2019-2020学年新教材高中化学 第二章 化学键 化学反应规律 第三节 化学反应的快慢和限度 第2课时 化学反应的限度学案 鲁科版必修第二册.doc

第2课时化学反应的限度课程标准核心素养1.了解可逆反应的含义。2知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。3能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。知道外界条件能影响化学平衡状态。1.变化观念与平衡思想认识化学反应是有一定限度的，可通过改变外界条件调控化学反应的限度。2科学探究与创新意识依据探究目的设计实验方案，探究影响化学反应限度的因素。可逆反应和化学平衡1可逆反应(1)概念：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的化学反应。(2)特征相同条件下，同时向正、逆两个方向进行。对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化成产物，反应只能进行到一定的程度，这就是该化学反应在这个条件下所能达到的限度。在可逆反应的化学方程式中，用“”代替“=”。如n23h22nh3，其中氮气与氢气生成氨的反应称为正反应，氨分解为氮气和氢气的反应称为逆反应。2化学平衡状态的建立(1)以反应2so2o22so3为例，在一定温度下，将0.02 mol so2和0.01 mol o2通入1 l密闭容器中，依据反应进行阶段填空。(2)在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率随时间的变化如图所示。3化学平衡状态(1)概念：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。(2)特征可逆反应 动态 不变 化学平衡的移动化学平衡状态的判断反应ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或气体体积分数一定平衡总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡续表反应ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol a的同时生成了m mol a平衡在单位时间内消耗了n mol b的同时消耗了p mol c平衡v(a)v(b)v(c)v(d)mnpq不一定平衡在单位时间内生成了n mol b的同时消耗了q mol d不一定平衡压强mnpq时，总压强一定(其他条件不变)平衡mnpq时，总压强一定(其他条件不变)不一定平衡混合气体的平均相对分子质量(mr)当mnpq时，mr一定平衡当mnpq时，mr一定不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件不变)平衡体系的密度()密度一定不一定平衡其他若体系颜色不再变化等平衡判断化学平衡的关键是分析反应过程中的可变量和恒量：(1)当反应过程中可变量不变时，则可逆反应达到化学平衡状态。(2)恒量在反应过程中始终不变，不能作为判断化学平衡状态的标志。1判断正误(1)nh3hcl=nh4cl和nh4clhclnh3为可逆反应。()(2)可逆反应达到最大限度状态也是反应停止状态。()(3)可以通过改变温度控制可逆反应的反应限度。()(4)可以通过延长时间增大可逆反应的反应限度。()(5)2so2o22so3反应中，v(so2)v(o2)21 时，反应达到平衡状态。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2在容器中充入so2和只由18o组成的氧气(18o2)。在一定条件下达到平衡时，下列关于18o的说法正确的是()a只存在于o2中b只存在于o2和so3中c只存在于so2和so3中dso3、so2和o2中都有可能存在解析：选d。可逆反应的特征是在同一条件下，正、逆反应同时进行，故18o在反应物和生成物分子中均可能存在。3下列对于可逆反应2m(g)n(g)2p(g)达到平衡时的说法正确的是()am、n全部变成了pb反应已经停止c反应混合物中各组分的浓度不再改变d反应混合物中c(m)c(n)c(p)一定等于212解析：选c。可逆反应的转化率达不到100%，即m、n不可能全部变成p，a错误；平衡时正、逆反应速率相等，但不为0，即反应没有停止，b错误；平衡时反应混合物中各组分的浓度不再改变，c正确；平衡时反应混合物中 c(m)c(n)c(p)不一定等于212，d错误。化学平衡移动与影响因素1实验探究温度对化学平衡的影响(1)实验原理：二氧化氮(no2)通常为红棕色气体，四氧化二氮(n2o4)通常为无色气体。在常温常压下，二氧化氮就能转化为四氧化二氮，且反应是可逆的，正反应为放热反应。反应的化学方程式为2no2(g)n2o4(g)。