化学反应速率的变化.docx

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化学反应速率的变化

化学反应速率的变化

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化学反应速率的变化、化学平衡的移动都与反应物的温度、浓度、气体反应物的压强等因素有关，化学平衡的移动又与反应速率的变化之间有着密不可分的关系，所有这些都可以用一定形式的图像来表达。

化学反应速率与化学平衡的图像都是以此为依据来设计的。

旨在考查学生对化学反应速率与化学平衡中的基本概念、基本理论的掌握程度以及分析、推理、自学和创新能力。

在解答此类问题时，应从以下方面进行综合分析：

一是借助于化学方程式掌握化学反应的特征；二是掌握化学反应的速率变化与平衡移动的规律;三是掌握图中符号的含义，图中符号项目主要包括纵坐标、横坐标和图像，对图像要弄清楚其起点、拐点、交点、终点和走向（即“四点一向”）的含义。

现归纳如下。

一、确定图像的意义

（1）确定图像的物理意义

例1．在容积固定的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的关系如右图,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．Y的浓度的减少      

Ｄ．X的物质的量的减少

解析：

本题要求学生掌握图中阴影部分面积表示的意义。

由图可知纵坐标表示以Y的浓度改变表示的反应速率υ（正）、υ（逆），横坐标表示时间,阴影部分面积表示:

[V（正）.ｔ１－V（逆）.t１］,即Y的消耗浓度与Y的生成浓度之差，也就是Ｙ的浓度的减少。

故选C。

（2）确定图像的横（或纵）坐标轴的意义

例2.在某容积一定的密闭容器中，可逆反应Ａ（气）+　B（气）

xC（气） ΔΗ=　Ｑ

有如下图（a）、（b）所示的关系曲线,试判断下列对图b的说法正确的是（   ）

    A.P３>P4 y轴表示A的转化率             　B．P3>P4 y轴表示B的体积分数

   　Ｃ．P3P4 y轴表示混合气体的平均式量

解析:

由图（ａ）可知:

当压强相同（均为P2）,温度为T１时达到平衡的时间短,故T１>Ｔ2,且温度高时C％越小，即升高温度平衡逆移，正反应为放热反应（ΔΗ＝Q<0）。

当温度相同（均为T1）,压强为P2时达到平衡的时间短,故P2＞Ｐ1,且压强大时Ｃ%越大，即增大压强平衡正移,正反应为气体体积缩小的反应，所以x=1。

由图（b）可知:

当压强相同（均为P４）,随温度升高，ｙ减小。

当温度相同时，若P3>P4,　随压强增大y增大；若P4＞Ｐ3,随压强增大y减小。

综合分析可知:

该题答案为A、Ｄ。

二、确定条件变化

例3.某密闭容器中发生如下反应:

X（g）＋３Y（g）

2Z（g） ΔＨ＜０。

下图表示该反应的速率（v）随时间（ｔ）变化的关系,t2、t３、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。

下列说法中正确的是（   　）

A．t2时加入了催化剂   

Ｂ.t3时降低了温度

Ｃ.t５时增大了压强     

D．t4～t５时间内X的转化率最低

解析：

三步分析法：

一看反应速率是增大还是减小；二看Δv正、Δｖ逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。

由图可知：

t2～t3时，Δv正＝Δv逆>0,化学平衡不移动,t2时加入了催化剂;t3~t4时，v（逆）、v（正）均减小,且Δｖ正>Δｖ逆,化学平衡逆移,ｔ３时是减小压强；t5～t6时，ｖ（逆）、v（正）均增大，且Δｖ逆＞Δv正，化学平衡逆移，t5时是升高温度；由化学平衡移动原理可知：

