平衡的移动,A项错误。在化学平衡中,增大或减小固体物质的质量不影响化学平衡的移动。因此D项错误。解答这类图象题时,必须要抓住纵坐标(变量)即C的体积分数与外界条件变化的关系,分析得出相应正确的结论。

  【例题2】已知某可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)在密闭容器中进行,右图表示在不同反应时间t时,温度T和压强P与反应物B在混合气体中的体积分数B%的关系曲线,由曲线分析,下列判断正确的是(    )

  A.T1<T2  P1>P2  m+n>P  ΔH<0

  B.T1>T2  P1<P2  m+n>P  ΔH>0

  C.T1<T2   P1>P2  m+n<P  ΔH<0

  D.T1>T2  P1<P2  m+n<P  ΔH>0

  【答案】D

  【解析】本题考查根据温度、压强变化对化学平衡移动的影响来判断化学方程式的特点。分析图象,可以分两个层次考虑:(如图将三条曲线分别标为①、②、③)。从①、②曲线可知,当压强相同(为P2)时,②先达平衡,说明T1>T2 ;又因为T2低,B%大,即降低温度,平衡逆向移动,说明逆向放热,正向吸热。从②、③曲线可知,当温度相同(为T1)时,②先达平衡,说明P2>P1 ;又因为P2大,B%大,即增大压强,平衡逆向移动,说明逆方向为气体体积减小的方向,m+n<P。 综合以上分析结果:T1>T2, P1<P2,m+n<P,正反应为吸热反应。识别此题的图像,要从两点入手,其一,斜线的斜率大小与反应速率大小关联,由此可判断温度、压强的高低;其二,水平线的高低与B%大小相关联,由此可分析出平衡向那个方向移动。

  【例题3】在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图,下列表述中正确的是(    )


  A.反应的化学方程式为:2MN      B.t2时,正逆反应速率相等,达到平衡

  C.t3时,正反应速率大于逆反应速率      D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍

  【答案】D源

  【解析】本题以化学反应速率与化学平衡为素材,考核观察图象及其信息加工的能力。从图象可知,t1时,N的物质的量是6mol,M的物质的量是3mol,故N的浓度是M浓度的2倍是正确的;同时也可得出反应的化学方程式为:2NM;t2时,正逆反应速率虽然相等,但尚未达到平衡,因为此时M、N的物质的量还在增大与减少,t3时M、N的物质的量保持不变,说明已达平衡状态,则正反应速率等于逆反应速率。主要考查化学反应速率、化学平衡等知识,已经抽象到没有具体的元素符号,并且以看图设置情境设问,因此对观察能力作了重点考查,思维能力要求也较高。图的横坐标是时间,绘出了t1、t2、t33个时刻。纵坐标既不是速率,也不是浓度,而是物质的量。仔细审视各时间段中物质的量的变化。

  四、课堂练习

  【基础】

  1. 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下图所示。图中:压强p1>p2,x轴表示温度,y轴表示平衡混合气中G的体积分数。据此可判断(    )


  A.上述反应是放热反应                B.上述反应是吸热反应

  C.a>b                            D.a<b

  【答案】BD

  【解析】由图给信息可知,随着温度的升高,平衡混合气中G的体积分数减小,说明该反应的正反应方向为吸热反应;由图知,在相同温度下,压强增大,说明平衡混合气中G的体积分数也增大,说明该反应的正反应方向是气体分子数增大的反应,即a<b。


  2. 在容积可变的密闭容器中存在如下反应:2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g) ΔH<0。该可逆反应的反应速率-时间、转化率-时间关系图如下:

  下列分析中不正确的是(    )

  A.图Ⅰ可体现t0时升高温度对反应速率的影响

  B.图Ⅱ可体现t0时增大压强(缩小体积)或使用催化剂对反应速率的影响

  C.图Ⅲ可体现催化剂对化学平衡的影响,且甲使用了催化剂

  D.图Ⅲ可体现温度对化学平衡的影响,且乙的温度较高

  【答案】C

  【解析】升高温度平衡向逆反应方向移动,且正逆反应速率都增大,所以A对;增大压强或使用催化剂,正逆反应速率都增大,且平衡不发生移动,B对;使用催化剂对平衡没有影响,A的转化率不变,C错;因为乙先达到平衡,所以乙的温度高,升高温度平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,D对。

  【巩固】

  1. 可逆反应A(g)+2B(g) 3C(g)+4D(g) ΔH>0,在恒容密闭容器中达到平衡后,改变某一条件,下列图像正确的是(    )

  【答案】D

  【解析】A项,该反应是吸热反应,升温平衡正向移动,则平衡常数K应增大,A错;B项,增大压强平衡逆向移动,则B的转化率降低,B错;C项,催化剂不能使化学平衡发生移动,则D的产率不变,C错;D项,化学平衡常数只受温度影响,故正确。

  2. 现有可逆反应A(g)+2B(g) nC(g) ΔH<0,在相同温度、不同压强时,A的转化率跟反应时间(t)的关系如下图所示,其中结论正确的是(    )

  A.p1>p2,n>3          B.p1<p2,n>3

  C.p1<p2,n<3     D.p1>p2,n=3

  【答案】B

  【解析】根据图像可知在p2时反应达到平衡的时间短,说明化学反应速率快,即压强p2>p1;由纵坐标可判断,压强高时对应的A的转化率低,即增大压强化学平衡逆向移动,1+2<n,B项正确。


  【拔高】

  1. 电镀废液中Cr2O72-可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):