(2)实验过程与实验现象：将封装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的装置两端的球形容器分别浸入冷水和热水中，观察到的现象分别是浸入冷水中的容器里的气体混合物颜色变浅，浸入热水中的容器里的气体混合物颜色变深。(3)现象分析：其他条件一定，降低温度后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮的浓度减小，四氧化二氮的浓度增大；升高温度后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮的浓度增大，四氧化二氮的浓度减小。(4)实验结论温度改变，会使可逆反应2no2(g)n2o4(g)的化学平衡被破坏，且被破坏后的可逆反应在新的条件下建立起新的化学平衡。升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。2化学平衡移动(1)概念：已达化学平衡的可逆反应中，当条件改变时，原来的化学平衡被破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡的过程。(2)影响因素：温度、浓度、压强等。1化学平衡移动的理解(1)化学平衡移动过程可表示为(2)化学平衡移动的本质是不同程度地改变了v正和v逆，只有条件改变后v正v逆，平衡才发生移动。2浓度和压强对化学平衡的影响(1)其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。(2)其他条件不变时，增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。(3)对于有气体参与的可逆反应： (4)对于反应前后气体分子数不变的反应如h2(g)i2(g)2hi(g)，改变压强，化学平衡不发生移动。3化学平衡的相关计算三段式法(1)建立解题模式的方法：写出有关反应的化学方程式。找出各物质的起始量、变化量、平衡量。根据已知条件列方程计算。例如： ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)起始量/mol a b c d变化量/mol x(耗) (耗) (增) (增)平衡量/mol ax b c d(2)对于反应物：转化浓度起始浓度平衡浓度；对于生成物：转化浓度平衡浓度起始浓度。三个量中，只有转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比，起始浓度和平衡浓度则是任意的。(3)转化率的计算：a的转化率100%；“量”指物质的量、浓度、体积、质量等。1判断正误(1)升高温度，平衡向逆反应方向移动。()(2)对于平衡：2no2n2o4，改变条件使平衡发生移动，气体颜色一定加深。()(3)对于化学平衡，改变条件使v正和v逆同时改变，平衡一定发生移动。()(4)降低温度一定引起化学平衡移动。()(5)引起化学平衡移动的根本原因是v正、v逆不同程度地改变。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2对于密闭容器中的反应2no2(g)n2o4(g)，正反应为放热反应，若升高温度，则下列说法错误的是()a气体的平均相对分子质量减小b混合物的颜色加深cno2的转化率减小dno2的体积分数减小解析：选d。正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，体系中no2的浓度增大，即no2的含量增大，no2的转化率减小，混合物的颜色加深。由于化学平衡向逆反应方向移动，则体系中气体的总物质的量增大，而气体的总质量不变，根据m可知，气体的平均相对分子质量减小。3如图所示，烧瓶a、b中装有相同浓度的no2和n2o4的混合气体，中间用止水夹k夹紧，烧杯甲中盛放100 ml 6 moll1盐酸，烧杯乙中盛放100 ml冷水，两烧杯液体温度相同。(1)写出烧瓶中存在反应的化学方程式：_，实验前两烧瓶中气体均呈_色。(2)现向烧杯甲的溶液中放入25 g naoh固体，同时向烧杯乙中放入25 g nh4no3固体，搅拌使之溶解。某同学又用温度计测量两烧杯中液体的温度，发现烧杯甲中温度_(填“升高”或“降低”，下同)，烧杯乙中温度_，原因是_。同时发现烧瓶a中气体颜色变深，烧瓶b中气体颜色变浅。(3)由此，该小组同学得出的结论是_。解析：(1)no2和n2o4两种气体存在以下平衡：2no2(红棕色)n2o4(无色)，实验前两烧瓶中气体均呈红棕色。(2)naoh固体与盐酸反应为放热反应，使溶液温度升高。nh4no3固体溶于水吸收热量，使溶液温度降低。(3)通过对比烧瓶a、b中气体颜色的变化可知温度对化学平衡的影响。