学年化学苏教必修2讲义专题2 化学反应与能量转化 第1单元 第2课时Word格式文档下载.docx

学年化学苏教必修2讲义专题2 化学反应与能量转化 第1单元 第2课时Word格式文档下载.docx

《学年化学苏教必修2讲义专题2 化学反应与能量转化 第1单元 第2课时Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年化学苏教必修2讲义专题2 化学反应与能量转化 第1单元 第2课时Word格式文档下载.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

（1）可逆反应的概念是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）可逆反应特点：

在一定条件下，可逆反应有一定的限度，反应物不能完全转化为生成物。

【自主思考】

1.2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O和Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3属于可逆反应吗？

提示　不属于可逆反应，因为两个反应的反应条件不相同。

2．在一密闭容器中通入2molSO2和1molO2，一定条件下，经足够长的时间，最终能否得到2molSO3?

提示　不能，该反应是可逆反应，反应不能完全进行到底，生成SO3的物质的量小于2mol。

二、化学反应限度

1．化学反应的限度

可逆反应在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行，反应物不能完全转化为生成物，即可逆反应有一定的限度。

2．化学平衡的建立

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。

其化学反应速率与时间关系如图所示。

分析回答下列问题：

（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。

3．化学平衡状态

（1）化学平衡状态的概念：

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，化学平衡研究的对象是可逆反应。

（2）化学平衡状态的特征：

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。

3．当可逆反应达到平衡，反应停止了吗？

提示　没有停止反应，只是两向速率相等，但不为零。

4．在密闭容器中进行反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g），当SO2、O2、SO3的浓度之比为2∶1∶2时能否说明该反应达到化学平衡状态？

提示　不能，因为不能说明各组分的浓度一定不变，也不能说明该反应的正、逆反应速率相等。

[效果自测]

1．判断

（1）2H2＋O2

2H2O与2H2O

2H2↑＋O2↑互为可逆反应。

（　　）

（2）通过改变反应条件，可逆反应中反应物的转化率可达到100%。

（3）SO2和O2的反应可写为2SO2＋O2

2SO3。

（4）化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等。

（5）可逆反应达到平衡后，正反应和逆反应都停止。

（6）若将1molN2和3molH2充入密闭容器中充分反应，最终生成2molNH3。

答案　

（1）×

（2）×

　（3）×

　（4）√　（5）×

　（6）×

2．CO和H2在一定条件下可以合成乙醇：

2CO（g）＋4H2（g）CH3CH2OH（g）＋H2O（g），下列叙述中能说明上述反应在一定条件下已达到最大限度的是（　　）

A．CO全部转化为乙醇

B．正反应和逆反应的化学反应速率均为零

C．CO和H2以1∶2的物质的量之比反应生成乙醇

D．反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化

解析　可逆反应的最大限度即化学平衡，对于可逆反应，反应不能进行到底，所以A不正确；

化学平衡为动态平衡，正、逆反应速率相等且不为零，B项不正确；

C项不能说明正、逆反应速率相等，不正确。

答案　D

探究一　化学平衡特征

【合作交流】

1．从正反应方向建立平衡状态，正逆反应速率如何变化？

提示　v正减小，v逆增大，平衡时v正＝v逆。

2．对于N2＋3H22NH3反应，达到平衡时，v正（N2）＝v逆（H2），对吗？

提示　不对，平衡时v正（N2）＝

v逆（H2）。

【点拨提升】

化学平衡状态的特征

【典题例证1】　下列关于化学反应限度的说法中正确的是（　　）

A．一个可逆反应达到的平衡状态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，正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零

