2020版化学鲁科版选修4学案:第2章 微型专题重点突破(三) .docx
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1、微型专题重点突破(三)核心素养发展目标1.进一步理解化学平衡是一种动态平衡,能多角度灵活运用平衡及其移动的思想分析解决实际问题。2.会用“控制变量法”分析多种因素对化学反应速率的影响,会用“三段式法”进行相关计算,会分析识别相关图像,分别建立应用的思维模型。一、控制变量思想在比较反应速率大小中的应用例1臭氧(O3)在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如下表所示。已知:O3的起始浓度为0.021 6 molL1。 pHt /minT /3.04.05.06.02030123116958301581084815503126157(1)pH增大能加速O3分解,表明对O3分解起
2、催化作用的是 。(2)在30 、pH4.0条件下,O3的分解速率为 molL1min1。(3)据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为 (填字母)。a40 、pH3.0b10 、pH4.0c30 、pH7.0答案(1)OH(2)1.00104(3)bac解析(1)分析表中的数据知,pH增大,O3的分解速率加快,则对O3分解起催化作用的是OH。(2)查表计算v(O3)1.00104molL1min1。(3)分析表中数据知,a项中反应时间31 minta231 min,tc15 min,故可判断O3的分解速率的大小顺序是bav逆,平衡向正反应方向移动(注意v正增大,平衡不一定
3、向正反应方向移动);若v正Q,则平衡向正反应方向移动;若KQ,则平衡向逆反应方向移动;若KQ,则平衡不移动。三、平衡移动与转化率的变化例3反应:X(g)Y(g)2Z(g)H0,X、Y的初始物质的量之比为11,达到平衡时,下列说法不正确的是()A减小容器体积,平衡不移动,X的转化率不变B增大c(X),X的转化率减小C保持容器体积不变,同时充入0.1 mol X和0.1 mol Y,X的转化率不变D加入催化剂,正反应速率增大,Z的产率增大答案D解析该反应为反应前后气体物质的量不变的反应,平衡不受压强影响,减小容器体积,平衡不移动,X的转化率不变,A项正确;增大c(X),平衡正向移动,Y的转化率增大
4、,X的转化率减小,B项正确;同温同体,体积不变的反应,X、Y的初始物质的量之比为11,再充入0.1 mol X和0.1 mol Y,相当于增大压强,X的转化率不变,C项正确;催化剂不能使平衡移动,不改变产物的产率,D项错误。考点化学平衡影响因素的综合题点平衡移动与转化率的关系平衡转化率的变化规律(1)反应物不止一种时,如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)只增大一种反应物的浓度,该物质本身转化率减小,其他反应物转化率增大。如增大c(A),则平衡正向移动,(A)减小,(B)增大。(2)反应物只有一种时,如aA(g)bB(g)cC(g),增大c(A)则平衡正向移动,其影响结果相当于增大压强,若
5、abc,(A)不变;若abc,(A)增大;若abc,(A)减小。变式3在2 L恒容密闭容器中充入2 mol X和1 mol Y发生反应:2X(g)Y(g)3Z(g)H105时,可以认为该反应已经进行完全。(3)平衡常数的应用判断可逆反应进行的方向判断反应的焓变符号若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应,反之,K值减小,则正反应为放热反应。用于计算平衡浓度、转化率等化学平衡的相关计算。变式4设反应Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)Ha kJmol1,反应Fe(s)H2O(g)FeO(s)H2(g)Hb kJmol1,以上两反应的平衡常数分别为K1和K2,在不同温度下,K1、K2的值如
6、下:T/KK1K29731.472.381 1732.151.67下列有关叙述正确的是()Ab0B在973 K下增大压强,K2增大CabD在常温下反应一定能自发进行答案C解析根据温度升高时反应的K值减小,说明温度升高平衡向逆反应方向移动,故逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,b0,b0,请回答下列问题。(1)某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)1 molL1,c(N)2.4 molL1;达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为 。(2)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)4 molL1,c(N)a molL1;达到平衡后,c(P)2 molL1,则a 。(3)若反应温度不
7、变,反应物的起始浓度为c(M)c(N)b molL1,达到平衡后,M的转化率为 。答案(1)25%(2)6(3)41.4%解析用“平衡三段式法”,借助平衡常数来串联计算:(1) M(g)N(g)P(g)Q(g)起始/molL1 1 2.4 0 0变化/molL1 0.6 0.6 0.6 0.6平衡/molL1 0.4 1.8 0.6 0.6(N)100%25%,K0.5。(2)由K0.5,解得a6。(3)由K0.5,解得x41.4%。考点平衡常数的有关计算题点平衡常数与转化率计算的综合相关链接化学平衡相关计算的关系式(1)v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq(未达到平衡时,用于确定化学方程