答案：(1)2no2n2o4红棕(2)升高降低烧杯甲中naoh固体与盐酸发生的中和反应为放热反应，使溶液温度升高；烧杯乙中nh4no3固体溶于水吸收热量，使溶液温度降低(3)温度升高，气体颜色变深，说明平衡2no2n2o4向生成no2的方向移动；温度降低，气体颜色变浅，说明平衡2no2n2o4向生成n2o4的方向移动课堂小结化学反应的限度合格考训练1下列反应不属于可逆反应的是()a二氧化硫溶于水b氨溶于水c工业合成氨d水电解生成h2和o2与h2在o2中燃烧生成h2o解析：选d。在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应，因此选项a、b、c都是可逆反应。d项中氢气与氧气反应需要点燃，水分解需要通电，反应条件不同，不是可逆反应。2已知一定温度下，n2和h2反应生成2 mol nh3时放出的热量为92.0 kj，将此温度下的1 mol n2和3 mol h2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量()a一定大于92.0 kjb一定等于92.0 kjc一定小于92.0 kj d不能确定解析：选c。合成氨反应为可逆反应：n23h22nh3，1 mol n2和3 mol h2不能完全转化为2 mol nh3，故反应放出热量小于92.0 kj。3假设某化学反应的微观过程如图所示，观察分析，符合图中变化的化学反应为()aa23b22ab3b2ab2b2=2ab3c2a2b5b24ab3d2ab2b22ab3解析：选d。由题图可知反应物用ab2、b2表示，生成物用ab3表示，反应后反应物与生成物共存，说明该反应不能进行到底，为可逆反应，结合反应前后原子守恒可知，该反应的化学方程式为2ab2b22ab3。4对于密闭容器中的反应：n2(g)3h2(g)2nh3(g)，在673 k、30 mpa下，n(nh3)和n(h2)随时间变化的关系如图所示。其中处于化学平衡状态的是()aa点 bb点cc点 dd点解析：选d。各组分的物质的量保持不变时，可逆反应达到化学平衡状态。5在温度和容积不变的条件下能表明反应3fe(s)4h2o(g)fe3o4(s)4h2(g)达到平衡状态的是()a容器内压强不再变化bfe3o4的物质的量不变cv(h2o)v(h2)d反应不再进行解析：选b。反应前后气体的总物质的量不发生变化，容器中压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故a错误；fe3o4的物质的量不变，各组分浓度不变，达到平衡状态，故b正确；v(h2o)v(h2)不能判断正、逆反应速率是否相等，不能说明反应达到平衡状态，故c错误；反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不等于0，故d错误。6在2 l密闭容器中，800 时，反应2no(g)o2(g)2no2(g)体系中，n(no)随时间的变化如下表所示。时间/s012345n(no)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上图中，a点处v(正)_(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。(2)上图中表示no2变化的曲线是_。用o2表示02 s内该反应的平均速率v_。 (3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是_(填字母，下同)。 av(no2)2v(o2)b容器内压强保持不变cv逆(no)2v正(o2)d容器内气体的密度保持不变(4)下列能使该反应的反应速率加快的是_。 a及时分离出no2气体b适当升高温度c增大o2的浓度d选择高效的催化剂解析：(1)由题图可知a点后n(no)呈减小状态，则反应2no(g)o2(g)2no2(g)正向进行，v(正)v(逆)。(2)该反应正向进行，则c(no)由逐渐减小到保持不变。表中表明，反应从开始到平衡，n(no)减小 0.020 mol0.007 mol0.013 mol，则n(no2)增加 0.013 mol。该反应容器的容积为2 l，则平衡时c(no2)为0.006 5 moll1，则表示no2变化的曲线是b。表中表明，在02 s内n(no)0.020 mol0.008 mol0.012 mol，则n(o2)0.006 mol，容器容积为2 l，则c(o2)0.003 moll1，反应时间为 2 s，根据v，可得v(o2)1.5103 moll1s1。(3)化学平衡状态中正、逆反应速率相等，则v正(no2)2v逆(o2)，v(no2)2v(o2)不能说明反应已经达到平衡状态，而v逆(no)2v正(o2)能说明反应已经达到平衡状态。该反应为反应前后气体分子数减小的反应，容器内压强保持不变，说明反应已经到达平衡状态。气体质量守恒，容器容积不变，则容器内气体的密度始终不变，不能说明反应已经达到平衡状态。(4)其他条件一定，升高温度或增大浓度或使用催化剂，都能使化学反应速率加快。答案：(1)大于(2)b1.5103 moll1s1(3)bc(4)bcd等级性测试1以下对可逆反应的叙述中，不正确的是()a任何可逆反应都有一定的限度b氢气和氧气点燃生成水和电解水这两个反应不是可逆反应c可逆反应达到最大限度时至少有一种反应物反应完全d可逆反应达到限度时，正、逆反应速率相等解析：选c。