  (aq)+2Pb2+(aq)+H2O(l)2PbCrO4(s)+2H+(aq)  ΔH< 0

  该反应达平衡后,改变横坐标表示的反应条件,下列示意图正确的是(    )

  【答案】A

  【解析】 图像问题。由题意知该反应是一个放热的可逆反应,升高温度平衡向吸热的逆反应方向移动,依据平衡常数的表达式,可知K应该减小,A正确;pH增大溶液碱性增强,会中和溶液中H+,降低生成物浓度平衡向反方应方向移动,的转化率会增大,B不正确;温度升高,正、逆反应速率都增大,C错误;增大反应物Pb2+的浓度,平衡向正反应方向移动,的物质的量会减小,D不正确。

  2.(2017?安徽模拟)?对于密闭容器中可逆反应A2(g)+3B2(g)═2AB3(g),探究单一条件改变情况下,可能引起平衡状态的改变,得到如图所示的曲线(图中T表示温度,n表示物质的量)下列判断正确的是(    )

  A. 加入催化剂可以使状态d变为状态b

  B. 若T1>T2,则逆反应一定是放热反应

  C. 达到平衡时A2的转化率大小为:b>a>c

  D. 在T2和n(A2)不变时达到平衡,AB3的物质的量大小为:c>b>a

  【答案】D

  【解析】A.催化剂只改变反应速率不改变平衡移动,所以加入催化剂不可能使状态d变为状态b,故A错误;

  B.若T1>T2,由图象可知温度升高AB3的平衡体积分数减小,说明升高温度平衡向逆反应分析移动,则逆反应为吸热反应,故B错误;

  C.由图可知,横坐标为B2的物质的量,增大一种反应物的量会促进另一种反应物的转化率增大,则B2越大达到平衡时A2的转化率越大,即达到平衡时A2的转化率大小为c>b>a,故C错误;

  D.由图可知,横坐标为B2的物质的量,增大一种反应物的量必然会促进另一种反应物的转化,则B2越大达到平衡时A2的转化率越大,生成物的物质的量越大,则平衡时AB3的物质的量大小为:c>b>a,故D正确;故选D。

  五、课后作业

  【基础】

  1.在密闭容器中通入A、B两种气体,在一定条件下反应:2A(g)+B(g)2C(g);ΔH<0。达到平衡后,改变一个条件(X),下列量(Y)的变化一定符合图中曲线的是(    )

 

X

Y

A

再加入A

B的转化率

B

再加入C

A的体积分数

C

增大压强

A的转化率

D

升高温度

混合气体平均摩尔质量

  2.反应A2+B22AB在不同温度和压强改变的条件下产物AB的生成情况如图所示,a为500℃,b为反应在300℃时情况,c为反应在300℃时从时间t3开始向容器中加压的情况,则下列叙述正确的是(    )

  A.A2、B2、AB均为气体,△H<0

  B.AB为气体,A2、B2中有一种为非气体,△H<0

  C.AB为气体,A2、B2中有一种为非气体,△H>0

  D.AB为固体,A2、B2中有一种为非气体,△H<0


  3.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,请判断下列说法正确的是(    )?

  A.降温,化学平衡向正反应方向移动

  B.使用催化剂可使D%有所增加

  C.化学方程式中气体的化学计量数m<p+q

  D.B的颗粒越小,正反应速率越快,有利于平衡向正反应方向移动

  【巩固】

  1.反应 2X(气)+ Y(气)2Z(气)+热量,在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下,产物Z的物质的量(n2)与反应时间(t)的关系如右图所示。下述判正确的是( )


  A. T1>T2,p1<p2           B. T1<T2,P1>p2

  C. T1>T2,P1>p2           D. T1<T2,p1<p2

  2.已知某可逆反应在密闭容器中进行. A(g)+2B(g)  C(g)+D(s)放出热量,图中曲线a代表一定条件下该反应的过程。若使a 曲线变为b曲线,可采取的措施是(   )


  A.增大A的浓度         B.缩小容器的容积

  C.加入催化剂          D.升高温度

  3.在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图,下列表述中正确的是(    )


  A.反应的化学方程式为.2MN

  B.t2时,正逆反应速率相等,达到平衡

  C.t3时,正反应速率大于逆反应速率

  D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍

  【提高】

  1.已知某可逆反应:mA(气)+nB(气)   xC(气) +Q ,在密闭容器中进行,右图表示反应在不同时间t ,温度T和压强P与C在混合气体中的百分含量(C%)的关系曲线,则(    )

  A.T1>T2 ,P1>P2 ,m+n>x ,Q>0

  B.T1<T2 ,P1<P2 ,m+n<x ,Q<0

  C.T1>T2 ,P1<P2 ,m+n<x ,Q>0

  D.T1<T2 ,P1>P2 ,m+n>x ,Q<0

  2.右图表示可逆反应mA(g) + nB(g)  pC(g)在不同温度(T)、压强(P)下,生成物C的物质的量分数x(C)的变化情况。下列关于该正反应热效应及方程式中A、B、C的化学计量数的判断中,正确的是(    )



  A.吸热反应,m+n<p

  B.吸热反应,m+n>p

  C.放热反应,m+n<p

  D.放热反应,m+n>p

  3.对于可逆反应  2AB3(g)  A2(g) + 3B2(g),△H>0;下列图像正确的是(    )

  【答案】

  【基础】AC    B    AC

  【巩固】C    C     D

  【提高】C    D    BD

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