必修二化学 第二章 第三节 第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制.docx

必修二化学 第二章 第三节 第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制.docx

《必修二化学 第二章 第三节 第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《必修二化学 第二章 第三节 第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

必修二化学第二章第三节第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制

必修二化学第二章第三节第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制

1.认识可逆反应、化学反应限度的含义。

2.初步学会简单判断化学平衡状态。

（重点）

3.了解控制反应条件的意义以及相应的措施。

（重点）

　化学反应的限度

阅读教材P50至P51倒数第2自然段内容，完成下列问题。

1．可逆反应

（1）定义：

在同一条件下，正向反应和逆向反应能同时进行的化学反应。

（2）表示方法：

书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。

（3）特点：

①正向反应和逆向反应同时进行；

②正向反应和逆向反应的条件相同；

③在一定条件下，反应物不能全部转化为生成物。

2．化学平衡状态

（1）化学平衡的建立：

上述过程用图像表示为：

（2）化学平衡状态的概念：

在一定条件下，当一个可逆反应进行到正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变时的状态。

【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．可逆反应到达平衡状态时v正＝v逆≠0，反应并未停止。

（√）

　化学反应条件的控制

阅读教材P51最后一段至P52末尾内容，完成下列问题。

1．原则

促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。

2．提高燃料燃烧效率的措施

（1）尽可能使燃料充分地燃烧，提高能量的转化率，关键是燃料与空气或氧气充分接触。

（2）尽可能充分地利用燃料燃烧时所释放出的热能，提高热能的利用率。

实质上是多方面控制燃烧反应的条件。

【思考】

燃料燃烧时空气量越多越好吗？

为什么？

【提示】　不是。

空气量应适当过量，如果空气量不足，燃料不能充分燃烧；空气量过多，则会带走大量热量，造成浪费。

化学平衡状态的特征及判断依据

1.化学平衡状态的特征——“五字诀”

化学平衡状态的特征概括为逆、等、动、定、变，即：

2．化学平衡状态的判断依据

直接依据

v（正）＝

v（逆）

同一

物质

生成速率等于消耗速率

不同

物质

化学速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向（即“一正一逆”）

各组分

的量

各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变

各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变

间接依据

在可逆反应中随着反应进行而改变的物理量保持不变时均可说明可逆反应到达平衡状态

【活学活用】

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）在体积不变的密闭容器中反应，下列叙述表示处于化学平衡状态的是（　　）

A．N2、H2、NH3的浓度比为1∶3∶2的状态

B．混合气体的密度不随时间而变化

C．当有1molN≡N键断裂时，有6molN—H键断裂

D．单位时间内消耗以amolN2的同时，消耗3amol的H2的状态

【解析】　A中，N2、H2、NH3的浓度比等于化学计量数之比时，不能确定是否处于平衡状态，因为无法以v正＝v逆和浓度是否不变进行判断。

B中，因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变．则无论平衡与否，混合气体的密度均不变化。

C中，当有1molN≡N键断裂时，相当于生成2molNH3（1molNH3中含有3molN—H键），即生成6molN—H，与有6molN—H键断裂符合v（NH3）正＝v（NH3）逆，故处于化学平衡状态。

D中，消耗amolN2的同时消耗3amolH2是同向的，不管平衡与否，只要N2和H2反应就一定符合该比例。

【答案】　C

预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中：

问题1

问题2

问题3

问题4

分析化学平衡状态的标志

[探究背景]

已知可逆反应A（g）＋2B（g）3C（g）在恒温、恒容条件下到达平衡状态。

分析该反应特点，回答下列问题。

[探究问题]

