資源簡介

第3課時　化學反應速率和限度的計算與圖像
[核心素養發展目標]　1.學會列“三段式”進行某物質“轉化量”“平衡量”“化學反應速率”的計算。2.學會分析及應用化學平衡圖像。
一、化學反應速率及平衡的計算
1．列出一個模型——“三段式”思維模型
一般需要寫出化學方程式，列出起始量、變化量及平衡量，再根據題設信息列方程求解。如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質的量分別為a mol、b mol，達到平衡后消耗A的物質的量為mx mol。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始量/mol a b 0 0
變化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol a－mx b－nx px qx
注意　①a、b也可指濃度或氣體的體積、壓強等。②明確量的關系：各變化量之比＝各物質的化學計量數之比。
2．掌握四個公式——“三段式”應用
(1)反應物轉化率：A的轉化率＝×100%。
(2)生成物產率：C的產率＝×100%。
(3)平衡混合物某組分的百分含量＝×100%。
(4)根據阿伏加德羅定律，氣體的體積分數等于其物質的量分數。
3．化學反應速率計算
(1)根據定義求化學反應速率v＝。
(2)根據關系式計算反應速率
對于同一個化學反應，用不同物質表示的化學反應速率之比等于相應物質在化學方程式中的化學計量數之比。例如：對于反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
1．在一定密閉容器中加入A、B、C三種氣體，保持溫度一定，在t1～t4時刻測得各物質的濃度如下表。據此判斷下列結論不正確的是(　　)
測定時刻/s t1 t2 t3 t4
c(A)/(mol·L－1) 6 3 2 2
c(B)/(mol·L－1) 5 3.5 3 3
c(C)/(mol·L－1) 1 2.5 3 3
A.在t4時刻，該反應處于化學平衡狀態
B．t3時，A的轉化率比B的轉化率高
C．t1至t2時刻，該反應的速率為3 mol·L－1·s－1
D．該反應的化學方程式是2A(g)＋B(g)C(g)
答案　C
解析　A對，由表中數據可知，t3～t4，該反應中各組分的濃度保持不變，說明t4時刻該反應處于化學平衡狀態；B對，t3時，A的轉化率(×100%≈66.7%)比B的轉化率(×100%＝40%)高；C錯，化學反應速率必須指明以哪種反應物或生成物來表示；D對，達到平衡時A、B、C的物質的量濃度改變的量之比為4∶2∶2＝2∶1∶1，根據化學反應速率之比等于化學計量數之比，且A、B為反應物，C為生成物，可知該反應的化學方程式是2A(g)＋B(g)C(g)。
2．373 K時把0.24 mol無色的N2O4氣體通入體積為500 mL的密閉容器中，發生反應：N2O42NO2，容器中立即出現紅棕色。反應進行到2 s時，測得生成的NO2的物質的量為0.04 mol；反應進行到60 s時，容器內N2O4與NO2的物質的量相等。請計算：
(1)開始2 s內以N2O4表示的化學反應速率為__________。
(2)反應進行到60 s時體系的壓強與開始時體系的壓強之比為__________。
(3)60 s時N2O4的轉化率為__________(結果保留3位有效數字)。
答案　(1)0.02 mol·L－1·s－1　(2)4∶3　(3)33.3%
解析　(1)開始2 s內以NO2表示的化學反應速率v＝＝0.04 mol·L－1·s－1，根據速率之比等于化學計量數之比，v(N2O4)＝v(NO2)＝×0.04 mol·L－1·s－1＝0.02 mol·L－1·s－1。
(2)設反應的N2O4的物質的量為x mol，運用“三段式”法進行計算：
　　　　　　N2O4　　　　2NO2
起始/mol 　0.24 　　　　　　0
反應/mol 　x 　　　　　　　2x
