1、【 精品教育资源文库 】 学案六 化学速率平衡图表分析与数据处理 【教学目标】 1.理解化学平衡图像的意义，掌握化学平衡图像题的解法。 2.借助速率和平衡的图像，了解平衡在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 3.通过对 “ 化学反应速率和化学平衡 ” 的图表以及 “ 化学反应的过程图像 ” 的分析，提高学生对图表信息进行综合处理和 加工的能力。 4.通过同学之间对图像题的解题方法的讨论分析，体会同伴间互助学习的必要性。 【教学重点】 阅读表格数据、图像，对化学平衡的综合分析，解决实际问题。 【教学难点】 平衡图像解题思路、方法与技巧。 【考情分 析】 从近几年看，化学反应速率和化学平衡的
2、考查，试题的创新性、探究性逐年提升，如：考查问题多样化的平衡图像问题，通过设计新颖的速率、平衡计算以及通过图像、表格获取信息、数据等试题在情境上、取材 上都有所创新，而且化学反应速率与化学平衡还与元素化合物知识相互联系，综合考查，并且两者的结合也日趋紧密。如 2015 全国卷28 ， 2016 全国卷 27 ， 2017 全国卷 28 等。 1.常见速率、平衡图像 (1)物质的量 (或浓度 )时间图像 例如，某温度时，在定容 (V L)容器中， X、 Y、 Z 三种物质的物质的量 随时间的变化曲 线如图所示。 (2)含量 时间 温度 (压强 ) 常见形式有如下几种。 (C%指生成物的质量分数；
3、 B%指某反应物的质量分数 ) 【 精品教育资源文库 】 (3)恒压 (温 )的图像分析 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)，常见类型如下所示： 如图 2 所示曲线是其他条件不变时，某反应物的最大转化率 ( )与温度 (T)的关系曲线，图中标出的 1、 2、 3、 4 四个点，表示 v 正 v 逆 的点是 3，表示 v 正 v 逆 的点是 1，而 2、 4 点表示 v 正 v 逆 。 2.解答化学平衡图像题二个 原则和三个步骤 (1)二个原则 先拐先平。例如，在转化率 时间图上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时推理可得该变化的温
4、度高、浓度大、压强高。 定一 论二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。 (2)三个步骤 看懂图像：看图像要五看。一看面，即看清横坐标和纵坐标；二看线，即看线的走向、变【 精品教育资源文库 】 化趋势；三看点，即看曲线的起点、终点、交点、拐点、原点、极值点等；四看要不要作辅助线、如等温线、等压线；五看定量图像中有关量的多少。 联想规律：联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 推理 判断：结合题中给定的化学反应和图像中的相关信 息 ， 根 据 有 关 知 识 规 律 分 析 作 出 判 断 。考点指导 1 化学平衡中的表格数据处理 典例 1 某温度下进行反应：
5、 COCl2(g) Cl2(g) CO(g)，向 2.0 L 恒容密闭容器中充入 1.0 mol COCl2(g)，经过一段时间后达到平 衡。反应过程中测得的有关数据见下表： t/s 0 2 4 6 8 n(Cl2)/mol 0 0.30 0.39 0.40 0.40 (1)0 2 s内， v(Cl2) _。 (2)保持其他条件不变，升高温度，平衡时 Cl2 0.22 molL 1，则反应的 H_(填“ ” 、 “ ”或“” )0。 (3)该温度下，此反应的平衡常数 K _；若在 2 L 恒容绝热 (与外界没有热量交换 )密闭容器中进行该反应，则该反应 K将 _(填 “ 增大 ” 、 “ 减小
6、 ” 或 “ 不变 ”) 。 (4)保持其他条件不变，起始时向容器中充入 1.2 mol COCl2、 0.60 mol Cl2和 0.60 mol CO，反应达到平衡前的速率： v(正 )_(填 “ ” 、 “ ” 或 “ ”) v(逆 )。 (5)若起 始时向该容器中充入 2.0 mol COCl2(g)，经过一段时间后达到平衡，n(Cl2)_(填 “ ” 、 “ ” 或 “ ”)0.8 mol 。 (6)保持其他条件不变，起始向容器中充入 1.0 mol Cl2 和 1.2 mol CO，达到平衡时， Cl2的转化率 _(填 “ ” 、 “ ” 或 “ ”)60% 。 (7)若该反应是在
7、恒温恒压下进行，则达到平衡时反应物的转化率将 _(填 “ ” 、“ ” 或 “ ” )40%。 解析 (1)v(Cl2) 0.30 mol2.0 L2 s 0.075 molL 1s 1。 (2)对于题中原平衡， Cl2 0.40 mol2 L 0.2 molL 1，温度升高， Cl2 0.22 molL 1，说明平衡正向移动，正反应吸热。 【 精品教育资源文库 】 （ 3） COCl2（ g） Cl2（ g） CO（ g）起始 /（ molL 1） 0.50 0 0转化 /（ molL 1） 0.20 0.20 0.20平衡 /（ molL 1） 0.30 0.20 0.20K 0.200