t6时Ｘ的转化率最低。

故本题答案为A。

例４.向一体积不变的密闭容器中充入H2和I２,发生反应：

H2（g）＋I2（g）

 2HI（ｇ）△H<0,当达到平衡后,改变反应的某一条件（不再充入任何气体）,造成容器内压强增大,下列说法正确的是（ ）

Ａ.容器内气体颜色变深,平均相对分子质量增大

Ｂ．平衡向右移动,HI浓度增大

C.改变条件前后,速率时间图像如右图

D．平衡不移动,混合气体密度不变

解析：

根据题意：

在一体积不变的密闭容器中发生如下反应：

H2（g）+I２（ｇ）

 2HI（g）　△Ｈ＜0,该反应前后气体体积不变，同时是放热反应。

且达到平衡后,改变反应的某一条件（不再充入任何气体）,造成容器内压强增大,此条件只能是升高温度。

再结合图像可知：

t0时,ｖ（逆）、v（正）均增大,且Δv逆＞Δv正，化学平衡逆移。

故t0时是升高温度。

图像与题设条件一致,根据化学平衡移动原理可知：

故本题答案为C。

三、确定反应特点

例5、已知某可逆反应mＡ（g）　+　nB（g）

ｐC（g）  ΔΗ＝Ｑ在密闭容器中进行，图中表示在不同反应时间t时，温度Ｔ和压强P与反应物B在

混合气体中的百分含量B%的关系曲线，由曲线分析下列判

断正确的（   ）

A.T1　<Ｔ２  P1　>　P2  m+ｎ>p  　Q　<0 

B.Ｔ１＞Ｔ２  P１＜Ｐ2  ｍ+n>p  Ｑ<0 　

Ｃ．T１<　T2  P１>　Ｐ2  ｍ+　n　0 

D．　T1>T2  　P１　<　P2  　m+n＜p  Q>0 

解析：

①根据达到平衡的时间长短，可以断定：

压强均为Ｐ２时，T2＜T１;温度均为T1时,P２>P1。

 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<ｐ。

由此可知，本题答案：

D。

例６、对达到平衡状态的可逆反应Ｘ+Ｙ

Ｚ＋W,在其他条件不变的情况下,增大压强,反应速率变化图像如图1所示,则图像中关于Ｘ、Y、Ｚ、Ｗ四种物质的聚集状态为（  ）

                   ﻫ

      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

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，图像告诉我们的是:

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。

四、确定化学方程式

（1）由浓度-时间曲线确定化学方程式

例7、图2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+3Ｃ

（２）由物质的量-转化率曲线确定化学方程式

例８、一定条件下，将X和Y两种气体按不同比例放入固定容积的密闭容器中,反应达平衡后，测得X、Ｙ的转化率与起始时物质的量之比

的关系如图１。

则该反应的化学方程式可表示为（  ）

温度/℃

压强/ｋPａ

Z的质量分数

200

101

0．４0

3０0

１01

0．48

400

202

0.52

4０0

303

0.５2

（表一）

A.3X（g）＋Y（g）

4Z（g）     　 

B．X（g）＋3Y（g）

４Z（g）

C．３X（g）+２Y（ｇ）

3Ｚ（g）    

D.２Ｘ（ｇ）＋3Y（g）

3Z（g）

解析：

从图像可知：

当n（X）／n（Y）=3时,X的转化率曲线与Y的转化率曲线相交，即X的转化率与Ｙ的转化率相等,根据化学方程式计算可知：

起始时反应物的物质的量之比

等于化学方程式中各反应物的化学计量数之比。

计算如下:

  设:

某可逆反应为：

mA（g）　+nB（g）

pC（ｇ），A、Ｂ起始时的物质的量分别为n（A）、n（B）,A、B的转化率分别为ａ（A）、a（B）。

则有：

mA（ｇ）  +   ｎ　B（g）

 ｐC（g）

                           　 ｍ               　n

                       　  n（Ａ）a（B）    n（B）ａ（B）

即：

m　：

n=n（A）a（B）:

n（B）a（B）

ｎ（A）/n（B）=ｍａ（Ａ）/nａ（B）

当a（A）=ａ（B）时，n（A）／n（B）＝ｍ/n，即起始时反应物的物质的量之比等于化学方程式中各反应物的化学计量数之比。

因起始时反应物的物质的量之比ｎ（Ｘ）/n（Y）=３，故X与Y在化学方程式中化学计量数之比为3:

1。

答案为A。

五、确定反应进行的方向

例9．右图为条件一定时,反应2ＮO＋O2    

 　２N O2  　△H<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逆的点是（    ）

A.B点和C点   

Ｂ.Ａ点和E点

C．Ｅ点        

D.A点和C点 

解析:

当条件一定时,反应的最大转化率一定是达平衡状态时。

该图像与初中所学的溶解度曲线很相似。

A、D所在的曲线上所有的点均为平衡时的状态。

曲线上下的点均为非平衡时的状态。

反应从非平衡自发达到平衡。

从图中可看出,B、C所在状态的转化率小于该温度平衡时的转化率。

说明反应向正反应方向进行。

即V正＞V逆。

而E所在状态的转化率大于该温度平衡时的转化率，说明反应向逆反应方向进行。

即V正

故本题选C。

例10.在容积相同的五个密闭容器中分别放入等量的Ａ２和B2，在不同温度下同时任其发生反应:

Ａ２（g）＋3B2（g）

2AB3（g）,分别在

某一同时刻测得其中ＡB3所占的体积分数变化

如图所示．下列说法不正确的是  　（   ）   

A．正反应是放热反应ﻫ     Ｂ.E、F二点尚未达到平衡

    　 C.H、I二点尚未达到平衡

    D．G、H、Ｉ三点已达平衡状态ﻫ   

解析：

随着温度的升高反应速率加快，从E、F到G点（AB3%最大,平衡状态），AB3%所占的体积分数增大；从Ｇ到H、I,AB3%所占的体积分数降低，曲线上G、H、I三点均为平衡时的状态，温度高时AB3%越小,即升高温度平衡逆移,能得出正反应是放热反应;E、Ｆ两点ＡB3％比G点低，原因是低温下反应速率慢,反应未达平衡状态。

故选C。