1．下列描述能够说明该反应已达到化学平衡的用“√”标记，不能说明已达到化学平衡的用“×”标记。

序号

具体体现

结论

①

消耗1molA，同时生成2molB

√

②

消耗1molA，同时生成3molC

×

③

A、B、C的物质的量不再变化

√

④

混合气体压强不再变化

×

⑤

混合气体密度不再变化

×

2.如果反应物A为固体，即可逆反应为A（s）＋2B（g）3C（g），在恒温、恒容条件下，问题1中的体现可以说明已达到化学平衡状态的是哪些？

【提示】　①、③、④、⑤能够说明已到达化学平衡状态。

3．分析上述两个问题的结论，说明压强、密度等物理量在何种情况下可作为达到化学平衡状态的标志？

【提示】　如果压强、密度等物理量随着反应进行而改变，当它们保持恒定时则说明已达到化学平衡。

如果压强、密度等物理量随着反应进行不改变则不能做为达到化学平衡状态的标志。

以图像综合考查化学反应速率、化学平衡等问题

　在2L的密闭容器中有下图所示的反应，看图按要求回答下列问题：

（1）上图中，反应物：

Ⅰ是________，Ⅱ是________。

（2）写出反应方程式：

Ⅰ___________________________________________，

Ⅱ___________________________________________。

（3）在上图Ⅱ中，以0～10s内的平均反应速率计算，t＝6s时A的浓度是________mol/L。

【思路点拨】　

（1）依据物质的量浓度的增加或减小确定反应物、生成物。

（2）依据改变量之比等于化学计量数之比确定化学方程式。

（3）依据反应能否完全进行确定是否为可逆反应。

（4）v（A）＝

。

【解析】　在图Ⅰ和图Ⅱ中，都是A的浓度随反应的进行不断减少至不变，B、C的浓度随反应的进行不断增加至不变，所以A为反应物，B、C为生成物。

不同的是图Ⅰ中A的最终浓度为0，图Ⅱ中不为0，所以图Ⅰ中的反应是不可逆反应，而图Ⅱ中的反应是可逆反应。

图Ⅱ中，10s时，变化的c（A）＝1.2mol/L－0.8mol/L＝0.4mol/L，所以6s时变化的c（A）＝6s×

＝0.24mol/L，此时c（A）＝0.96mol/L。

【答案】　

（1）A　A　

（2）3A===2B＋C　AB＋2C　（3）0.96

图像题解题三步曲

“一看”——看图像：

①看面：

弄清纵、横坐标的含义。

②看线：

弄清线的走向。

③看点：

弄清曲线点的含义。

④看量的变化：

弄清是浓度变化还是物质的量变化。

“二想”——想规律：

看完线后联想外界条件对化学反应速率的影响规律。

“三判断”：

通过对比分析，做出正确判断。

1．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，最后与逆反应相等

【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

2．对于可逆反应2SO2＋O2

2SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O原子（　　）

A．只存在于O2中

B．只存在于O2和SO3中

C．只存在于O2和SO2中

D．存在于SO2、O2和SO3中

【解析】　该反应为可逆反应，加入18O2后，它与SO2反应生成SO3，因此SO3中会有18O原子，含有18O原子的SO3会部分分解为SO2和O2,18O原子可能进入O2中，也可能进入SO2中，因此最后SO2、O2和SO3中都会有18O原子。

【答案】　D

3．密闭容器中进行反应A（g）＋B（g）C（g）＋D（g），判断反应是否达到平衡的依据为

（　　）

A．压强不随时间改变

B．气体的密度不随时间改变

C．c（A）不随时间改变

D．单位时间里生成C（g）和D（g）的物质的量相等

【解析】　由于反应物和生成物均为气态，且反应前后气体的物质的量不变，故气体的压强和密度在反应过程中始终保持不变，A、B不能作为反应达到平衡的标志。

C（g）、D（g）均为生成物，反应的任何时刻，C（g）、D（g）的物质的量总是相等，D项错误。

当c（A）不变时，说明单位时间内生成的A与消耗的A的量相等，即反应处于平衡状态。

【答案】　C

4．下列关于燃料充分燃烧的说法，不正确的是（　　）

A．空气量越多越好

B．应通入适量的空气

C．固体燃料燃烧前最好粉碎

D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出

【解析】　燃料燃烧时空气应适当过量，并非越多越好。

【答案】　A

5．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）________，而c（HI）________，从而化学反应速率v（正）________，而v（逆）________。