60 s時/mol 0.24－x 　　　　 2x
60 s時容器內N2O4與NO2的物質的量相等，因此0.24－x＝2x，解得x＝0.08,60 s時體系的壓強與開始時體系的壓強之比等于60 s時氣體的物質的量與開始時氣體的物質的量之比為＝。
(3)根據(2)的計算，60 s時反應的N2O4的物質的量為0.08 mol，N2O4的轉化率為×100%≈33.3%。
3．恒溫恒容下，將2 mol A氣體和4 mol B氣體通入體積為2 L的密閉容器中發生反應：2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)，2 min達到平衡，測得平衡時A的物質的量為1.2 mol，C的濃度為0.8 mol·L－1。
(1)從開始反應至達到平衡狀態，生成C的平均反應速率為______________。
(2)x＝________。
(3)A的轉化率與B的轉化率之比為________。
(4)下列各項可作為該反應達到平衡狀態的標志的是________(填字母)。
A．壓強不再變化
B．氣體密度不再變化
C．氣體的平均相對分子質量不再變化
D．A的消耗速率與B的消耗速率之比為2∶1
答案　(1) 0.4 mol·L－1·min－1　(2)4　(3)4∶1　(4)ABC
解析　(1)根據2 min達到平衡時C的濃度為0.8 mol·L－1，
可知v(C)＝＝0.4 mol·L－1·min－1。
(2)根據三段式：2A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(s)
起始/mol　　　 2　　　 4　　　0
轉化/mol　　　 0.8　　 0.4　　2×0.8
平衡/mol　　　 1.2　　 3.6　　2×0.8
即Δn(A)∶Δn(C)＝0.8 mol∶1.6 mol＝2∶x，
解得x＝4。
(3)A的轉化率與B的轉化率之比為∶＝4∶1。
(4)反應前后氣體分子數不同，當壓強不再變化時，達到平衡狀態，A正確；反應有固體生成，當氣體密度不變時達到平衡狀態，B正確；反應前后氣體體積不同，當氣體的平均相對分子質量不再變化時，達到平衡狀態，C正確；A和B的消耗速率均表示正反應速率，不能由此判斷反應達到平衡狀態，D錯誤。
二、化學反應速率和限度的圖像分析
1．簡單的速率圖像及應用
2．化學反應速率和反應限度的圖像綜合分析
圖像分析關注以下幾點：
(1)坐標
各坐標軸代表的意義：濃度、物質的量、氣體體積、速率、時間等。
(2)曲線趨勢
隨著橫坐標數據的增大，縱坐標如何變化，為什么會出現這樣的變化，分清正、逆反應，理解曲線斜率大小的意義。
(3)關鍵節點
常見于有關數據的點、交點等，如坐標軸的交點、曲線的交叉點、極值點、轉折點、標有數據的點等。
1.如圖是足量鋁片(表面有氧化膜)和一定量稀硫酸反應，產生氫氣的速率與反應時間的圖像，下列有關描述錯誤的是(　　)
A．O→a段v(H2)為零，說明反應未進行
B．b→c段產生氫氣的速率加快，可能是該反應放熱
C．a→b段產生氫氣的速率加快，可能是鋁片表面的Al2O3薄膜逐漸溶解，加快了反應速率
D．c點之后，產生氫氣的速率下降，可能是c(H＋)下降導致反應速率下降
答案　A
解析　表面有氧化膜的鋁片和稀H2SO4反應，Al2O3和H2SO4首先反應生成Al2(SO4)3和H2O，無氫氣生成，故O→a段并不是反應未進行，故A項錯誤；隨著反應進行，Al和H2SO4接觸面積增大，而且Al和H2SO4反應放熱，故生成氫氣的速率逐漸加快，故B、C項正確；c點之后，H＋濃度的減小成了影響產生氫氣速率的主要因素，故隨著H＋濃度減小反應速率逐漸減慢，故D項正確。
2.在一密閉容器中加入A和B，各物質的物質的量濃度隨反應的變化如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A．該反應的化學方程式為5A＋4B4C
B．2 min前，正反應速率逐漸減小，逆反應速率逐漸增大
