高中化学第2章化学反应与能量第三节第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制学案.docx

第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制1认识可逆反应及其特征。2理解化学平衡状态及其判断。3了解化学反应条件的控制及其意义。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)表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“”。如SO2和O2的反应表示为2SO2O22SO3。(3)特点：正向反应和逆向反应同时进行；正向反应和逆向反应的条件相同；在一定条件下，反应物不能全部转化为生成物，反应物和生成物同时存在。2化学平衡状态(1)化学平衡的建立反应开始时，v(正)最大，v(逆)为0。反应过程中：反应物浓度逐渐减少v(正)逐渐减小，生成物浓度逐渐增大v(逆)从0开始逐渐增大。反应达到平衡时：v(正)v(逆)，反应物和生成物各组分浓度不再改变。(2)化学平衡建立过程中化学反应速率的变化图象(3)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。二、化学反应条件的控制1化学反应条件控制促进有利反应，提高反应物转化率即原料利用率，加快反应速率；控制有害反应减缓反应速率，减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生。2提高燃料燃烧效率的措施：(1)尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。(2)尽可能充分利用燃料燃烧所释放的热量，提高热能的利用率。1(2018桂林市第十八中学期中)假设某化学反应的反应过程如下图所示。观察分析，符合图中变化的化学反应为()AA23B2=2AB3B2AB2B2=2AB3C2A2B5B24AB3D2AB2B22AB3解析：由图可知，AB2与B2以21反应生成AB3，根据质量守恒定律、原子守恒可知反应的化学方程式应为2AB2B22AB3。答案：D2一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积密闭容器中，在催化剂存在下进行下列反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)；当达到平衡状态时，下列说法中正确的是()A生成SO3为2 molB反应完全停止CSO2和SO3物质的量之和为2 molDSO2的物质的量和SO3物质的量相等解析：A项该反应为可逆反应，SO2不能完全转化为SO3，故生成SO3永远小于2 mol，错误；B项此反应为可逆反应，平衡时v正v逆0，错误；C项由质量守恒及反应方程式可知，正确；D项SO2与SO3的物质的量大小取决于原始投料量及转化率，二者物质的量相等，不能证明此反应处于平衡。答案：C3正误判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)化学反应达到限度时，正、逆反应速率为0。()(2)对于可逆反应通过改变条件，可使反应物的转化率达到100%。()(3)燃料燃烧时空气量越多越好。()(4)可逆反应达到平衡时，反应物、生成物的量不随外界条件的改变而改变。()(5)2H2O2H2O2和2H2O22H2O属于可逆反应。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即：(1)化学平衡状态是可逆反应在给定条件下达到的一种特殊状态，是化学反应所能达到或完成的最大限度，也就是该反应进行的限度，此时反应物的转化率达到最大值。(2)化学平衡状态是有条件的，是一定条件下建立的，同一可逆反应在不同条件下建立的化学平衡状态可能不同。(2018北京师大附中期中)下列关于化学反应的限度的叙述中，正确的是()A任何化学反应的限度都相同B可以通过改变温度调控化学反应的限度C可以通过延长化学反应的时间改变化学反应的限度D当一个化学反应在一定条件下达到最大限度时，反应速率也最大【解析】反应的限度受反应、反应条件的影响，反应、反应条件不同，限度也不同，A错误；反应限度受温度影响，可以通过改变温度控制化学反应的限度，B正确；反应达到一定的限度后条件不变，反应限度不变，不会随反应时间的改变而改变，C错误；在一定条件下的可逆反应经过一段时间后，达到最大限度时，正、逆反应速率相等，但是反应速率不一定最大，反应速率与温度、浓度、催化剂等条件有关，D错误。【答案】B现向一密闭容器中充入1mol N2和3 mol H2，在一定条件下发生反应：N23H22NH3。