2019版高中化学 专题2 第一单元 第2课时 化学反应的限度学案 苏教版必修2.doc

1第第 2 2 课时课时 化学反应的限度化学反应的限度一、化学反应限度1Cl2与 H2O 的反应化学方程式Cl2H2O HClHClO三分子H2O、Cl2、HClO 溶液中微粒 四离子H、Cl、ClO、OH反应特点反应不能进行到底2.FeCl3溶液与 KI 溶液的反应实验步骤实验现象溶液颜色由无色变为褐色溶液分层，上层为浅绿色，下层油状液体呈紫色溶液变为血红色实验结论有 I2生成有 Fe2和 I2生成上层清液中含有未反应的 Fe3离子方程式2Fe32I2Fe2I2反应特点I过量条件下，反应物 Fe3不能完全转化为生成物，即可逆反应具有一定的限度3.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。书写可逆反应的化学方程式时，2不用“=” ，用“” 。(2)特征双向性：反应物生成物。正向反应逆向反应双同性：正、逆反应是在同一条件下同时进行的。共存性：反应物和生成物同时存在。1化学反应限度是在给定的条件下，可逆反应所能达到或完成的程度。化学反应限度的意义在于决定了反应的最大转化率。2不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同；同一可逆反应在不同条件如温度、浓度、压强等下，其反应限度不同。例 1 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考点 可逆反应与化学平衡状态题点 化学平衡状态的特征答案 D解析 任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，此时v正v逆，对同一可逆反应，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时，化学反应的限度也会发生改变。例 2 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催化剂刻 SO2、O2和 SO3浓度分别为 0.2 mol·L1、0.1 mol·L1、0.2 mol·L1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是( )ASO2为 0.4 mol·L1、O2为 0.2 mol·L1BSO2为 0.25 mol·L1CSO3为 0.4 mol·L1DSO2、SO3均为 0.15 mol·L1考点 化学平衡状态的判断题点 恒容下非等体反应平衡状态的判断答案 B解析 假设 SO2、O2完全转化为 SO3，则c(SO2)c(O2)0，c(SO3)0.4 mol·L1；假设SO3完全转化为 SO2和 O2，则c(SO2)0.4 mol·L1，c(O2)0.2 mol·L1，c(SO3)0，3而可逆反应的特点是反应不能进行到底，故 A、C 错误；又因为反应物 SO2和生成物 SO3不可能同时减小，故 D 错误。二、化学平衡状态1化学平衡状态的建立(1)可逆反应过程中正、逆反应速率的变化反应开始时：反应物浓度最大，正反应速率最大；生成物浓度为 0，逆反应速率为 0。反应过程中：反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小；生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。反应达平衡时：反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，正反应速率和逆反应速率相等。(2)用图像表示化学平衡状态的建立2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。(2)化学平衡状态的特征(1)可逆反应必须在一定的外界条件下(如温度、浓度、压强等)才能建立化学平衡。相同条件下(如温度、浓度、压强等)，可逆反应无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终达到的平衡状态是相同的，即“殊途同归” 。(2)化学平衡状态的判断依据直接判断依据v正v逆同一物质生成速率等于消耗速率4不同物质化学反应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)各组分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变间接判断依据各物质的某些物理量保持不变各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数保持不变例 3 某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是( )正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同混合物的组成比例不会随时间而改变A B C D考点 可逆反应与化学平衡状态题点 化学平衡状态的特征答案 B解析 可逆反应达到平衡状态时，v正v逆0，且各组分的含量保持不变，故正确；而反应物和生成物浓度相同，只是反应达到的某一特殊状态，并不一定达到平衡。