C．用B的濃度變化表示2 min內的速率為2 mol·L－1·min－1
D．2 min時，該反應達到平衡，此時A、B、C的濃度之比為5∶4∶4
答案　D
解析　A對，由圖可知，當(6－1) mol·L－1 A反應時，有(7－3) mol·L－1 B反應，生成4 mol·
L－1 C，故該反應的化學方程式為5A＋4B4C；B對，2 min前，反應物A和B減少，生成物C增多，所以正反應速率逐漸減小，逆反應速率逐漸增大；C對，用B的濃度變化表示2 min內的速率為＝2 mol·L－1·min－1；D錯，2 min時該反應達到平衡，此時A、B、C的濃度之比為1∶3∶4。
3．(2022·合肥高一月考)如圖所示是425 ℃ 時，在1 L密閉容器中發生化學反應各物質的濃度隨時間的變化示意圖。
下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖①中t0時，三種物質的物質的量相同
B．圖①中t0時，反應達到平衡狀態
C．圖②中的可逆反應為2HI(g)H2(g)＋I2(g)
D．圖①②中當c(HI)＝3.16 mol·L－1時，反應達到平衡狀態
答案　B
解析　圖①中t0時，三種物質的物質的量濃度相等，由于體系恒容，所以三者的物質的量也相等，故A正確；圖①中t0時，三種物質的物質的量濃度相等，但t0后各物質的物質的量濃度仍在變化，反應沒有達到平衡狀態，故B錯誤；由圖②可知，該圖表示的反應為2HI(g)H2(g)＋I2(g)，故C正確；圖①②中當c(HI)＝3.16 mol·L－1時，各物質的物質的量濃度開始保持不變，說明反應均達到平衡狀態，故D正確。第3課時　化學反應速率和限度的計算與圖像
[核心素養發展目標]　1.學會列“三段式”進行某物質“轉化量”“平衡量”“化學反應速率”的計算。2.學會分析及應用化學平衡圖像。
一、化學反應速率及平衡的計算
1．列出一個模型——“三段式”思維模型
一般需要寫出化學方程式，列出起始量、變化量及平衡量，再根據題設信息列方程求解。如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質的量分別為a mol、b mol，達到平衡后消耗A的物質的量為mx mol。
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
起始量/mol a b 0 0
變化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol a－mx b－nx px qx
注意　①a、b也可指濃度或氣體的體積、壓強等。②明確量的關系：各變化量之比＝各物質的化學計量數之比。
2．掌握四個公式——“三段式”應用
(1)反應物轉化率：A的轉化率＝×100%。
(2)生成物產率：C的產率＝×100%。
(3)平衡混合物某組分的百分含量＝×100%。
(4)根據阿伏加德羅定律，氣體的體積分數等于其物質的量分數。
3．化學反應速率計算
(1)根據定義求化學反應速率v＝。
(2)根據關系式計算反應速率
對于同一個化學反應，用不同物質表示的化學反應速率之比等于相應物質在化學方程式中的化學計量數之比。例如：對于反應aA(g)＋bB(g)??cC(g)＋dD(g)，有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
1．在一定密閉容器中加入A、B、C三種氣體，保持溫度一定，在t1～t4時刻測得各物質的濃度如下表。據此判斷下列結論不正確的是(　　)
測定時刻/s t1 t2 t3 t4
c(A)/(mol·L－1) 6 3 2 2
c(B)/(mol·L－1) 5 3.5 3 3
c(C)/(mol·L－1) 1 2.5 3 3
A.在t4時刻，該反應處于化學平衡狀態
B．t3時，A的轉化率比B的轉化率高
C．t1至t2時刻，該反應的速率為3 mol·L－1·s－1
D．該反應的化學方程式是2A(g)＋B(g)??C(g)
