化学反应的限度高考总复习Word文件下载.docx

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原来，产生上述现象的原因是反应②是一个可逆反应，并且至上而下发生在高炉中有焦炭的地方。

后来的研究说明，在高炉中Fe2O3和CO反应也不能全部转化为Fe和CO2。

知识点一、化学反应的限度

1．可逆反应

（1）概念：

在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。

（2）特征：

反应不能进行到底，或者在一定条件下反应物与生成物同时存在。

2．化学平衡状态

（1）建立过程：

如对于可逆反应2SO2＋O2⇌2SO3，在一定温度下，将2molSO2（g）和1molO2（g）通入一定体积的密闭容器中。

其化学平衡建立的过程如图所示。

①反应开始时，正反应速率最大，原因是反应物浓度最大；

逆反应速率为0，原因是生成物浓度为0。

②反应进行中，正反应速率的变化是逐渐减小，原因是反应物浓度逐渐减小；

逆反应速率的变化是逐渐增大，原因是生成物浓度逐渐增大。

③反应一段时间（t1）后，正反应速率和逆反应速率的关系是大小相等，反应物的浓度不再改变，生成物的浓度不再改变。

（2）概念：

对于可逆反应，如果外界条件（温度、浓度、压强等）不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡，化学平衡状态是化学反应所能进行的最大限度。

（3）特征：

①等：

v正＝v逆≠0。

②动：

化学平衡状态是一种动态平衡。

达到平衡状态时，反应并没有停止，这时正反应和逆反应都依然在进行。

③定：

反应物的浓度和生成物的浓度不再改变。

④变：

外界条件（温度、浓度、压强等）一旦改变，化学平衡状态就会被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡。

点拨　化学反应速率改变，平衡不一定发生移动，如反应前后气体体积不变的反应增大压强或使用催化剂，正逆反应速率变化程度相同，v正＝v逆，平衡不移动；

平衡发生移动，化学反应速率一定发生改变，移动的根本原因是外界条件改变，使v正≠v逆。

例1．下列说法中不正确的是（　　）

A．当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度

B．当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等

C．可以通过控制反应条件，使2molSO2与1molO2反应生成2molSO3

D．化学反应的限度可以通过改变条件来改变

答案　C

解析　对于可逆反应，达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，反应物的转化率最大，A、B正确；