思维启迪化学反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不要理解为浓度相等，也不要理解为浓度之比等于化学计量数之比。例 4 在体积固定的容器中，对于反应 A(g)B(g)3C(g)(正反应为放热反应)，下列叙述为平衡状态标志的是( )单位时间内由 A、B 生成 C 的分子数与分解 C 的分子数相等外界条件不变时，A、B、C 浓度不随时间变化体系温度不再变化体系的压强不再变化体系的分子总数不再变化A B C D考点 化学平衡状态的判断题点 恒容条件下非等体反应平衡状态的判断答案 D解析 同一物质的正、逆反应速率相等，说明已达平衡；浓度不变，说明已达平衡；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。体系温度不变，说明已达平衡；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5是改变的，分子总数也是改变的，只有平衡了，二者才不会改变，故均正确。易错警示(1)化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时，要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，转化为同种物质的速率进行比较。(2)利用v正v逆>0 判断平衡状态时注意：反应速率必须是一正一逆，不能都是v正或都是v逆。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考点 可逆反应与化学平衡状态题点 化学反应限度的理解答案 A解析 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。2(2017·杭州市学军中学模拟)一定条件下的可逆反应 2NO2(红棕色)2NO(无色)O2(无色)，在恒压密闭容器中充入 NO2，达到化学平衡状态的标志是( )A反应停止了BNO 的正反应速率与 O2的逆反应速率相等Cc(NO)c(O2)21D气体的颜色不再变化考点 化学平衡状态的判断题点 恒压下非等体反应平衡状态的判断答案 D6解析 A 项，反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，但反应并没有停止，故错误；B 项，NO 的正反应速率与 O2的逆反应速率之比为 21 时才能确定反应达到平衡状态，故错误；C项，c(NO)c(O2)始终是 21，不能作为判断是否达到平衡的依据，故错误；D 项，混合气体的颜色不再改变，说明 NO2气体的浓度不变，达到平衡状态，故正确。3在体积不变的密闭容器中发生反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)，下列叙述表示该高温、高压催化剂反应处于化学平衡状态的是( )AN2、H2、NH3的浓度之比为 132B混合气体的密度不随时间变化C当有 1 mol NN 键断裂时，有 6 mol NH 键断裂D单位时间内生成 2a mol NH3，同时消耗a mol N2考点 化学平衡状态的判断题点 恒容下非等体反应平衡状态的判断答案 C解析 A 中，N2、H2、NH3的浓度之比等于化学计量数之比时，不能确定是否处于平衡状态；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；C 中，当有 1 mol NN 键断裂时，相当于生成 2 mol NH3(1 mol NH3中含有 3 mol NH 键)，即形成 6 mol NH 键，同时有 6 mol NH 键断裂，符合v正(NH3)v逆(NH3)，故处于化学平衡状态；D 中，两反应速率均表示正反应速率，反应进行的任何阶段均成比例。4在 2 L 密闭容器内，800 时反应 2NO(g)O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上述反应_(填“是”或“不是”)可逆反应，在第 5 s 时，NO 的转化率为_。(2)如图所示，表示 NO2变化曲线的是_。用 O2表示 02 s 内该反应的平均速率v_。(3)能说明该反应已达到平衡状态的是_(填字母)。7av(NO2)2v(O2)b容器内压强保持不变cv逆(NO)2v正(O2)d容器内密度保持不变考点 化学平衡状态的判断题点 化学平衡状态的相关综合答案 (1)是 65% (2)b 1.5×103 mol·L1·s1 (3)bc解析 (1)该反应是可逆反应，5 s 时，NO 转化率为×100%65%。