2．373 K時把0.24 mol無色的N2O4氣體通入體積為500 mL的密閉容器中，發生反應：N2O4??2NO2，容器中立即出現紅棕色。反應進行到2 s時，測得生成的NO2的物質的量為0.04 mol；反應進行到60 s時，容器內N2O4與NO2的物質的量相等。請計算：
(1)開始2 s內以N2O4表示的化學反應速率為______________________。
(2)反應進行到60 s時體系的壓強與開始時體系的壓強之比為__________。
(3)60 s時N2O4的轉化率為__________(結果保留3位有效數字)。
3．恒溫恒容下，將2 mol A氣體和4 mol B氣體通入體積為2 L的密閉容器中發生反應：2A(g)＋B(g)??xC(g)＋2D(s)，2 min達到平衡，測得平衡時A的物質的量為1.2 mol，C的濃度為0.8 mol·L－1。
(1)從開始反應至達到平衡狀態，生成C的平均反應速率為____________________。
(2)x＝________。
(3)A的轉化率與B的轉化率之比為________。
(4)下列各項可作為該反應達到平衡狀態的標志的是________(填字母)。
A．壓強不再變化 B．氣體密度不再變化
C．氣體的平均相對分子質量不再變化 D．A的消耗速率與B的消耗速率之比為2∶1
二、化學反應速率和限度的圖像分析
1．簡單的速率圖像及應用
2．化學反應速率和反應限度的圖像綜合分析
圖像分析關注以下幾點：
(1)坐標
各坐標軸代表的意義：濃度、物質的量、氣體體積、速率、時間等。
(2)曲線趨勢
隨著橫坐標數據的增大，縱坐標如何變化，為什么會出現這樣的變化，分清正、逆反應，理解曲線斜率大小的意義。
(3)關鍵節點
常見于有關數據的點、交點等，如坐標軸的交點、曲線的交叉點、極值點、轉折點、標有數據的點等。
1.如圖是足量鋁片(表面有氧化膜)和一定量稀硫酸反應，產生氫氣的速率與反應時間的圖像，下列有關描述錯誤的是(　　)
A．O→a段v(H2)為零，說明反應未進行
B．b→c段產生氫氣的速率加快，可能是該反應放熱
C．a→b段產生氫氣的速率加快，可能是鋁片表面的Al2O3薄膜逐漸溶解，加快了反應速率
D．c點之后，產生氫氣的速率下降，可能是c(H＋)下降導致反應速率下降
2．在一密閉容器中加入A和B，各物質的物質的量濃度隨反應的變化如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A．該反應的化學方程式為5A＋4B??4C
B．2 min前，正反應速率逐漸減小，逆反應速率逐漸增大
C．用B的濃度變化表示2 min內的速率為2 mol·L－1·min－1
D．2 min時，該反應達到平衡，此時A、B、C的濃度之比為5∶4∶4
3．(2022·合肥高一月考)如圖所示是425 ℃ 時，在1 L密閉容器中發生化學反應各物質的濃度隨時間的變化示意圖。
下列敘述錯誤的是(　　)
A．圖①中t0時，三種物質的物質的量相同
B．圖①中t0時，反應達到平衡狀態
C．圖②中的可逆反應為2HI(g)??H2(g)＋I2(g)
D．圖①②中當c(HI)＝3.16 mol·L－1時，反應達到平衡狀態(共30張PPT)
第3課時　化學反應速率和限度
的計算與圖像
專題6　第一單元
核心素養
發展目標
1.學會列“三段式”進行某物質“轉化量”“平衡量”“化學反應速率”的計算。
2.學會分析及應用化學平衡圖像。
一、化學反應速率及平衡的計算
二、化學反應速率和限度的圖像分析
課時對點練
內容索引
化學反應速率及平衡的計算
一
1.列出一個模型——“三段式”思維模型
一般需要寫出化學方程式，列出起始量、變化量及平衡量，再根據題設信息列方程求解。如mA(g)＋nB(g)　　pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質的量分別為a mol、b mol，達到平衡后消耗A的物質的量為mx mol。