C．平衡状态时，各物质的浓度保持相等

D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变

解析　平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度，A正确；

反应达到平衡时v（正）＝v（逆）≠0，各物质浓度保持不变但不一定相等，且当外界条件发生改变时，这种状态可能会发生改变，B、C、D错误。

答案　A

【学以致用1】　下图是可逆反应X2＋3Y22Z在反应过程中的反应速率（v）与时间（t）的关系曲线，下列叙述不正确的是（　　）

A．t1、t2时，用不同物质表示正、逆反应速率有2v（X2）＝v（Z）

B．t2时，反应已达到了一定限度

C．t2～t3，反应不再发生

D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化

解析　对于任何化学反应，无论在何时，用不同物质表示同一反应的化学反应速率时，均存在反应速率之比等于化学计量数之比，A项正确；

t2～t3，反应达到一定的限度，但没有停止，B项正确，C项错误；

此时各物质的浓度不再发生变化，D项正确。

答案　C

探究二　化学平衡状态判断方法

3．对于可逆反应2NO2（g）2NO（g）＋O2（g），能够说明反应达到平衡的标志有哪些？

请举例说明（写出两条）。

提示　①气体颜色不再变化　②各物质的浓度、物质的量不再变化　③气体总物质的量不再变化

化学平衡状态的判断方法

（1）根据正、逆反应速率相等

①同一物质：

同一种物质的生成速率＝消耗速率，即v正（A）＝v逆（A）。

②不同物质：

不同方向的化学反应速率之比＝化学计量数之比，即v正（A）∶v逆（B）＝A、B的化学计量数比。

（2）根据各组分浓度不变

①各组分质量、物质的量、分子个数、物质的量浓度不变；

对于有颜色变化的可逆反应，颜色不再改变；

反应物的转化率不再变化。

②各组分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数不变。

③反应前后气体化学计量数改变的反应：

气体的总物质的量、恒温恒容条件下气体的总压强不变。

④恒温恒容条件下，有气体参加且物质状态反应前后改变的反应：

混合气体的密度不变。

⑤恒温恒压条件下，反应前后全是气体且气体化学计量数改变的反应：

⑥恒容绝热条件下：

反应混合物的温度不变。

关键提醒　如下情况不能说明可逆反应达到化学平衡状态

（1）对于反应前后气体化学计量数相等的反应，气体总物质的量不变或气体总压强不变。

（2）全部由气体参加和生成的反应，恒容时气体密度不变。

（3）各组分的浓度相等或成某一比例。

（4）不指明v正或v逆，或指明v正或v逆，但用不同物质表示时的比例关系不符合化学计量数之比。

（5）反应物和生成物全部是气体，且反应前后气体化学计量数不变的反应，平均相对分子质量不变。

【典题例证2】　在一定条件下，恒温恒容密闭容器中进行可逆反应：

N2＋3H2

2NH3，试判断下列情况能说明该反应已经达到化学平衡状态的是（　　）

①单位时间内生成nmolN2同时生成3nmolH2；

②H2的生成速率等于NH3的生成速率；

③一个N≡N键断裂的同时，有三个H—H键形成；

④容器中N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2；

⑤反应物浓度等于生成物浓度；

⑥混合气体的总物质的量不变。

解析　判断化学平衡状态的标志有：

v（正）＝v（逆），①叙述的都是逆反应，②根据计量数之比，转换为同一物质时v（正）≠v（逆），③叙述的是一正一逆两个反应，转化为同一物质时v（正）＝v（逆），①、②不能说明，③可以。

各组分浓度保持不变，强调各自的浓度不变，而不是反应物浓度等于生成物浓度，④、⑤都不能说明。

该反应的反应前后气体物质的量不同，气体总物质的量不变能说明反应达到平衡，⑥可以。

答案　③⑥

【学以致用2】　在恒温恒容条件下，下列叙述不是可逆反应A（g）＋3B（g）2C（g）达到平衡的特征的是（　　）

①C的生成速率与C的分解速率相等　②单位时间内生成nmolA，同时生成3nmolB　③单位时间生成nmolA，同时生成2nmolC　④v正（A）＝

v正（B）　⑤混合气体的压强不再变化　⑥混合气体的物质的量不再变化　⑦B的物质的量浓度不再变化　⑧A、B、C的分子个数比为1∶3∶2

A．②④⑧B．①⑥

C．⑤⑦D．③⑧

解析　①C的生成速率是正反应速率，C的分解速率是逆反应速率，能说明达到平衡；

②生成nmolA同时生成3nmolB均是逆反应，不能说明达到平衡；

③生成nmolA为逆反应，生成2nmolC即消耗nmolA，能说明达到平衡；

④没有逆反应速率，不能说明达到平衡；

⑤⑥⑦本反应是一个气体总物质的量改变、混合气体的总压强改变、A、B、C浓度改变的反应，它们不变时能说明可逆反应到达平衡状态；

⑧分子个数比不能说明A、B、C的浓度是否不变，不能说明达到平衡。

答案　A

1．下列不属于可逆反应的是（　　）

A．Pb＋PbO2＋2H2SO4

2PbSO4＋2H2O

B．N2＋3H2

2NH3

C．Cl2＋H2OHCl＋HClO

D．2NO2N2O4

解析　可逆反应要求是在同一条件下既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的反应，选项A中逆反应需要在外加电源的条件下进行，与正反应条件不同，是在不同条件下进行的反应，故不是可逆反应。

2．对化学反应限度的叙述，错误的是（　　）

A．化学反应的限度不可改变

B．反应达到限度时，正、逆反应速率相等

C．化学反应的限度与时间的长短无关

D．任何可逆反应都有一定的限度

解析　化学反应的限度可通过改变外界条件而改变。

3．可逆反应2NO22NO＋O2在密闭容器中反应，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的物质的量浓度变化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

