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化学平衡的有关图像问题

2009-12-29 13页 doc 673KB 32阅读

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化学平衡的有关图像问题化学平衡的有关图像问题 化学高级教师 桑建强 一、教学内容 1.化学平衡图象的特征分析; 2.化学平衡问题研究的重要思维方法; 3.有关转化率的判断计算。 二、学法指导 (一)化学平衡的图象问题研究 1.作用:化学反应速率和化学平衡的有关理论具有一定的抽象性,运用各种图象能直观地反映可逆反应的变化规律及特点,能从定性和定量两方面来分析和研究变化的因素、方向和程度。 2.方法: (1)注重纵坐标和横坐标所对应的物理量,只要其中一个物理量改变,就可能导致图象的改...
化学平衡的有关图像问题
化学平衡的有关图像问题 化学高级教师 桑建强 一、教学内容 1.化学平衡图象的特征分析; 2.化学平衡问题研究的重要思维方法; 3.有关转化率的判断计算。 二、学法指导 (一)化学平衡的图象问题研究 1.作用:化学反应速率和化学平衡的有关理论具有一定的抽象性,运用各种图象能直观地反映可逆反应的变化规律及特点,能从定性和定量两方面来分析和研究变化的因素、方向和程度。 2.方法: (1)注重纵坐标和横坐标所对应的物理量,只要其中一个物理量改变,就可能导致图象的改变。 例如 对一可逆反应从起始到达平衡,某反应物的A的百分含量)、A的转化率(A分别对时间作图,曲线正好相反。 A的百分含量与时间关系 A的转化率与时间关系 (2)弄清纵坐标和横坐标两种物理量之间的相互关系。作图或析图时要注意变化的方向、趋势、程度,如考虑是直线还是曲线?是上升还是下降?到一定时是否会不再改变?若是两条或两条以上的直线,斜率是否相同?若是两曲线,它们的曲率是否相等?……这一系列的问题必须思考清楚。 (3)抓住关键的点:如原点、最高点、最低点、转折点(拐点)、交点等。同样有一系列问题值得去好好思考,如该不该通过原点?有没有最高(或最低)点?为何有转折点、交点等? 3.图象类型 (1)横坐标——时间(t) 纵坐标——反应速率(v) 或某物质浓度(C)或某成分的百分含量(A%) 或某反应物的转化率((A) 特点: ①可逆反应从非平衡到达平衡以前,v、C、A% 、(A均随时间(t)变化,到达平衡后,则不随时间而改变。图象中一定将出现平行于横坐标的直线,简称“平台”。 ②出现转折“平台”的先后取决于达到平衡所需要的时间。而时间的长短又取决于反应速率的大小。 温度(T)一定,压强(P)越大,V正、V逆越大,t越小 压强(P)一定,温度(T)越大,V正、V逆越大,t越小 T、P一定,使用正催化剂后V正、V逆均增大,t缩小。 ③“平台”的相对高低,则由外界条件对平衡的影响来决定。“平台”越高,说明条件越有利于纵坐标对应物理量的提高。反之,则不利。 故可根据图象特点来分析可逆反应特点。 例1 已知某可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+Q在密闭容器中进行反应,测得在不同时间t、温度T和压强P与反应物B在混合气中的百分含量B%的关系曲线如图所示。 A.T1P2,m+n>P,Q<0 B.T1> T2,P2>P1,m+n T1,P2>P1,m+n T2,P2>P1,m+n>P,Q>0 解析:①根据达到平衡的时间长短,可断定 T2P1 ②根据“平台”高低,可断定 低温有利于B%增大,说明逆反应是放热反应,即正反应为吸热,Q<0 高压有利.B%增大,说明增大压强,平衡逆移,故m+n
示一定条件下可逆反应:X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s)+Q的反应过程中X的转化率和时间的关系。若使a曲线变为b曲线,可采取的是 ( ) A.加入催化剂 B.增大Y的浓度 C.降低温度 D.增大体系压强 解析:①达平衡所需时间bVa ②改变条件后(x不变 平衡不移动 ③该可逆反应ΔVg=0 可加催化剂或加压 答案: 在反应速率(v)-时间(t)图象中,在保持平衡的某时刻t1改变某一条件前后,V正、V逆的变化有两种: V正、V逆同时突破——温度、压强、催化剂的影响 V正、V逆之一渐变——一种成分浓度的改变 现图示如下: 图 改变条件 增加反应物浓度 降低生成物浓度 升温或加压(Δng≠0) 降温或减压(Δng≠0) 使用正催化剂或加压(Δng=0) 使用负催化剂或减压(Δng=0) (5)在浓度C-时间t图象中 改变温度瞬间,各物浓度不变,故平衡虽破坏,但各物质的浓度变化均连续。 改变压强瞬间,各物质浓度(气体)均突变。