（3）当反应进行到v（正）与v（逆）________时，此可逆反应就达到了平衡状态。

【解析】　开始充入的是H2和I2，正反应速率最大，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当v（正）＝v（逆）时达平衡。

【答案】　

（1）

mol/L　

mol/L　0　v（正）　v（逆）

（2）逐渐减小　逐渐减小　逐渐增大　逐渐减小　逐渐增大

（3）相等

（对应学生用书第109页）

A组　基础过关

1．下列各组反应中，不属于可逆反应的是（　　）

A．N2＋3H2

2NH3和2NH3

N2＋3H2

B．H2＋I2

2HI和2HI

H2＋I2

C．2H2＋O2

2H2O和2H2O

2H2↑＋O2↑

D．2SO2＋O2

2SO3和2SO3

2SO2＋O2

【解析】　根据可逆反应的定义，在相同条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫作可逆反应。

所以，C中的反应不是可逆反应。

【答案】　C

2．对于化学反应限度的叙述，错误的是（　　）

A．任何可逆反应都有一定的限度

B．化学反应达到限度时，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．化学反应的限度是不可改变的

【解析】　任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，即反应达到化学平衡，此时v正＝v逆。

对同一可逆反应，达到化学平衡时，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关，但当外界条件发生改变，引起v正与v逆不相等时，化学平衡被破坏，化学反应的限度也会发生改变。

【答案】　D

3．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是（　　）

A．能够节约原料和能源

B．能够提高产品的产量

C．能够提高经济效益

D．能够提高化学反应速率

【解析】　提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。

【答案】　D

4．一定温度下，可逆反应：

A（g）＋3B（g）2C（g）达到限度的标志是（　　）

A．C的生成速率与A的消耗速率相等

B．单位时间生成nmolA，同时生成3nmolB

C．A、B、C的浓度不再变化

D．A、B、C的分子数之比为1∶3∶2

【解析】　A项中C的生成速率和A的消耗速率不可能相等；B项中均表示的是逆反应速率，没有说明v正、v逆是否相等，因此不能确定是否处于平衡状态；C项中表示各物质的浓度保持不变，即“定”，表明化学反应已达到平衡状态；D项中平衡时，A、B、C的分子数之比与化学计量数之比没有必然关系。

不一定相等或成比例，关键是能否保持不变。

【答案】　C

5．可逆反应N2＋3H2

2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。

下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是（　　）

A．3v正（N2）＝v正（H2）　　　　B．v正（N2）＝v逆（NH3）

C．2v正（H2）＝3v逆（NH3）D．v正（N2）＝3v逆（H2）

【解析】　达到化学平衡状态，正、逆反应速率相等，用氨气、氢气、氮气表示化学反应速率之比等于它们的化学计量数之比。

结合这两个条件，可以得出正确选项是C。

【答案】　C

6．工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：

①2C＋O2

2CO；②Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2。

该炼铁工艺中，焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。

其主要原因是（　　）

A．CO过量

B．CO与铁矿石接触不充分

C．炼铁高炉的高度不够

D．反应①②都有一定限度

【解析】　研究表时，反应①②都是可逆反应，都有一定的限度，因此反应①中的碳和反应②中的CO不能完全转化，致使焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。

【答案】　D

7．下列说法正确的是（　　）

A．密闭容器中充入1molN2和3molH2可生成2molNH3

B．一定条件下，可逆反应达到平衡状态，该反应就达到了这一条件下的最大限度

C．对于任何反应增大压强，化学反应速率均增大

D．化学平衡是一种动态平衡，条件改变，原平衡状态不会被破坏

【解析】　N2与H2生成NH3的反应为可逆反应，1molN2与3molH2不能完全反应生成2molNH3，A项错；压强是影响化学反应速率的一个因素，但并不适合于所有的反应，必须有气体参与的反应才适合，C不正确；化学平衡是一种动态平衡，该平衡是建立在一定条件下的平衡，如果条件改变，平衡将发生移动，D项不正确。