A．①④B．②③

C．①③④D．①②③④

解析　①表示v（正）＝v（逆），正确。

②不能表示v（正）＝v（逆），不正确。

③只要发生反应，就有v（NO2）∶v（NO）∶v（O2）＝2∶2∶1，错误。

④混合气体颜色不变，说明各物质浓度不变，正确。

4．在373K时，密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生如下反应：

NO2＋SO2

NO＋SO3。

平衡时，下列叙述正确的是（　　）

①NO和SO3的物质的量一定相等　②NO2和SO2的物质的量一定相等　③体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量　④SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等

A．①和②B．②和③

C．①和③D．③和④

解析　①充入的是NO2和SO2，又NO和SO3的化学计量数之比为1∶1，其物质的量一定相等；

②充入NO2、SO2的量不知道，平衡时不一定相等；

③反应过程中压强保持不变，则总物质的量保持不变；

④充入SO2、NO2的量不确定，则平衡时反应物和生成物不一定相等。

故选C。

5．在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：

①混合气体的压强，②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比，⑦某种气体的百分含量

（1）能说明2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）达到平衡状态的是________________。

（2）能说明I2（g）＋H2（g）2HI（g）达到平衡状态的是________________。

（3）能说明2NO（g）N2O4（g）达到平衡状态的是________________。

（4）能说明C（s）＋CO2（g）2CO（g）达到平衡状态的是________________。

（5）能说明A（s）＋2B（g）C（g）＋D（g）达到平衡状态的是________________。

答案　

（1）①③④⑦　

（2）⑤⑦　（3）①③④⑤⑦

（4）①②③④⑦　（5）②④⑦

课时作业

基础巩固

1．下列对可逆反应的认识正确的是（　　）

A．SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr与2HBr＋H2SO4（浓）===Br2＋SO2↑＋2H2O互为可逆反应

B．既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应

C．在同一条件下，同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应

D．在一定条件下SO2能被完全氧化成SO3

2．在密闭容器中进行的可逆反应X2（g）＋Y2（g）2Z（g），已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·

L－1、0.2mol·

L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是（　　）

A．Z为0.3mol·

L－1B．Y2为0.35mol·

L－1

C．X2为0.2mol·

L－1D．Z为0.4mol·

解析　对于一个可逆反应，既可以从正反应方向开始建立平衡，也可以从逆反应方向开始建立平衡，反应达到平衡时，各物质的浓度都不为0，则有：

　　　　　　X2（g）　　＋　　Y2（g）　　　2Z（g）

起始：

　　　0.1mol·

L－10.2mol·

L－1　　　0.2mol·

　00.1mol·

L－1　0.4mol·

0.2mol·

L－10.3mol·

L－1　　　0

故Z的浓度小于0.4mol·

L－1，X2的浓度小于0.2mol·

L－1，Y2的浓度小于0.3mol·

L－1。

3．在5mL0.1mol·

L－1KI溶液中滴加0.1mol·

L－1FeCl3溶液5～6滴后，再进行下列实验，其中可证明FeCl3溶液和KI溶液的反应是可逆反应的实验是（　　）

A．再滴加AgNO3溶液，观察是否有AgI沉淀产生

B．加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色

C．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有AgCl沉淀产生

D．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否有血红色

解析　反应本质为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，故Cl－未参与反应，B、C不正确；

因反应中I－过量故A不正确。

4．下列对化学反应速率与化学反应限度的叙述，不正确的是（　　）

A．当化学反应达到最大限度时反应速率为0

B．同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同

C．化学反应的限度影响了反应物在该条件下的最大转化率

D．反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素

解析　化学反应达到最大限度时，即达到了化学平衡状态；

该状态是动态平衡，化学反应速率不为0。

5．在一定条件下，向某容器中充入N2和H2合成NH3。

以下叙述错误的是（　　）

A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零

B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零

C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定

D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定

解析　随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，一段时间后，反应达到平衡状态，但此时反应并没有停止，只不过v正＝v逆≠0，故B项错误。