加压——突增,减压——突减。 改变某一成分浓度时,该成分浓度突变,其它物质不变,故变化是连续的。 例3. 可逆反应N2+3H2 2NH3+Q,从反应开始经t1秒达平衡状态,因条件改变,平衡在t2秒时发生移动,在t3秒时,又达到新的平衡状态。试根据t2-t3秒曲线判断,下列图1、图2所表示的平衡移动方向和变化条件各是什么? 图1 图2 解析 图1中t2-t3曲线与原来连续变化,说明只可能为改变______引起。NH3浓度下降,H2浓度增大,说明平衡是逆向移动,故变化的条件是___________。 图2中 ,t2时改变条件前后NH3​的浓度连续变化,而N2浓度突变,说明只能是增加__________浓度引起,平衡正向移动。 例5.气态反应A+B C+D,其它条件不变,在有催化剂条件(a)时和无催化剂条件(b)时的反应过程中,有关的量(纵坐标)随时间(横坐标)的变化情况错误的是( ) 解析:使用催化剂,同等程度改变正逆反应速度,缩短达到平衡所需时间,但不改变平衡状态。故不论有无催化剂,达到平衡时同一成分的百分含量相同。所以选项A错___对。选项D中似乎达平衡所需时间长短合理,但使用催化剂,反应速率不但不增大,反而减小,显然不合理。本题正确选项:__________。 例6.2.右图为条件一定时,反应2NO+O2 2NO2+Q(Q>0)中NO的最大转化率与温度变化关系曲线图,图中有A、B、C、D、E五点,其中表示未达到平衡状态,且V正V逆。而E所在状态的转化率大于该温度平衡时的,说明反应正向逆反应方向移动。即V正0.6mol但不可能任意增大,根据“不为零”原则,1molCO即使完全反应也只可能生成1molCO2,所以0.6molN B.M 0 D.4NH3+5O2 4NO+6H2O △H<0 2.在溶积固定的4L密闭容顺中,进行可逆反应: X(气)+2Y(气) 2Z(气)并达到平衡,在此过程中,以Y的浓度改变表示的反应速率υ(正)、υ(逆)与时间t的关系如下图,如图中阴影部分面积表示( ) A.X的浓度的减少 B.Y的物质的量的减少 C.Z的浓度的增加 D.X的物质的量的减少 3.今有反应X(g)+Y(g) 2Z(g)+ △H<0若反应开始经t1秒后达到平衡,又经t2秒后,由于反应条件的改变使平衡破坏,则t3时又达到平衡,如图表示,试分析,以t2到t3秒曲线变化的原因因是( ) A.增大了X和Y的浓度 B.使用了催化剂 C.增加了反就体系的压强 D.升高了反应的湿度 4.可逆反应N2O5 N2O4+ O2 △H<0,在t1时达到平衡,然后在t2时开始加热,至一定湿度后停止加热并增温,到t3时又建立平衡,下列各图解表示上述情况的是( ) A B C D 5.可逆反应aX(气)+bY(气) cZ(气)+dW(气) △H=Q,在压强P1、P2湿度T1、T2下,产物W 的质量与反应时间t的关系如图。下列各项正确的是( ) A.P1>P2 B.Q<0 C.T1>T2 D.c+d>a+b 6.都符合两个图象的反应是(C%表法反应物质量分数,v表示速率,P表示压强,t表示时间)( ) (1) (2) A.N2O3(g) NO2(g)+NO(g) △H<0 B.2NO2(g)+H2O(1) 2HNO3(1)+NO(g)+ △H<0 C.4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g) △H<0 D.CO2(g)+C(s) 2CO(g) △H>0 7.对于反应A(气)+2B(气) 2C(气) △H<0,下面各图能正确反映在这一反应中,反应时间t,湿度T与平衡混合物中C的百分含量关系的是( ) A B C D 8.在密闭容器中发生反应2SO2+O2 2SO2(气),起始时SO2和O2分别为20mol和10mol,达到平衡时,SO2的转化率为80%,若从SO3开始进行反应,在相同的条件下,欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同,则起始时SO3的物质的量及SO3的转化率分别为( ) A.10mol和10% B.20mol和20% C.20mol和40% D.30mol和80% 9.右图中,a曲线表示一定条件下可逆反应X(g)+Y(g) 2Z(g)+W(s)+Q的反应过程,若使a曲线变为b曲线,可采取的措施是( ) A.降低湿度 B.增大Y的浓度 C.加入催化剂 D.增大体系压强 10.在密闭容器中发生反应:aX(气)+bY(气) cZ(气)+dW(气),反应达到平衡后,保持湿度不变,将气体压缩到原来的 体积,当再次达到平衡时,W的浓度为原平衡的1.8倍,下列叙述中不正确的是( ) A.平衡向逆反应方向移动 B.a+b0),下列图像中正确的是( ) 12.在等温、等容条件下有下列气体反应:2A(g)+2B(g) C(g)+3D(g)。