【答案】　B

8．一定温度下，反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）达到化学平衡状态的标志是

（　　）

A．N2、H2和NH3的质量分数不再改变

B．c（N2）∶c（H2）∶c（NH3）＝1∶3∶2

C．N2与H2的物质的量之和是NH3的物质的量的2倍

D．单位时间里每生成1molN2，同时消耗2molNH3

【解析】　化学平衡状态标志的实质是v正＝v逆≠0，体现在各组分的浓度（或质量分数）不再改变，而与各组分的浓度比例无关。

D中，单位时间里每生成1molN2，同时生成2molNH3，就达到平衡状态。

【答案】　A

9．将等物质的量的氢气和碘蒸气放入密闭容器中进行反应：

H2（g）＋I2（g）2HI（g）（正反应放热），反应经过5min测得碘化氢的浓度为0.5mol/L，碘蒸气的浓度为0.25mol/L。

请填写以下空白：

（1）v（HI）＝____________；v（H2）＝____________；

氢气的起始浓度＝________________。

（2）若上述反应达到平衡时，则平衡浓度c（HI）、c（I2）、c（H2）的关系是________（填“相等”、“2∶1∶1”或“均为恒量”）。

【解析】　根据速率的计算公式，得v（HI）＝0.1mol/（L·min）；v（H2）＝0.05mol/（L·min）。

氢气的起始浓度为0.5mol/L。

【答案】　

（1）0.1mol/（L·min）　0.05mol/（L·min）　0.5mol/L　

（2）均为恒量

B组　能力提升

10．在一密闭容器中进行反应：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）（已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1），当反应达到平衡时，可能存在的数据是（　　）

A．SO2为0.4mol·L－1、O2为0.2mol·L－1

B．SO2为0.25mol·L－1

C．SO2、SO3均为0.15mol·L－1

D．SO3为0.4mol·L－1

【解析】　假设该时刻的SO3全部转化为SO2和O2，则SO2、O2的浓度分别将达到0.4mol·L－1、0.2mol·L－1；而假设该时刻的SO2和O2全部化合生成SO3，则SO3的浓度将达到0.4mol·L－1，因为该反应是可逆反应，三种物质必将同时存在（即可逆反应中的物质均不可能100%转化），很显然，A、D是不可能的。

要得到C中的数据必须是SO2和SO3同时消耗而减少，这不符合S原子守恒，也是不可能的。

【答案】　B

11．CO、H2在一定条件下合成乙醇：

2CO（g）＋4H2（g）CH3CH2OH（g）＋H2O（g）是一个放热反应。

下列说法中错误的是（　　）

A．反应物的总能量大于生成物的总能量

B．增大H2浓度可以使CO转化率达到100%

C．使用合适的催化剂、升高温度均可增大反应速率

D．反应达到平衡时，正反应和逆反应的化学反应速率相等且不为零

【解析】　A中，因正反应是一个放热反应，故反应物的总能量一定大于生成物的总能量，A正确。

B中，增大反应物的浓度可以增大另一反应物的转化率，但可逆反应都存在一定限度，不可能使CO完全转化，B错误。

C中，使用合适催化剂，升温都能增大反应速率，C正确。

D中，反应达到平衡时，v正＝v逆≠0，D正确。

【答案】　B

12．在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是（　　）

①体系的压强不再改变　②体系的温度不再改变　③各组分的浓度不再改变　④各组分的质量分数不再改变　⑤反应速率v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q　⑥单位时间内mmolA发生断键反应，同时pmolC也发生断键反应