2SO2＋O2⇌2SO3是可逆反应，无论怎样控制条件，反应物的转化率不可能达到100%，即2molSO2与1molO2反应不会生成2molSO3，C错；

化学反应的限度可通过改变条件，如温度、压强等来改变，D正确。

例2．已知可逆反应：

C（s）＋H2O（g）⇌CO（g）＋H2（g）。

（1）若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是________（填字母，下同）

A．保持体积不变，增加CO的物质的量

B．将容器的体积缩小一半

C．保持压强不变，充入N2使容器体积增大

D．保持体积不变，充入N2使体系压强增大

（2）若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是________。

①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化

②v正（H2O）＝v逆（H2）　③容器内气体的密度不随时间而变化　④容器内气体总质量不随时间而变化　⑤消耗nmolH2的同时消耗nmolCO

A．①②③B．①②③④C．②D．①④⑤

答案　

（1）D　

（2）B

3.化学平衡状态的判断

（1）直接标志

①v正＝v逆

a．同一种物质的生成速率等于消耗速率；

b．在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；

c．在化学方程式两边的不同物质的生成（或消耗）速率之比等于化学计量数之比。

②各组分的浓度保持一定

a．各组分的浓度不随时间的改变而改变；

b．各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。

（2）间接标志

①反应体系中的总压强不随时间的改变而变化（适用于反应前后气体体积不等的反应）。

②对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。

③全是气体参加的反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。

④对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。

例3.　可逆反应：

2NO2⇌2NO＋O2在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是（　　）

①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2

②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO

③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态

⑤混合气体的密度不再改变的状态

⑥混合气体的压强不再改变的状态

⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦

C．①③④⑤D．全部

解析　①中单位时间内生成nmolO2的同时必消耗2nmolNO2，知v正＝v逆，所以①能说明达到平衡状态；

②所描述的都是指正反应方向的速率，无法判断；

③无论达到平衡与否，物质的反应速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比；

④有色气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡；

因容器体积固定，密度是一个常数，所以⑤不能说明；

该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以⑥⑦均能说明达到平衡。

答案　A

例4.　在一定温度下，反应H2（g）＋I2（g）⇌2HI（g）达到化学平衡状态的标志是（　　）

A．单位时间内生成nmolH2，同时就有nmolHI生成

B．单位时间内有nmolH2生成，同时就有nmolI2生成

C．容器内气体的总压强不随时间的变化而变化

D．1个H—H键断裂的同时，有2个H—I键断裂

答案　D

例5．在一定温度下的恒容密闭容器中，能说明反应X2（g）＋Y2（g）⇌2XY（g）已达到平衡的是（　　）

A．容器内的总压强不随时间变化

B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化

C．XY气体的物质的量分数不变

D．X2和Y2的消耗速率相等

解析　该反应的特点：

一是可逆反应；

二是反应前后气体体积相等。

根据气体压强之比等于气体物质的量之比推断，该反应在整个反应过程中总压强是不变的，A不能说明该反应已经达到平衡；

同理推断，容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化而变化，B不能说明该反应已经达到平衡；

X2和Y2的化学计量数相等且均为反应物，其消耗速率始终相等。

4.　有关化学反应速率和化学平衡的计算

三段法:

解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。

如：

　　　　　mA（g）＋nB（g）⇌pC（g）＋qD（g）

起始/molab00

转化/molmxnxpxqx

平衡/mola－mxb－nxpxqx

（1）关于反应物转化率的计算

A的转化率＝

×

100%（计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等）

（2）关于某组分的体积分数的计算

A的体积分数＝

100%

注意:

（1）转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；

（2）这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；

（3）对反应物：

平衡时的量＝起始的量－转化的量；

对生成物：

平衡时的量＝起始的量＋转化的量。

同时要注意差量法、守恒法等简单计算方法在化学平衡中的应用。

例6.　X、Y、Z为三种气体，把amolX和bmolY充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y⇌2Z。

达到平衡时，若它们的物质的量满足：

n（X）＋n（Y）＝n（Z），则Y的转化率为（　　）

A.

100%B.

C.

100%D.

答案　B

例7.　在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于（　　）

A．5%B．10%C．15%D．20%

例8．如下图，向A、B中均充入1molX、1moIY，起始时A、B的体积相等都等于aL。

在相同温度、压强和催化剂存在的条件下，关闭活塞K，使两容器中各自发生下述反应：

X（g）＋Y（g）⇌2Z（g）＋W（g）　ΔH<

0。

达平衡时，A的体积为1.4aL。

下列说法错误的是（　　）

A．反应速率：

vB>

vA

B．A容器中X的转化率为80%

C．平衡时的压强：

pB＝pA

D．平衡时向A容器中充入与反应无关的气体M，能减慢A容器内化学反应的速率

知识点二、反应条件的控制

1．化学反应条件的控制

（1）目的：

促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。

（2）基本措施

①改变化学反应速率：

改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。

②改变可逆反应进行的限度：

改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。

2．提高煤的燃烧效率

（1）煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉目的是增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分，反应速率快；

通入适当过量的空气可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量；

若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。

（2）选择保温隔热且耐热的炉（灶）膛材料的主要目的是防止热量散失。

（3）充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过热交换装置，供其他方面使用。

随堂练习：

1．在密闭容器中进行X2（g）＋2Y2（g）⇌Z（g）的反应，X2、Y2、Z的起始浓度依次为0.2mol/L、0.3mol/L、0.3mol/L，当反应达到其最大限度（即化学平衡状态）时，各物质的浓度有可能的是（　　）

A．c（Z）＝0.45mol/L

B．c（X2）＝0.3mol/L　c（Z）＝0.1mol/L

C．c（X2）＝0.5mol/L

D．c（Y2）＝0.5mol/L

【解析】　A．如果c（Z）＝0.45mol/L，则相应消耗0.3mol/L的Y2，但Y2的起始浓度是0.3mol/L，反应是可逆反应，反应物不能完全转化，A错误；

B.如果c（X2）＝0.3mol/L，则相应于消耗0.1mol/L的Z，则剩余Z是0.2mol/L，B错误；

C.如果c（X2）＝0.5mol/L，则需要消耗0.3mol/L的Z，反应是可逆反应，则Z的浓度不可能为0，C错误；

D.如果c（Y2）＝0.5mol/L，则需要消耗0.1mol/L的Z，剩余0.2mol/L的Z，所以D正确，答案选D。

【答案】　D

2．在体积为1L的密闭容器中（体积不变）充入1molCO2和3