现分别从两条途径建立平衡: I.A和B的起始浓度均为2mol·L—1; Ⅱ.C和D的起始浓度分别为2mol·L—1和6mol·L—1。 下列叙述正确的是( ) A.I和Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数相同 B.I和Ⅱ两途径最终达到平衡时,I中A的转化率与Ⅱ中B的产率之和不为1 C.达到平衡时,I途径的反应速率υ(A)等于Ⅱ途径的反应速率υ(A) D.达平衡时,第I条途径混合气体的密度为第Ⅱ条途径混合气体密度的1/2 (二)填空题 13.在一固定容积的密闭容器中,1molHI气体建立如下平衡2HI H2(g)+I2(g),此时HI的转化率为25%,其它条件不变时再充入1molHI的气体,重新平衡后HI的转化率为( )23%(填“>”“<”或“=”) 14.对于吸热反应A(g)+B(g) C(g)+D(g)A的转化率与压强(P)和湿度(T)的关系如图所示则T1、T2、T3的关系是___________。 15.在一定条件下,可逆反应A+B Mc的变化如右图所示,已知坐标表示在不同湿度和压强下生成物C在混合物中的质量分数,p为反应在T2的湿度时达到平衡后向容器加压的变化情况,问: (1)湿度T1_________T2(填<、>或=)。 (2)正反应是_______反应(填吸热或和热)。 (3)如果A、B、C均为气体,则m_______2(填<、>或=) (4)当湿度和容积不变时,如在平衡体系中加入一定量的某稀有气体,则体生活费的压强_________,平衡______移动。 16.可逆反应2A(g)+B(g) nC(g)△H=Q,图甲为同温度不同压强时,混合气体中A的体积分数A%随反应时间变化的曲线;图乙为同一压强不同湿度时,混合气体中A的体积分数A%随反应时间变化的曲线试根据曲线确定 甲 乙 (1)P1与P2关系___________,n______3(填<、>或=) (2)T1与T2的关系是____________,Q______0(填<、>或=) 17.某化学反应2A B+D在四种不同条件下进行,B、D起始浓度为见反应物A的浓度(mol/L)B随反应时间(min)的变化情况如下表: 实验 序号 时间 浓度 湿度 0 10 20 30 40 50 60 1 800℃ 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50 2 800℃ C2 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 3 800℃ C3 0.92 0.75 0.63 0.60 0.60 0.60 4 820℃ 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20 根据上述数据,完成下列填空: (1)在实验1,反应在10至20分钟时间内平衡速率为_________mol(L·min)。 (2)在实验2,A的初始浓度C2=________mo/L,反应经20分钟就达到平衡,可推测实验2中还隐隐约约含的条件是_________________。 (3)设实验3的反应速率为V3,实验1的反应速率为V1,则V3________V1(填>、=、<=,且C3_________1.0mol/L(填>、=、<) (4)比较实验4和实验1,可推测该反应是__________反应(选填吸热、放热)理由是_____________________________________。 18.把N2和H2按1:1(物质的量之比)混合均匀后分成四等份,分别充入A、B、C、D四个装有铁触媒的真空密闭容器中(容积不变),在保持相同湿度的条件下,四个容器相继达到化学平衡状态,分析下表数据,回答下列问题: 容器代号 A B C D 平衡时混合物平均式量 16 17 平衡时N2的转化率 20% 平衡时H2的转化率 30% (1)平衡时,______________容器中NH3所占的比例最大。 (2)达到平衡时反应速率最小的容器是___________。 (3)四个容器的压强自小到大的排列次序是______________。 参考答案 (一) 1.D 2.C 3.D 4.CD 5.B 6.B 7.B 8.B 9.CD 10.C 11.AC 12.AD (二) 13.= 14.T1>T2>T3 15.(1)> (2)放热 (3)> (4)增大,不, 16.(1)P1 17.(1)0.013 (2)1.0 ,催化剂 (3)>,> (4)由吸热湿度升高时,平衡向右移动 18。(1)A (2)C (3)A
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