A．③④⑤⑥　　　　　　B．②③④⑥

C．①③④⑤D．①③④⑥

【解析】　判断化学平衡的根本标志是v正＝v逆，⑥中mmolA断键，则同时生成pmolC，而pmolC也发生断键反应，因此对C而言v正＝v逆，⑥正确；而⑤中未指明反应速率表示的方向，无论反应是否处于平衡状态均存在该关系，错误；平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变，则各组分的质量分数不再改变，③④正确；间接标志是体系的温度不再改变，故②正确。

但因（m＋n）与（p＋q）的相对大小不确定，故①无法确定。

若m＋n＝p＋q，则压强始终不变化，此情况下无法说明反应是否平衡，故①错误。

因此选B。

【答案】　B

13．在密闭容器中进行反应X2（g）＋3Y2（g）===2Z2（g），若X2、Y2、Z2的起始浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L，达到平衡时下列物质的浓度可能为（　　）

A．X2为0.2mol/LB．Y2为0.2mol/L

C．Z2为0.4mol/LD．Y2为0.6mol/L

【解析】　采用极值转化法进行分析：

①若0.1mol/L的X2,0.3mol/L的Y2全部转化为Z2，则平衡时c（Z2）＝0.4mol/L，此时c（X2）＝0，c（Y2）＝0。

②若0.2mol/L的Z2全部转化为X2和Y2，则平衡时c（X2）＝0.2mol/L，c（Y2）＝0.6mol/L，此时c（Z2）＝0。

又因可逆反应不能进行到底，故上述浓度无法实现。

达平衡时三者浓度范围分别是：

0

【答案】　B

14．在某一容积为5L的密闭容器内，加入0.2mol的CO和0.2mol的H2O，在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）。

反应中CO2的浓度随时间变化情况如图：

（1）根据图中数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为__________________________________，反应达平衡时，c（H2）＝________。

（2）判断该反应达到平衡的依据是________（填序号）。

①CO减少的速率和CO2减少的速率相等

②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等

③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化

【解析】　

（1）由图分析10min达到平衡，CO2浓度增加了0.03mol/L，则CO浓度减小0.03mol/L，所以v（CO）＝

＝0.003mol/（L·min），由于起始时，H2浓度为0，所以达到平衡时c（H2）＝0.03mol/L；

（2）CO减少的速率是正反应速率，CO2减小速率是逆反应速率，可作为判断化学平衡的依据。

【答案】　

（1）0.003mol/（L·min）　0.03mol/L

（2）①③

15．在2L容器中3种物质间进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图。

反应在t时刻达到平衡，如图所示：

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

（2）反应起始至t，Y的平均反应速率是___________________________________________________________________。

（3）X的转化率是__________。

（4）关于该反应的说法正确的是________（填字母）。

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，n（X）减小，n（Y）增加，n（Z）增加，可以确定X为反应物，Y、Z为生成物，从0～t，Δn（X）∶Δn（Y）∶Δn（Z）＝0.8∶1.2∶0.4＝2∶3∶1。

故该反应的化学方程式为：

2X3Y＋Z。

（2）v（Y）＝

＝

＝

＝

mol/（L·min）。

（3）α（X）＝

×100%≈33.3%。

（4）t之前，v正>v逆；t时刻为平衡状态，则v正＝v逆。

【答案】　

（1）2X3Y＋Z

（2）

mol/（L·min）

（3）33.3%　（4）B、C

16．将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合放入VL密闭容器中，发生如下反应：

aA（g）＋bB（g）cC（s）＋dD（g），当反应进行到第tmin时，测得A减少了nmol，B减少了n/2mol，C增加了3n/2mol，D增加了nmol。

此时反应达到平衡。

（1）该化学方程式中，各物质的化学计量数分别为：

a＝________，b＝________，c＝________，d＝________。

（2）以B的浓度变化表示的该化学反应的速率为v（B）＝________。

【解析】　

（1）反应转化的各物质的物质的量之比为n（A）∶n（B）∶n（C）∶n（D）＝nmol∶n/2mol∶3n/2mol∶nmol＝2∶1∶3∶2。

（2）v（B）＝

＝

mol·（L·min）－1。

【答案】　

（1）