下列有关说法正确的是()A达到化学平衡时，有2 mol NH3生成B达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率均为零C达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量不再变化D达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度之比为132解析：该反应为可逆反应，达到化学平衡时，生成的NH3小于2 mol，A项错误；达到化学平衡时，正、逆反应速率相等，但不为0，B项错误；达到化学平衡时N2、H2、NH3的浓度不变，其物质的量不再变化，C项正确；达到化学平衡时N2、H2和NH3的物质的量浓度之比不一定为132，其物质的量浓度比与投料比有关，D项错误。答案：C化学平衡状态的判断1直接判断依据(1)v(正)v(逆)0(化学平衡的本质)同一物质的生成速率等于消耗速率。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。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。(2)各组分的浓度保持一定各组分的浓度不随时间的改变而改变。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间接判断依据(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)，如N23H22NH3。(2)混合气体的密度不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等且无固体、液体参与或生成的反应)。(3)对于反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。(4)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。(5)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。 (6)体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。(7)任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的条件下，体系温度一定。总之，只要在反应过程中发生变化的量不再变化时，均可作为化学平衡状态判断的依据。(2018南阳市第一中学月考)下列描述中，一定可以证明，某个在恒容容器中进行的有气体参与的可逆反应，已经达到化学平衡状态的有几个()反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于对应的化学计量数之比的状态温度一定时，压强不再变化的状态气体密度不再变化的状态各组分的浓度之比等于对应的化学计量数之比的状态气体的平均摩尔质量不再变化的状态某一生成物浓度不再变化的状态若为绝热体系，温度不再改变的状态A2个B3个C4个D5个【解析】反应物的消耗速率v(正)与生成物的消耗速率v(逆)之比等于对应的化学计量数之比的状态，反应达到平衡状态，正确；对于反应前后气体体积不变的反应，压强不再变化的状态不能说明达到平衡状态，错误；在恒容密闭容器中，对于反应物和生成物都是气体的反应，混合气体的质量和体积都不变，所以混合气体的密度始终不变，不能判定反应达到平衡状态，错误；各组分的浓度之比等于对应的化学计量数之比的状态，仅仅是一种反应情况，不能判定反应达到平衡状态，错误；对于反应物和生成物都是气体的反应，反应前后气体体积改变的反应，混合气体的平均摩尔质量不再变化说明达到平衡状态，对于反应前后气体体积不变的反应，混合气体的平均摩尔质量不再变化不能说明达到平衡状态，错误；某一反应物的浓度不再改变，说明达到平衡状态，正确；若为绝热体系，体系温度不再改变说明反应达到动态平衡，正确。【答案】B(2018南昌市第二中学月考)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，一定达到平衡的标志是()体系的温度不再改变体系的压强不再改变各组分的浓度不再改变各组分的质量分数不再改变反应速率v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq单位时间内m mol A发生断键反应，同时p mol C也发生断键反应ABCD解析：由于容器不导热，因此体系温度不再变化说明正逆反应吸放热已经达到平衡，即反应达到了化学平衡，正确；若mnpq，则体系压强保持恒定，不能说明达到平衡，错误；各组分浓度不再改变说明各组分消耗速率等于生成速率，反应达到平衡，正确；各组分质量分数不改变说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，正确；若v(A)、v(B)表示消耗速率，v(C)、v(D)表示生成速率，则整个反应过程中满足v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq，错误；单位时间内m mol A断键表示正反应速率，单位时间内p mol C断键表示逆反应速率，二者符合化学计量数之比，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，正确。