8、.200.30 0.133 (molL 1)。 因为正反应是吸热反应，随着反应的进行，温度降低，平衡逆向移动， K减小。 (4)Q 0.300.300.60 0.15 K，反应逆向进行。 (5)若起始充入 2.0 mol COCl2(g)，体积扩大 2倍，则达到平衡时 n(Cl2) 0.8 mol，压回原体积，即增大压强，平衡逆向移动， n(Cl2)减小。 (6)若充入 1.0 mol Cl2和 1.0 mol CO，则与原平衡等效，达到平衡时， Cl2的转化率等于 60%，现在是充了 1.0 mol Cl2和 1.2 mol CO，多充入 CO，则 Cl2的转化率增大。 (7)恒温恒容的容器
9、中，随着反应的进行，压强增大，平衡逆向移动，转化率减小。 所以恒温恒压的容器中转化率大些。 答案 (1)0.075 molL 1s 1 (2) (3)0.133 molL 1 减小 (4) (5) (6) (7) 课堂对点训练 1.某同学学习了化学反应速率后，联想到曾用 H2O2制备氧气，于是设计了下面的实验方案并进行实验探究。 实验编号 反应物 催化剂 甲 试管中加入 3 mL 2% H2O2溶 液和 3滴蒸馏水 无 乙 试管中加入 3 mL 5% H2O2溶液和 3滴蒸馏水 无 丙 试管中加入 3 mL 5% H2O2溶液和 3滴蒸馏水 1 mL 0.1 molL 1 FeCl3溶液 丁
10、试管中加入 3 mL 5% H2O2溶液和 3滴 稀盐酸溶液 1 mL 0.1 molL 1 FeCl3溶液 戊 试管中加入 3 mL 5% H2O2溶液和 3滴 NaOH溶液 1 mL 0.1 molL 1 FeCl3溶液 (1)上述实验发生反应的化学方程式为 _ 【 精品教育资源文库 】 _。 (2)实验甲和实验乙的实验目的是 _； 实验丙、实验丁和实验戊的实验目的是 _。 (3) 分析 H2O2 的 性 质 ， 解 释 实 验 甲 和 实 验 乙 能 否 达 到 实 验 目 的 ：_ _。 (4)实验过程中该同学对实验丙、丁、戊中产生的气体进行收集，并在 2 min 内 6 个时间点对
11、注射器内气体进行读数，记录数据如表。 时间 /s 20 40 60 80 100 120 气体体 积 /mL 实验丙 9.5 19.5 29.0 36.5 46.0 54.5 实验丁 8.0 16.0 23.5 31.5 39.0 46.5 实验戊 15.5 30.0 44.5 58.5 71.5 83.0 对实验戊， 0 20 s 的反应速率 v1 _ mLs 1， 100 120 s 的反应速率 v2_ mLs 1 。不考虑实验测量误差，二者速率存在差异的主要原因是_ _。 如图是根据实验收集到最大体积的气体时所用时间绘制的图像。曲线 c 表示的是实验_(填 “ 丙 ” 、 “ 丁 ” 或
12、 “ 戊 ”) 。 解析 (1)过氧化氢在催化剂作用下分解生成氧气和水。 (2)对比实验甲和乙，可知不同的是过氧化氢的浓度； 对比实验丙、丁、戊，可知不同的是 H2O2溶液的酸碱性。 (3)过氧化氢在不加热且没有催化剂作用的条件下性质比较稳定，故实验甲和乙尽管 H2O2浓度不同，但 H2O2均不会分解生成氧气。 (4)由于实验戊产生氧气的速率最快，实验丁产生氧气的速率最慢，可推知图像中曲线 a、 b、 c对应的分别为实验戊、丙、丁。 答案 (1)2H2O2 =催化剂 2H2O O2 【 精品教育资源文库 】 (2)反应物浓度不同对反应速率的影响 不同酸碱性条件下，催化剂对反应速率的影响 (3
13、)实验甲和实验乙不能达到实验目的，因 H2O2在常温且无催化剂作用的条件下比较稳定 (4)0.775 0.575 随反应的不断进行， H2O2浓度逐渐降低，反应速率减小 丁 考点指导 2 速率、平衡图像分析 典例 2 用 NH3催化还原 NxOy可以消除氮氧化物的污染。 已知： 反应 ： 4NH3(g) 6NO(g) 5N2(g) 6H2O(l) H1 反应 ： 2NO(g) O2(g) 2NO2(g) H2(且 | H1| 2| H2|) 反应 ： 4NH3(g) 6NO2(g) 5N2(g) 3O2(g) 6H2O(l) H3 反应 和反应 在不同 温度时的平衡常数及其大小关系如下表： 温
14、度 /K 反应 反应 已知： K2K1K 2K 1 298 K1 K2 398 K 1 K 2 (1)推测反应 是 _反应 (填 “ 吸热 ” 或 “ 放热 ”) (2)相同条件下，反应 在 2 L密闭容器内，选用不同的催化剂，反应 产生 N2的量随时间变化如图所示。 计算 0 4分钟在 A 催化剂作用下，反应速率 v(NO) _。 下列说法正确的是 _。 A.该反应的活化能大小顺序是： Ea(A)Ea(B)Ea(C) B.增大压强 能使反应速率加快，是因为增加了活化分子百分数 C.单位时间内 H O键与 N H键断裂的数目相等时，说明反应已经达到平衡 D.若在恒容绝热的密闭容器中发 生反应，当 K值不变时，说明反应已达到平衡 (3)一定条件下，反应 达到平衡时体系中 n(NO) n(O2) n(NO2) 212 。在其他条件不变时，再充入 NO2 气体，分析 NO2 体积分数 (NO2)的变化情况：恒温恒压容器，【 精品教育资源文库 】 (NO2)_；恒温恒容容器， (NO2)_(填 “ 变大 ” 、 “ 变小