可逆反应是在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应，此类反应无法进行完全，都有一定的限度，故c项错误。2一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，进行反应a(s)2b(g)c(g)d(g)，当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是()混合气体的密度容器内气体的压强混合气体的总物质的量b的物质的量浓度abc d解析：选a。因为a为固体，反应前后气体的体积不变，容器内气体的压强和混合气体的总物质的量始终不变，而气体的质量却在变化，当气体质量不变时即达到平衡状态，而，所以不变可作为反应达到平衡状态的标志。3已知汽车尾气无害化处理的反应为2no(g)2co(g)n2(g)2co2(g)，下列说法不正确的是()a升高温度可使该反应的逆反应速率降低b使用高效催化剂可有效提高正反应速率c反应达到平衡后，no的反应速率保持恒定d单位时间内消耗co和co2的物质的量相等时，反应达到平衡解析：选a。升高温度、使用催化剂都会使化学反应速率加快，既包括正反应速率也包括逆反应速率，a选项错误，b选项正确。反应达到平衡后，正反应速率和逆反应速率相等，c、d选项正确。4如图所示是可逆反应2hi(g)h2(g)i2(g)在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是()at2t3，各物质的浓度不再发生变化bt2t3，反应不再发生ct2t3，各物质的浓度之比一定等于211d若向容器中加入2 mol hi，则最终可生成1 mol h2和1 mol i2解析：选a。由图像可知，t2时反应达到平衡状态，各组分的浓度保持不变，a项正确；但平衡后，反应仍在进行，只不过此时正、逆反应速率相等，各物质浓度不再发生变化，b项错；达到平衡后，各组分的浓度并没有确定的比值关系，c项错；因该反应是可逆反应，加入2 mol hi时，最终生成h2和i2的物质的量一定小于1 mol，d项错。5反应：2so2o22so3在一定条件下的密闭容器中进行。已知反应的某一时刻so2、o2、so3浓度分别为0.2 moll1、0.1 moll1、0.2 moll1，当达到平衡时，可能存在的数据为()aso2为0.4 moll1、o2为0.2 moll1bso2为0.25 moll1cso2、so3均为0.25 moll1dso3为0.4 moll1解析：选b。由题目中的数据可知，达到平衡时，so3不可能全部变为so2与o2，即so2达不到0.4 moll1，o2也达不到0.2 moll1，a错误；达到平衡时，so2与so3不可能都增多，c错误；达到平衡时，so2与o2也不能全部转化为so3，即so3达不到0.4 moll1，d错误。6在下列说法中，可以说明恒容密闭容器中的反应：p(g)q(g)r(g)s(g)已达平衡状态的是()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四者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解析：选b。该反应前后气体的化学计量数相等，容器内压强始终不变，a错误；p的生成速率等于s的消耗速率，若p和s的生成速率相等，则正、逆反应速率相等，b正确；反应容器内p、q、r、s四者物质的量浓度之比为1111，但不一定不变，所以不一定达到平衡状态，c错误；该反应前后气体的化学计量数相等，气体的总物质的量始终不变，d错误。7下列各关系式中能说明反应n23h22nh3已达平衡状态的是()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：选c。a项中都是正反应速率，不能确定是否达到平衡状态；b项中v正(n2)v逆(n2)，不是平衡状态；c项中v正(h2)v逆(h2)，处于平衡状态；d项中v正(n2)v逆(n2)，不是平衡状态。8一定条件下，可逆反应2a(g)b(g)3c(g)在下列四种状态中，反应处于平衡状态的是()选项正反应速率逆反应速率av(a)2 moll1min1v(b)2 moll1min1bv(a)2 moll1min1v(c)2 moll1min1cv(a)1 moll1min1v(b)2 moll1min1dv(a)1 moll1min1v(c)1.5 moll1min1解析：选d。将逆反应速率根据化学方程式统一折算成用a表示的速率，即逆反应速率表示a的生成速率，正反应速率表示a的消耗速率，二者相等，则说明反应达到了平衡状态。