0.020 mol0.007 mol 0.020 mol(2)由平衡体系 2NO(g)O2(g)2NO2(g)知，NO2为生成物，n(NO2)n(NO)0.020 mol0.007 mol0.013 mol，平衡时c(NO2)0.006 5 mol·L1，故表示 NO20.013 mol 2 L变化曲线的为 b。v(NO)0.003 cNOtnNOV·t0.020 mol0.008 mol 2 L × 2 smol·L1·s1，则v(O2)v(NO)0.001 5 mol·L1·s1。1 2(3)a 项中未指明正、逆反应速率，故无法说明该反应是否达到平衡状态；由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应，当容器内压强保持不变时，说明该反应已达到平衡状态，故b 项正确；c 项中已说明正、逆反应速率相等，故说明该反应已达到平衡状态；由于气体总质量不变，气体总体积也不变，因此，无论该反应是否达到平衡，容器内密度保持不变，故d 项无法说明该反应是否达到平衡状态。对点训练题组一 化学平衡状态1下列不属于可逆反应的是( )A氯气与水反应生成盐酸与次氯酸BN2与 H2在一定条件下可以生成 NH3，同时 NH3又可分解为 N2和 H2C电解水生成 H2和 O2，氢气和氧气转化为 H2ODSO2溶于水和 H2SO3分解考点 可逆反应与化学平衡状态题点 可逆反应的判断答案 C解析 可逆反应指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反8应，电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气点燃生成水，反应条件不同，不是可逆反应。2在密闭容器中发生反应 X(g)3Y(g)2Z(g)，若 X、Y、Z 的起始浓度分别为 0.1 mol·L1、0.3 mol·L1和 0.2 mol·L1，在一定条件下，当反应达到一定限度时，各物质的浓度可能是( )AX 为 0.2 mol·L1BY 为 0.1 mol·L1CZ 为 0.4 mol·L1DZ 为 0.1 mol·L1时，Y 为 0.4 mol·L1考点 可逆反应与化学平衡状态题点 可逆反应的特点答案 B解析 化学反应的限度决定了可逆反应中的各成分是不能完全转化的，反应可能正向进行，也可能逆向进行，所以当反应达到一定限度时各物质的浓度范围为 0v逆>0，正、逆反应都在发生，A 项错误；t2t3时，v正v逆>0，反应并未停止，B 项错误；该反应为可逆反应，1 mol X 不能完全反应，所以当反应达到平衡时，容器内 Y 的物质的量小于 1.5 mol，C 项错误；t2t3时为化学平衡状态，X、Y 的物质的量均不发生变化，D 项正确。4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(g)SO2(g)NO(g)SO3(g)，当化学反应达到平衡时，下列叙述正确的是( )9ASO2和 SO3的物质的量一定相等BNO2和 SO3的物质的量一定相等C反应后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DSO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等考点 可逆反应与化学平衡状态题点 化学平衡状态的特征答案 C解析 题中没有给出各物质的投料情况，NO2、SO2、NO 和 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，故反应后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。题组二 化学平衡状态的判断5(2017·金华月考)在一定条件下，使一定量的 A 和 B 气体混合发生反应 2A(g)3B(g)4C(g)。下列描述中，说明反应已达到平衡状态的是( )A各物质的浓度之比c(A)c(B)c(C)234B混合气体中各物质的浓度相等C单位时间内，消耗a mol A 物质的同时消耗 2a mol C 物质D混合气体的体积是反应开始前的4 5考点 化学平衡状态的判断题点 由正、逆反应速率相等判断平衡状态答案 C解析 化学平衡状态时，各组分浓度保持不变，不是浓度相等；用不同物质的反应速率表示达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比为化学计量数之比。