8、式中未知的化学计量数)。(2)K任意状态的生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商,用Q表示。其与K比较,当QK,v正v逆;Qv逆。(3)平衡转化率:(A)100%100%。(4)平衡百分含量:(A)100%。(5)平衡时与起始时的压强比:(同T、V时)。(6)混合气体的平均摩尔质量: gmol1。六、化学反应速率和化学平衡的相关图像例6臭氧是理想的烟气脱硝试剂,其脱硝反应为2NO2(g)O3(g)N2O5(g)O2(g),若反应在恒容密闭容器中进行,下列由该反应相关图像作出的判断正确的是()答案A解析从能量变化的图像分析,该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小,A项
9、正确;依据化学反应速率的计算公式:v(NO2)0.2 molL1s1,单位不对,B项错误;催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率,所以加入催化剂,平衡不移动,C项错误;增大c(O2),平衡逆向移动,NO2的转化率降低,D项错误。考点化学平衡图像题点化学平衡图像的综合变式6对于反应:2A(g)B(g)2C(g)H0,下列图像正确的是()答案A解析首先分析该反应的特点是反应前后气体分子数减小的放热反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,A的转化率增大,B的物质的量分数减小,C的物质的量分数增大;升高温度,平衡向逆反应方向移动,A的转化率减小,B的物质的量分数增大,C的物质的量分数减小。A项图像表示B的
10、物质的量分数随温度升高而增加,符合此反应,另外,从反应开始到建立平衡,温度越高达到平衡的时间越短,A项正确;同理推知B、C、D项图像不符合题意。方法技巧(1)先拐先平数值大:即在含量(转化率)时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线表示的反应速率快,表示温度较高、压强较大或有催化剂等。(2)定一议二:即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,有时还需要作辅助线(等温线、等压线)。(3)三步分析法:一看反应速率是增大还是减小;二看v正、v逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。相关链接化学平衡图像的基本类型(1)物质的量 (浓度)时间图像(c/nt图像)在2 L密闭容
11、器中,某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下列问题:横坐标表示反应过程中时间变化,纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。该反应的化学方程式是3A(g)B(g)2C(g)。在反应达2 min时,正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。若用A物质的量浓度的变化表示反应达平衡(2 min)时的正反应速率是0.15 molL1min1。(2)速率时间图像(vt图像).v正突变,v逆渐变,且v正v逆,说明是增大了反应物的浓度,使v正突变,且平衡正向移动。.v正、v逆都是突然减小的,且v正v逆,说明平衡正向移动,该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的
12、反应。.v正、v逆都是突然增大的且增大程度相同,说明该化学平衡没有发生移动,可能是使用了催化剂,也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应压缩体积(即增大压强)所致。(3)含量(转化率)时间温度(压强)图像在化学平衡图像中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高或压强较大。根据图像回答下列问题:.表示T2T1,正反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动。.表示p2p1,压强增大,A的转化率减小,平衡逆向移动。说明正反应是气体总体积增大的反应。.生成物C的百分含量不变,说明平衡不发生移动,但反应速率ab,故a可能使用了催化剂;也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应,
13、a增大了压强(压缩体积)。(4)含量(转化率)压强温度图像在化学平衡图像中,包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义共三个量。确定横坐标所表示的量后,讨论纵坐标与曲线的关系;或者确定纵坐标所表示的量,讨论横坐标与曲线的关系,即“定一议二”原则。解题过程中,可以作辅助线帮助分析。例如反应aA(g)bB(g)cC(g)在不同温度下(T1T2),压强(p)与混合气体中C的含量(C%)的关系图像如图所示。根据图像回答下列问题:T1为一条等温线,随着压强的增大,C%减小,化学平衡逆向移动,abc。在压强一定时(如p3),温度升高,C%增大,化学平衡正向移动,正反应是吸热反应。(5)特殊图像对于反应aA(g)
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