9向绝热恒容密闭容器中通入so2和no2，使反应so2(g)no2(g)so3(g)no(g)在一定条件下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列由图可得出的结论正确的是()a反应在c点达到平衡状态b反应物浓度：a点小于b点c反应物的总能量低于生成物的总能量dt1t2时，so2的转化率：ab段小于bc段解析：选d。化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡状态，a错误；a到b时正反应速率增大，反应物浓度随时间变化不断减小，b错误；随着反应的进行，反应物浓度减小，但正反应速率增大，说明体系温度升高，正反应是放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，c错误；因为正反应速率：ab段小于bc段，t1t2，故so2的转化率：ab段小于bc段，d正确。10在溶液中，反应a2bc分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(a)0.100 moll1、c(b)0.200 moll1及c(c)0 moll1。反应物a的浓度随时间的变化如下图所示。请回答下列问题：(1)与比较，和分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：_; _。(2)实验平衡时b的转化率为_；实验平衡时c的浓度为_。(3)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率：实验：vb_； 实验：vc_。 解析：(1)与相比，平衡时反应物a的浓度不变，但达到平衡所用的时间缩短，说明化学平衡没有发生移动，只是反应速率加快了，由于该反应是在溶液中进行的，改变压强不会影响化学反应速率，改变温度会改变化学反应速率和使化学平衡移动，所以反应应为使用了催化剂。与相比，达到平衡时间缩短，a的平衡浓度减小，说明化学平衡向正反应方向移动，故改变的反应条件为升高温度，该反应的正反应是吸热反应。(2)对于实验a2bc初始浓度/(moll1) 0.100 0.200 0变化浓度/(moll1) 0.040 0.080 0.040平衡浓度/(moll1) 0.060 0.120 0.040故平衡时b的转化率为100%40%；对于实验a2bc初始浓度/(moll1) 0.100 0.200 0变化浓度/(moll1) 0.060 0.120 0.060平衡浓度/(moll1) 0.040 0.080 0.060故达到平衡时c的浓度为0.060 moll1。(3)该反应进行到4.0 min时，实验中，a的浓度为0.072 moll1，减少了0.028 moll1，则参加反应的b的浓度为0.056 moll1，故vb0.014 moll1min1；实验中，a的浓度为0.064 moll1，减少了0.036 moll1，生成的c的浓度为0.036 moll1，故vc0.009 moll1min1。答案：(1)加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时a的浓度未变升高温度；达到平衡的时间缩短，平衡时a的浓度减小(2)40%0.060 moll1(3)0.014 moll1min10.009 moll1min111.一定温度下，在2 l的密闭容器中，x、y、z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。(1)从反应开始到10 s时，用z表示的反应速率为_。(2)该反应的化学方程式为_。.在恒温恒容的密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时：混合气体的压强；混合气体的密度；混合气体的总物质的量；混合气体的平均相对分子质量；混合气体的颜色；各反应物或生成物的反应速率之比等于化学计量数之比。(1)一定能证明2so2(g)o2(g)2so3(g)达到平衡状态的是_(填序号，下同)。(2)一定能证明i2(g)h2(g)2hi(g)达到平衡状态的是_。解析：.(1)从反应开始到10 s时，z的物质的量增加了1.58 mol，则用z表示的反应速率为0.079 moll1s1。(2)根据图像可知，x和y的物质的量减小，是反应物，平衡时变化量分别是1.20 mol0.41 mol0.79 mol、1.00 mol0.21 mol0.79 mol；z的物质的量增加了1.58 mol，z是生成物。根据物质的量的变化量之比等于相应的化学计量数之比可知，该反应的化学方程式为x(g)y(g)2z(g)。.混合气体的密度是混合气体的总质量与容器容积的比值；混合气体的平均相对分子质量是混合气体的总质量与总物质的量的比值；混合气体颜色的深浅与有色气体的浓度有关；在任何时刻各反应物或生成物的反应速率之比等于化学计量数之比。(1)反应2so2(g)o2(g)2so3(g)是反应前后气体体积减小的可逆反应，因此混合气体的压强、混合气体的总物质的量和混合气体的平均相对分子质量不变均可以说明反应达