6可逆反应 2NO2(g)2NO(g)O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是( )单位时间内生成n mol O2的同时生成 2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时生成 2n mol NO用 NO2、NO、O2表示的反应速率的比为 221 的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A BC D全部10考点 化学平衡状态的判断题点 恒容下非等体反应平衡状态的判断答案 A解析 中单位时间内生成n mol O2的同时生成 2n mol NO2，知v正v逆，所以能说明达到平衡状态；所描述的都是指正反应方向的速率，无法判断；无论达到平衡与否，物质的反应速率之比都等于化学方程式中物质的化学计量数之比；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，所以不能说明达到平衡；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，所以均能说明达到平衡。7在下列说法中，可以说明恒温恒容密闭容器中的反应：P(g)Q(g)R(g)S(g)已达到平衡状态的是( )A反应容器内压强不随时间变化BP 和 S 的生成速率相等C容器内 P、Q、R、S 的物质的量浓度之比为 1111D反应容器内气体的总物质的量不随时间变化考点 化学平衡状态的判断题点 等体反应平衡状态的判断答案 B解析 反应前后气体分子总数不变，容器的压强始终不变，A 项错误；由物质的反应速率之比等于相应的化学计量数之比得v逆(P)v逆(S)，根据题意知，v逆(P)v正(S)，则说明反应达到平衡状态，B 项正确；反应容器内 P、Q、R、S 的物质的量浓度之比为 1111，但不一定不再改变，所以反应不一定达到平衡状态，C 项错误；反应前后气体分子总数不变，气体的总物质的量不随时间变化，D 项错误。8一定温度下，在某恒容的密闭容器中，建立化学平衡：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是( )A体系的压强不再发生变化Bv正(CO)v逆(H2O)C生成n mol CO 的同时生成n mol H2D1 mol HH 键断裂的同时断裂 2 mol HO 键考点 化学平衡状态的判断题点 有固体参与的气体反应平衡状态的判断答案 C解析 A 项，由于该反应前后气体体积改变，当体系的压强不再发生变化时，说明反应已达到化学平衡状态；B 项，CO 的正反应速率等于其逆反应速率，说明反应已达到化学平衡状态；C 项，生成 CO、H2均表示反应向正反应方向进行，没有表示出正、逆反应速率的关系，不能11说明反应已达化学平衡状态；D 项，HH 键断裂和 HO 键断裂是两个相反的反应方向，1 mol HH 键断裂的同时断裂 2 mol HO 键，即消耗 1 mol H2的同时消耗了 1 mol H2O，可知 H2的消耗量等于其生成量，说明反应已达到化学平衡状态。题组三 化学平衡计算与图像9在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和 8 mol H2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( )A5% B10% C15% D20%考点 化学平衡计算与图像题点 化学平衡的计算答案 C解析 达到平衡时，H2转化的物质的量为 8 mol×25%2 mol。在一定条件下，N2与 H2发生反应：N23H22NH3一定条件起始物质的量/mol 2 8 0转化物质的量/mol 2 2 34 3平衡物质的量/mol 6 4 34 3同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为×100%15%。4 3 mol 4 3 mol6 mol4 3 mol10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图所示，下列表述正确的是( )A化学方程式：2NMBt2时，正、逆反应速率相等，达到平衡Ct3时，正反应速率大于逆反应速率Dt1时，M 的浓度是 N 浓度的 2 倍考点 化学平衡计算与图像12题点 化学平衡的图像答案 A解析 在t2时，N 的物质的量为 4 mol，变化 4 mol，M 的物质的量为 4 mol，变化 2 mol，反应的化学方程式为 2NM，A 项正确；t2时，M、N 物质的量还在变化，所以没有达到平衡状态，B 项错误；t3时，达到平衡状态，则正、逆反应速率相等，C 项错误；t1时，N 的物质的量为 6 mol，M 的物质的量为 3 mol，则 N 的浓度是 M 浓度的 2 倍，D 项错误。