答案：D1.(2018宁夏育才中学期中)在一定条件下，某可逆反应达到化学反应限度时，下列说法正确的是()A反应停止B至少一种反应物消耗完C各物质的含量不变D正反应速率大于逆反应速率解析：某可逆反应达到化学反应限度时，即反应达到了平衡状态，正逆反应速率相等，不是反应停止了，A、D错误；可逆反应，反应物的转化率不可能是100%，B错误；达到平衡状态，各组分的百分含量保持不变，C正确。答案：C2(2018德阳五中期中)在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体，发生如下反应：X(g)2Y(g)2Z(g)，此反应达到平衡的标志是()A容器内压强不随时间变化Bv正(X) v逆(Z)C容器内X、Y、Z的浓度之比为122D单位时间内消耗0.1 mol X的同时生成0.2 mol Z解析：这是一个反应前后气体物质的量不等的反应，即压强会改变，所以当压强不随时间变化时说明反应已达平衡，A正确；v正(X) v逆(Z)，尽管体现了正逆两个方向的速率，但是速率数值之比不等于计量系数之比，说明正逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，B错误；平衡时容器内各物质的浓度之比与其开始时加入的量有关，所以浓度之比等于对应的计量系数之比，不能说明反应已达平衡状态，C错误；单位时间内消耗0.1 mol X，是正向速率，同时生成0.2 mol Z也是正向速率，同一方向的速率不能说明反应已达平衡状态，D错误。答案：A3在一密闭容器中进行反应2SO2O22SO3，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为2 molL1、1 molL1、2 molL1。当反应达到平衡时，容器内各物质的浓度可能为()ASO2为4 molL1、O2为2 molL1BSO3为4 molL1CSO2为2.5 molL1DSO2、SO3为1.5 molL1解析：由于此反应为可逆反应，故SO2、SO3的浓度不能为4 molL1，故SO2、SO3的浓度大于2 molL1小于4 molL1，故A、B项错误，C项正确；若SO3为1.5 molL1，则生成SO2 0.5 molL1，SO2浓度为2.5 molL1，若SO2为1.5 molL1，SO3为2.5 molL1，故D项错误。答案：C4中国锅炉燃烧采用沸腾炉的逐渐增多，采用沸腾炉的好处在于(双选)()A增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源B减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成C提高煤炭的热效率并减少CO的排放D使燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率解析：燃料充分燃烧的条件：一是燃烧时要有充足的空气；二是燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。由于大块的固体燃料与空气接触面积有限，燃烧往往不充分，采用沸腾炉将固体燃料粉碎，以增大燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率，同时又防止煤炭不充分燃烧生成CO，污染空气。煤没有经过脱硫处理，不会减少SO2的排放量，故C、D正确。答案：CD5在2 L的密闭容器里充入8 mol SO2和4 mol 18O2，在一定条件下开始反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，2 min末测得容器中有7.2 mol SO2，试回答：(1)反应后18O原子存在于哪些物质中？_。(2)2 min末SO3的浓度为_。(3)用O2的浓度变化表示该时间段内的化学反应速率为_。解析：(1)题中反应为可逆反应，故2 min末18O原子存在于SO2、O2及SO3中。(2)2 min末容器有7.2 mol SO2，即反应掉SO2为8 mol7.2 mol0.8 mol，由方程式可知生成SO3的物质的量为0.8 mol，故c(SO3)0.4 molL1。(3)由(2)中，c(SO3)0.4 molL1，可知v(SO3)0.2 molL1min1，而可得v(O2)0.1 molL1min1。答案：(1)SO2、O2、SO3(2)0.4 molL1(3)0.1 molL1min11下列说法不正确的是()化石燃料在任何条件下都能充分燃烧化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更低ABCD解析：化石燃料在缺氧条件下不能燃烧，错误；正确；固体煤变为气体燃料后，燃烧效率更高，错误，故选A项。