mA(g)＋nB(g)　　pC(g)＋qD(g)
起始量/mol a b 0 0
變化量/mol mx nx px qx
平衡量/mol a－mx b－nx px qx
注意　①a、b也可指濃度或氣體的體積、壓強等。②明確量的關系：各變化量之比＝各物質的化學計量數之比。
2.掌握四個公式——“三段式”應用
(4)根據阿伏加德羅定律，氣體的體積分數等于其物質的量分數。
3.化學反應速率計算
(1)根據定義求化學反應速率v＝ 。
(2)根據關系式計算反應速率
對于同一個化學反應，用不同物質表示的化學反應速率之比等于相應物質在化學方程式中的化學計量數之比。例如：對于反應aA(g)＋bB(g)　　cC(g)＋dD(g)，有v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
1.在一定密閉容器中加入A、B、C三種氣體，保持溫度一定，在t1～t4時刻測得各物質的濃度如下表。據此判斷下列結論不正確的是
應用體驗
測定時刻/s t1 t2 t3 t4
c(A)/(mol·L－1) 6 3 2 2
c(B)/(mol·L－1) 5 3.5 3 3
c(C)/(mol·L－1) 1 2.5 3 3
A.在t4時刻，該反應處于化學平衡狀態
B.t3時，A的轉化率比B的轉化率高
C.t1至t2時刻，該反應的速率為3 mol·L－1·s－1
D.該反應的化學方程式是2A(g)＋B(g)　　C(g)
√
應用體驗
A對，由表中數據可知，t3～t4，該反應中各組分的濃度保持不變，說明t4時刻該反應處于化學平衡狀態；
C錯，化學反應速率必須指明以哪種反應物或生成物來表示；
D對，達到平衡時A、B、C的物質的量濃度改變的量之比為4∶2∶2＝2∶1∶1，根據化學反應速率之比等于化學計量數之比，且A、B為反應物，C為生成物，可知該反應的化學方程式是2A(g)＋B(g)　　C(g)。
2.373 K時把0.24 mol無色的N2O4氣體通入體積為500 mL的密閉容器中，發生反應：N2O4　　2NO2，容器中立即出現紅棕色。反應進行到2 s時，測得生成的NO2的物質的量為0.04 mol；反應進行到60 s時，容器內N2O4與NO2的物質的量相等。請計算：
(1)開始2 s內以N2O4表示的化學反應速率為________________。
應用體驗
0.02 mol·L－1·s－1
(2)反應進行到60 s時體系的壓強與開始時體系的壓強之比為_______。
應用體驗
4∶3
設反應的N2O4的物質的量為x mol，運用“三段式”法進行計算：
　　　　　　N2O4　　　　2NO2
起始/mol 　　0.24 　　　　0
反應/mol 　　x 　　　　　2x
60 s時/mol 　0.24－x 　　 2x
60 s時容器內N2O4與NO2的物質的量相等，因此0.24－x＝2x，解得x＝0.08,60 s時體系的壓強與開始時體系的壓強之比等于60 s時氣體的物質的量與開始時氣體的物質的量之比為
(3)60 s時N2O4的轉化率為_______(結果保留3位有效數字)。
應用體驗
33.3%
3.恒溫恒容下，將2 mol A氣體和4 mol B氣體通入體積為2 L的密閉容器中發生反應：2A(g)＋B(g)　　xC(g)＋2D(s)，2 min達到平衡，測得平衡時A的物質的量為1.2 mol，C的濃度為0.8 mol·L－1。
(1)從開始反應至達到平衡狀態，生成C的平均反應速率為__________________。
應用體驗
0.4 mol·L－1·min－1
根據2 min達到平衡時C的濃度為0.8 mol·L－1，
(2)x＝_____。
應用體驗
根據三段式：2A(g)＋B(g)　　xC(g)＋2D(s)
起始/mol　　　 2　　　 4　　　0
轉化/mol　　　 0.8　　 0.4　　2×0.8
平衡/mol　　　 1.2　　 3.6　　2×0.8
即Δn(A)∶Δn(C)＝0.8 mol∶1.6 mol＝2∶x，
解得x＝4。
4