题组四 化学反应条件的控制11化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是( )A为防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆B为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火C为加快 KClO3的分解速率而加入 MnO2D降温加快 H2O2的分解速率考点 化学反应条件的控制题点 从反应速率的变化控制反应条件答案 D解析 A 项，防止铁生锈，可在其表面涂一层防锈油漆，阻止铁与潮湿的空气接触；B 项，面粉厂、加油站周围的空气中飘浮着可燃性的气体或粉尘，遇明火可能会发生爆炸，所以面粉厂、加油站均要严禁烟火；C 项，加入 MnO2，对 KClO3的分解起催化作用，可以加快化学反应速率；D 项，降温会使化学反应速率减小，减慢 H2O2的分解速率。12通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，使化学反应有利于人类的生存和提高生活质量。下列各图所示的措施中，能加快化学反应速率的是( )考点 化学反应条件的控制题点 生产生活中化学反应条件的控制答案 C13综合强化13一定温度下，在容积为V L 的密闭容器中进行反应：aN(g)bM(g)，M、N 的物质的量随时间的变化曲线如下图所示：(1)此反应的化学方程式中 _。a b(2)t1到t2时刻，以 M 的浓度变化表示的平均反应速率为_。(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是_ (填字母)。A反应中 M 与 N 的物质的量之比为 11B混合气体的总质量不随时间的变化而变化C混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化D单位时间内消耗a mol N，同时生成b mol ME混合气体的压强不随时间的变化而变化考点 化学平衡状态的判断题点 化学平衡状态的相关综合答案 (1)2 (2) mol·L1·min1 (3)CE1t2t1 ×V解析 (1)化学计量数之比等于物质的物质的量的变化量之比，所以ab(8 mol2 mol)(5 mol2 mol)21，该反应的化学方程式为 2N(g)M(g)。(2)v(M) mol·L1·min1。4 mol3 molt2t1 min ×V L1t2t1 ×V(3)达到平衡状态时，各组分的浓度不再发生变化，M 与 N 的物质的量之比为 11 时，不能说明达到平衡状态，A 选项错误；该反应的反应物和生成物都是气体，根据质量守恒定律，反应前后混合气体的质量始终不变，B 选项错误；该反应为气体体积减小的反应，若反应没有达到平衡状态，反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小，当该量不再发生变化时，则说明反应达到了平衡状态，C 和 E 选项正确；消耗a mol N 和生成b mol M 都表示的是正反应速率，没有体现逆反应速率的大小，不能说明反应达到了平衡状态，D 选项错误。14在一定条件下，A 气体与 B 气体反应生成 C 气体。反应过程中，反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如图。回答下列问题：14(1)该反应的化学方程式为_。(2)0t1 s 内 A 的反应速率为_。(3)反应后与反应前的压强之比为_。(4)(t110)s 时，A 气体的体积分数为_，此时v正(A)_(填“>” “(5)bc解析 (1)从 0 到t1 s 时，c(A)0.8 mol·L10.2 mol·L10.6 mol·L1，c(B)0.5 mol·L10.3 mol·L10.2 mol·L1，c(C)0.4 mol·L1，三者浓度变化量之比为 c(A)c(B)c(C)0.6 mol·L10.2 mol·L10.4 mol·L1312，所以化学方程式为 3AB2C。(2)0t1 s 内 A 的反应速率为 mol·L1·s1。0.6 mol·L1 t1 s0.6 t1(3)压强之比等于物质的量之比，为 913。(4)A 气体的体积分数为 22.2%；在t1(t110)s 反应处于平衡状态，0.2 0.20.30.42 9v正(A)3v逆(B)，故v正(A)>v逆(B)。(5)a 项，可逆反应不可能停止，错误；b 项，在t1 s 之前，反应未达平衡，仍然向正反应方向进行，故 B 气体的消耗速率大于它的生成速率，正确；c 项，在t1 s 时，反应达到平衡，故 C 气体的正反应速率等于逆反应速率，正确。1515以下是反应：2SO2O22SO3在不同条件下达到平衡状态时 SO2的转化率。一定条件压强转化率温度0.1 MPa0.5 MPa1 MPa10 MPa400 99.2%99.6%99.7%99.9%500 93.5%96.9%97.8%99.3%600 73.7%85.8%89.5%96.4%试回答下列问题：(1)提高该化学反应限度的途径：_。(2)要实现 SO2的转化率为 93.5%，需控制的反应条件是_。考点 化学反应条件的控制题点 从化学反应限度控制反应条件答案 (1)由表可知，要提高反应限度，可以采取增大压强或在一定范围内降低温度的方法等(2)500 、0.1 MPa