答案：A2下列各组反应中，存在化学平衡状态的一组是()A2H2O22H2O,2H2O2H2O2BNH4Cl受热分解，在试管口又生成NH4ClC25 时，液态水可以汽化为水蒸气，水蒸气也可以液化为液态水D工业上用SO2制SO3的反应解析：只有可逆反应才存在化学平衡状态。A、B项中反应条件不同，不属于可逆反应；液态水和水蒸气之间的转化为物理变化，C项不符合题意；工业上用SO2制SO3的反应为可逆反应，D项符合题意。答案：D3下列反应条件的控制中，不恰当的是()A为加快H2O2的分解速率加入MnO2B为防止铁生锈，在其表面涂上一层防锈油漆C降温能加快KMnO4的分解速率D用3 mol/L H2SO4溶液代替0.5 mol/L H2SO4溶液与锌粉反应能加快反应速率解析：降温会使化学反应速率减小，会减慢KMnO4的分解速率，故选C项。答案：C4可逆反应N23H22NH3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化学平衡状态的是()A3v正(N2)v正(H2)Bv正(N2)v逆(NH3)C2v正(H2)3v逆(NH3)Dv正(N2)3v逆(H2)解析：用同种物质表示反应速率时，v正v逆时，反应达到平衡状态，用不同物质表示反应速率时，正、逆反应速率之比等于方程式计量数之比时，反应达到平衡状态，故选C项。答案：C5(2018宁夏育才中学期中)一定条件下，将A、B、C三种气体各1 mol通入一个密闭容器中发生反应：2AB2C，达到化学反应限度时，B的物质的量可能是()A0B0.5 molC1 molD1.5 mol解析：反应向右进行，即使全部转化为C，消耗A 1 mol，B只消耗0.5 mol；如果反应向左进行，C完全转化为A和B，则只能转化为1 mol A,0.5 mol B,0.5 mol B加上之前的1 mol B总共是1.5 mol。由于是可逆反应，这两种极端情况是不存在的，所以B的物质的量的范围在0.5 mol到1.5 mol之间，C正确。答案：C6(2018唐山一中期中)将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是()A2v(NH3)v(CO2)B密闭容器中总压强不变C密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变D密闭容器中二氧化碳的体积分数不变解析：2v(NH3)v(CO2)未体现正逆的关系，A错误；密闭容器中总压强不变，说明总物质的量不变，正逆反应速率相等，B正确；因为反应物是固体，所以整个密闭容器中混合气体的平均摩尔质量是个定值，始终不变，C错误；因为反应物是固体，容器中氨气和二氧化碳的物质的量之比为21，即氨气的体积分数不变，D错误。答案：B7在200 时，将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入到体积为V L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v(正)最_，而v(逆)最_(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最大限度，若保持外界条件不变时，反应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都将_。解析：此反应是由正反应方向去建立化学平衡状态，开始时反应物浓度最大，v(正)也最大，生成物浓度最小，v(逆)也最小；随着反应进行，反应物浓度减小，v(正)也减小，生成物浓度增大，v(逆)也增大；当进行到v(正)v(逆)时，各物质浓度保持不变，反应达到此条件下的最大限度，即化学平衡状态。答案：(1) mol/L mol/L0大小(2)减小减小增大减小增大(3)相等保持不变8(2018南昌市第二中学月考)恒温恒容下，将2 mol A气体和4 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应：2A(g)B(g)xC(g)2D(s)，2 min达平衡，测得平衡时A为1.2 mol ，C的浓度为0.8 molL1。(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为_。(2)x_。(3)A的转化率与B的转化率之比为_。(4)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是_。A压强不再变化 B气体密度不再变化C气体的平均相对分子质量不再变化DA的消耗速率与B的消耗速率之比为21解析：根据题意知 2A(g)B(g)xC(g)2D(s)初始量(molL1) 1 2 0 0变化量(molL1) 0.4 0.2 0.8 0.4平衡量(molL1) 0.6 1.8 0.8 0.4(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为vc/t0.8 molL1/2 min 0.4 mol/(Lmin)。