答案　B

6．在一定温度下，向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生反应：

NO2＋SO2NO＋SO3，当化学反应达到平衡时，下列叙述正确的是（　　）

A．SO2和SO3的物质的量一定相等

B．NO2和SO3的物质的量一定相等

C．反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量

D．SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等

解析　题中没有给出各物质的投料情况，NO2、SO2和NO、SO3的量之间没有必然的关系，可能相等，也可能不等，A、B、D项错；

该反应反应前后气体分子数不变，故反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量，C项正确。

7．一定温度下，可逆反应A（g）＋3B（g）2C（g）未达到平衡的是（　　）

A．C的生成速率与C的分解速率相等

B．单位时间生成nmolA消耗4nmolB

C．A、B、C的浓度不再变化

D．C的百分含量达到最大值

解析　化学平衡的标志是正反应速率与逆反应速率相等。

C的生成速率是正反应速率，C的分解速率是逆反应速率，A项达到平衡；

A、B、C各物质的浓度不变化，是平衡状态的宏观表现，C项达到平衡；

逆反应生成nmolA，同时生成3nmolB，对于正反应却消耗了4nmolB，说明v正>

v逆，反应向正反应方向进行，B项未达到平衡；

C的百分含量达到最大值，说明反应达到限度，即D项达到平衡。

8．对于反应A（g）＋B（g）3C（g）（正反应为放热反应），下述为平衡状态标志的是（　　）

①单位时间内A、B生成C的分子数与分解C的分子数相等　②外界条件不变时，A、B、C浓度不随时间变化　③体系温度不再变化　④体系的压强不再变化　⑤体系的分子总数不再变化

A．①②B．①②③

C．①②③④D．①②③④⑤

解析　①正、逆反应速率相等；

②浓度不变，说明已达平衡；

③如果该反应没有达到平衡则反应要和外界有能量的交换，必然导致体系温度改变，现在体系温度不变，说明已达平衡；

④、⑤由于该反应是一个体积改变的反应，没有达到平衡之前，压强是改变的，分子总数也是改变的，只有平衡了，二者才不再改变，故①②③④⑤均正确。

9．一定条件下，对于反应X（g）＋3Y（g）2Z（g），若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3（均不为零）。

达平衡时，X、Y、Z浓度分别为0.1mol·

L－1、0.3mol·

L－1和0.08mol·

L－1，则下列判断不合理的是（　　）

①c1∶c2＝1∶3　②平衡时，Y和Z的生成速率之比2∶3

③X和Y的转化率不相等　④c1的取值范围为0<

c1<

0.14mol·

A．①②B．③④

C．①④D．②③

解析　分析浓度变化关系：

　　　　　　　X（g）＋　3Y（g）2Z（g）

c起始/mol·

L－1　　c1　　　c2　　　c3　　

c平衡/mol·

L－1　　0.1　　　0.3　　0.08

反应方程式中反应物计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以1∶3消耗，因为达平衡时X和Y浓度之比为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，①正确；

平衡时Y和Z的生成速率之比应该和方程式计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，②错误；

由于起始时反应物是按方程式计量数之比配料，故X和Y转化率相等，③错误；

运用极限法，假设Z完全转化为反应物，c1的极限值为0.14mol·

L－1，而题设c1>

0，反应又是可逆的，故④也正确。

10．在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图所示，下列表述中正确的是（　　）

A．反应的化学方程式为2MN

B．t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡

C．t3时，正反应速率大于逆反应速率

D．t1时，N的物质的量浓度是M的物质的量浓度的2倍

解析　本题主要考查化学反应速率和化学平衡的有关内容。

从图像可知，t1时N的物质的量为6mol，M的物质的量为3mol，故N的物质的量浓度是M的2倍，同时也可以得出反应的化学方程式为2NM；

t2时，M、N的物质的量虽然相等，但尚未达到平衡状态，因为此时M的物质的量还在增大，N的物质的量还在减小；

t3时M、N的物质的量保持不变，说明反应已达到平衡状态，则此时正反应速率等于逆反应速率。

故正确答案为D。

能力提升

11．在200℃时，将amolH2（g）和bmolI2（g）充入到体积为VL的密闭容器中，发生反应：

I2（g）＋H2（g）2HI（g）。

（1）反应刚开始时，由于c（H2）＝________，c（I2）＝________，而c（HI）＝________，所以化学反应速率________最大，而________最小（为零）。

（2）随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c（H2）________，c（I2）______，c（HI）______，从而化学反应速率v正__________，v逆________。

（3）当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了最大限度，若保持外界条件不变时，混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强都将____________________。

解析　反应开始时，c（H2）和c（I2）为最大值，正反应速率最大，由于此时没有HI，逆反应速率最小为0，随着反应进行c（H2）和c（I2）越来越小，正反应速率越来越小，逆反应速率逐渐变大，直到平衡时，v（正）＝v（逆）。

答案　

（1）

mol·

L－1　

L－1　0　v正　v逆

（2）减小　减小　增大　减小　增大

（3）相等　保持不变

12．在2L容器中有3种物质进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图所示，反应在t时刻达到平衡。

（1）该反应的化学方程式是__________________________________________________。

（2）反应起始至t时刻，Y的平均反应速率是________。

（3）关于该反应的说法正确的是________。

A．到达t时刻该反应已停止

B．在t时刻之前X的消耗速率大于它的生成速率

C．在t时刻正反应速率等于逆反应速率

D．在t时刻达到平衡是因为此时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等

解析　

（1）由图像知，从0～t时刻，n（X）减小，n（Y）增大，