(3)A的轉化率與B的轉化率之比為______。
應用體驗
4∶1
(4)下列各項可作為該反應達到平衡狀態的標志的是______(填字母)。
A.壓強不再變化
B.氣體密度不再變化
C.氣體的平均相對分子質量不再變化
D.A的消耗速率與B的消耗速率之比為2∶1
應用體驗
ABC
反應前后氣體分子數不同，當壓強不再變化時，達到平衡狀態，A正確；
反應有固體生成，當氣體密度不變時達到平衡狀態，B正確；
反應前后氣體體積不同，當氣體的平均相對分子質量不再變化時，達到平衡狀態，C正確；
A和B的消耗速率均表示正反應速率，不能由此判斷反應達到平衡狀態，D錯誤。
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化學反應速率和限度的圖像分析
二
1.簡單的速率圖像及應用
2.化學反應速率和反應限度的圖像綜合分析
圖像分析關注以下幾點：
(1)坐標
各坐標軸代表的意義：濃度、物質的量、氣體體積、速率、時間等。
(2)曲線趨勢
隨著橫坐標數據的增大，縱坐標如何變化，為什么會出現這樣的變化，分清正、逆反應，理解曲線斜率大小的意義。
(3)關鍵節點
常見于有關數據的點、交點等，如坐標軸的交點、曲線的交叉點、極值點、轉折點、標有數據的點等。
1.如圖是足量鋁片(表面有氧化膜)和一定量稀硫酸反應，產生氫氣的速率與反應時間的圖像，下列有關描述錯誤的是
A.O→a段v(H2)為零，說明反應未進行
B.b→c段產生氫氣的速率加快，可能是該反應放熱
C.a→b段產生氫氣的速率加快，可能是鋁片表面的
Al2O3薄膜逐漸溶解，加快了反應速率
D.c點之后，產生氫氣的速率下降，可能是c(H＋)下降導致反應速率下降
√
應用體驗
表面有氧化膜的鋁片和稀H2SO4反應，Al2O3和H2SO4首先反應生成Al2(SO4)3和H2O，無氫氣生成，故O→a段并不是反應未進行，故A項錯誤；
隨著反應進行，Al和H2SO4接觸面積增大，而且
Al和H2SO4反應放熱，故生成氫氣的速率逐漸加快，故B、C項正確；
c點之后，H＋濃度的減小成了影響產生氫氣速率的主要因素，故隨著H＋濃度減小反應速率逐漸減慢，故D項正確。
2.在一密閉容器中加入A和B，各物質的物質的量濃度隨反應的變化如圖所示。下列說法不正確的是
A.該反應的化學方程式為5A＋4B　　4C
B.2 min前，正反應速率逐漸減小，逆反應速
率逐漸增大
C.用B的濃度變化表示2 min內的速率為2 mol·
L－1·min－1
D.2 min時，該反應達到平衡，此時A、B、C的濃度之比為5∶4∶4
√
應用體驗
A對，由圖可知，當(6－1) mol·L－1 A反應時，有(7－3) mol·L－1 B反應，生成4 mol·L－1 C，故該反應的化學方程式為5A＋4B　　4C；
B對，2 min前，反應物A和B減少，生成物C增多，所以正反應速率逐漸減小，逆反應速率逐漸增大；
D錯，2 min時該反應達到平衡，此時A、B、C的濃度之比為1∶3∶4。
3.(2022·合肥高一月考)如圖所示是425 ℃ 時，在1 L密閉容器中發生化學反應各物質的濃度隨時間的變化示意圖。
下列敘述錯誤的是
A.圖①中t0時，三種物質的物質的
　量相同
B.圖①中t0時，反應達到平衡狀態
C.圖②中的可逆反應為2HI(g)　　H2(g)＋I2(g)
D.圖①②中當c(HI)＝3.16 mol·L－1時，反應達到平衡狀態
√
應用體驗
圖①中t0時，三種物質的物質的量
濃度相等，由于體系恒容，所以三
者的物質的量也相等，故A正確；
圖①中t0時，三種物質的物質的量
濃度相等，但t0后各物質的物質的
量濃度仍在變化，反應沒有達到平衡狀態，故B錯誤；
由圖②可知，該圖表示的反應為2HI(g)　　H2(g)＋I2(g)，故C正確；
圖①②中當c(HI)＝3.16 mol·L－1時，各物質的物質的量濃度開始保持不變，說明反應均達到平衡狀態，故D正確。
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