(2) 根据上述浓度变化的比例关系得x4。(3)因为转化率为变化量比初始量。A的转化率 0.4 molL1/1 molL1100%40%; B的转化率0.2 molL1/2 molL1100%10%，所以A的转化率与B的转化率之比为40%10%41。(4)该反应在密闭容器中进行，反应前后气体分子数不同，所以压强不变可以作为判断平衡的依据，A正确；该反应前后气体体积是改变的反应，正反应进行过程中，由于产生了固体，气体的质量减小，所以正反应使气体的密度减小，当气体密度不变时可说明反应达到平衡状态，B正确；该反应是前后气体的分子数不同的反应，正反应气体的质量减小，所以正反应气体的平均相对分子质量减小，当气体的平均相对分子质量不变时，可说明反应达到平衡状态，C正确；A的消耗速率与B的消耗速率之比始终是21，所以不能作为平衡的判据，D错误。答案：(1)0.4 mol/(Lmin)(2)4(3)41(4)ABC1把纯碘化氢气体装入密闭容器中，它将按2HIH2I2反应进行分解(正反应吸热)，当系统在趋向平衡状态的过程中，以下描述正确的是()A碘化氢的生成速率大于其分解速率B碘化氢的生成速率等于其分解速率C加催化剂不会影响达到平衡的时间D升高温度可以加快平衡状态的到达解析：把纯碘化氢气体装入密闭容器中，当系统趋向平衡时，反应向正反应方向进行，HI的生成速率小于其分解速率，A、B项错误；加催化剂可使反应速率加快，能缩短到达平衡的时间，C项错误；升高温度，反应速率加快，可缩短到达平衡的时间，D项正确。答案：D2一定条件下，对于可逆反应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)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.08 molL1，则下列判断不合理的是()Ac1c2不能确定B平衡时，Y和Z的生成速率之比为32C0.28 molL1c1c2c30.56 molL1Dc1的取值范围为0c10.14 molL1解析：达到平衡时c(X)c(Y)13，而转化的c(X)c(Y)13(化学计量数之比)，则c1c213，A错；平衡时Y、Z生成速率之比为其化学计量数之比，B正确；采用极限法分析，若完全从反应物开始浓度和为0.56 molL1，若完全从生成物开始，此时浓度和(即Z的浓度)为0.28 mol/L，故0.28 molL1c1c2c30.56 molL1，C正确；因各物质浓度均不为0，c1的最大极限值为0.14 mol/L，故0c10.14 molL1，D正确。答案：A3在一定温度下的定容容器中，发生反应：2A(g)B(s)C(g)D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是()混合气体的压强不变混合气体的密度不变混合气体的平均相对分子质量不变C(g)的物质的量浓度不变容器内A、C、D三种气体的浓度之比为211单位时间内生成n mol D，同时生成2n mol A单位时间内生成n mol C，同时消耗n mol DABCD解析：该反应是气体分子数不变的反应，混合气体的压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态；该反应是有固体参加的反应，容器体积不变，混合气体的密度不变，说明混合气体的质量不变，说明反应达到平衡状态；混合气体的平均相对分子质量不变，该反应混合气体的物质的量始终不变，则混合气体的质量不变，说明反应达到平衡状态；C(g)的物质的量浓度不变，说明其他气体A(g)、D(g)的物质的量浓度也不变，反应达到平衡状态；容器内A、C、D三种气体的浓度之比为211不能说明各气体的浓度不变，不能判断反应是否达到平衡状态；单位时间内生成n mol D，同时生成2n mol A，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；单位时间内生成n mol C，同时消耗n mol D，说明正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态。综上所述B项符合题意。答案：B4某反应进行过程中，各物质的物质的量的变化情况如图所示，下列说法正确的是()AC、D是生成物B反应的方程式为2AB2CC2 min时，用A表示该反应的反应速率为2 molL1min1D该反应不是可逆反应解析：从图中可以看出，D的物质的量在反应前后没有改变，可知在反应中作催化剂，A错；A、B为反应物，C为生成物且有n(A)n(B)n(C)212等于其反应方程式计量数之比，且2 min后各物质的物质的量保持不变，达到平衡状态，为可逆反应，反应方程式为2AB2C，B正确，D错；因不知道A的状态及体系的体积，无法计算其变化浓度，C错。答案：B5(2018遵义航天高级中学月考)某温度时，在一个2 L的密闭容器中，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据