高中化学第二章化学反应与能量第三节化学反应的速率和限度第二课时化学反应的限度和化学反应条件的控制学案.docx

第二课时化学反应的限度和化学反应条件的控制学习目标核心素养1.了解可逆反应。2理解化学平衡状态。3了解控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用。1.变化观念与平衡思想：化学反应有一定限度，是可以调控的。2证据推理与模型认知：通过分析推理认识化学平衡的特征。一、化学反应的限度1可逆反应(1)定义：在同一条件下正反应和逆反应均能进行的化学反应。(2)特点正向反应和逆向反应同时进行。一定条件下，反应物不可能完全转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到100%。(3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“”。2化学平衡状态的建立(1)化学平衡状态的建立过程(2)图示3化学平衡状态的特征4化学反应的限度化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下所能达到的最大程度，任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。二、化学反应条件的控制1化学反应条件的控制(1)目的(2)基本措施改变化学反应速率：改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。2实例燃料的燃烧(1)燃料燃烧的条件燃料与空气或氧气接触，且空气要适当过量。温度达到燃料的着火点。(2)提高燃烧效率的措施尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。尽可能地充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。1正误判断(1)任何可逆反应都有一定的限度()(2)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等()(3)化学反应的限度与时间的长短无关()(4)化学反应的限度是不可改变的()答案(1)(2)(3)(4)2下列各组两个反应互为可逆反应的是()2H2O22H2O与2H2O2H2O2H2SO4(浓)2HBr=2H2OBr2SO2与Br2SO22H2O=2HBrH2SO42NO2N2O4与N2O42NO22SO2O22SO3与SO32SO2O2ABCD解析、两个反应的反应条件不同。答案C3设v(正)和v(逆)分别表示可逆反应的正反应速率和逆反应速率。在一定温度下可逆反应N23H22NH3达到平衡时()Av(逆)v(正)Bv(逆)v(正)，正逆反应停止Dv(逆)v(正)，正逆反应仍进行解析当v正v逆0时，可逆反应达到动态平衡状态。答案D4(1)炭在火炉中燃烧得很旺时，在往炉膛底内的热炭上喷洒少量水的瞬间，炉子内的火会更旺这是因为_。(2)如果欲使炉内炭更充分燃烧，下列措施可行的是_。A向炉内吹空气B把块状炭碾碎C使用H2O作催化剂D提高炉膛内的温度解析往炉膛底内的热炭上喷洒少量水，即在高温下炽热的炭与H2O反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，这样炭经反应变成气体燃料，燃烧时与空气接触充分，燃烧充分且快，所以炉火更旺。使用催化剂或提高炉内温度只能更快地完成燃烧过程，并不能为炭燃烧的更充分提供条件。答案(1)炭与水反应生成CO和H2，燃烧更快，火焰更旺(2) AB知识点一化学反应的限度1.可逆反应的特点2化学平衡状态的判断【典例1】可逆反应：2NO22NOO2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ABCD全部思路启迪分析平衡状态标志的相关题目时，首先要明确利用“变量”与“不变量”来判断化学平衡状态的思维方法，其次关注在利用、n(总)、p(总)判断时，注意反应特点和容器的体积变化问题。解析中单位时间内生成n mol O2的同时必消耗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；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。答案A针对训练1一定温度下，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，不能说明反应已达到化学平衡状态。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。答案C知识点二化学反应条件的控制1.化学反应条件的控制2提高煤燃烧效率相关因素【典例2】下列措施可以提高燃料燃烧效率的是()提高燃料的着火点降低燃料的着火点将固体燃料粉碎将液体燃料雾化将煤气化处理通入大量的空气ABCD思路启迪分析此题目时，首先要明确燃料充分燃烧的相关条件及措施，再整合题干信息得出正确答案。解析着火点是物质的固有的性质，不会因外部条件改变而改变，且与燃烧效率无关，所以错。能增大与O2的接触面积，正确。空气适当过量可以提高燃料的燃烧率，但必须适当过量，若过量很多，过多的空气会把热量带走而使热量利用率降低，错。答案C针对训练2将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是()使煤充分燃烧，提高煤的利用率减少SO2的产生，避免造成“酸雨”减少有毒CO的产生，避免污染空气减少CO2的产生，避免“温室效应”A BC D解析将煤块粉碎，增大与空气的接触面积，能使煤充分燃烧，提高煤的利用率，正确；煤中含有S元素，燃烧时能生成SO2，经脱硫处理可减少SO2的产生，避免造成“酸雨”，正确；在适当过量的空气中燃烧，生成CO2，减少CO的产生，正确；无论是否脱硫处理，在适当过量的空气中燃烧，生成CO2的量都不变，不能减少CO2的产生，错误。答案A1下列说法中不正确的是()A当一个可逆反应达到平衡状态时，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，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等C可以通过控制反应条件，使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3D化学反应的限度可以通过改变条件来改变解析对于可逆反应，达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，反应物的转化率最大，A、B正确；2SO2O22SO3是可逆反应，无论怎样控制条件，反应物的转化率不可能达到100%，即2 mol SO2与1 mol O2反应不会生成2 mol SO3，C错；化学反应的限度可通过改变条件，如温度、压强等来改变，D正确。答案C2反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)达到平衡后，再向反应容器中充入含氧的同位素O的氧气，经过一段时间后，O原子存在于()AO2BSO2CO2和SO2DO2、SO2和SO3解析可逆反应在相同条件下，可以向两个反应方向进行，反应体系中各物质同时存在，由于三种物质均含有氧元素，故O原子可能存在于三种物质中。答案D3对于可逆反应MNQ达到平衡时，下列说法正确的是 ()AM、N、Q三种物质的浓度一定相等BM、N全部变成了QC反应物和生成物的浓度都保持不变D反应已经停止解析平衡时反应物、生成物的浓度之比应从两个方面考虑：一是反应物的起始浓度，二是化学方程式中的化学计量数。如2 mol M与1 mol N反应，无论怎样反应，M与N的浓度永远不相等，所以“M、N、Q三种物质的浓度一定相等”这种说法是错误的，A错误；此反应是可逆反应，B错误；反应物和生成物的浓度都保持不变，可以说明反应达到平衡状态，但未停止，C正确，D错误。答案C4相同温度和压强下，在容积为2 L的密闭容器中发生反应：2HI(g)H2(g)I2(g)，达到平衡状态的标志是()Ac(H2)保持不变Bc(H2)c(I2)C2v正(HI)v逆(I2)D拆开2 mol HI共价键，同时生成1 mol HH共价键解析在一定条件下的可逆反应中，如果正、逆反应速率相等，各组分的百分含量保持不变，则达到化学平衡状态。A项，c(H2)保持不变，符合要求；B项，c(H2)c(I2)，不一定是保持不变，不符合要求；C项，应为v正(HI)2v逆(I2)，错误；D项，拆开2 mol HI共价键是正反应，同时生成1 mol HH共价键，也是正反应，错误。答案A5在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，在催化剂条件下高温加热，发生反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，反应中CO2的浓度随时间变化情况如图所示：(1)根据图中数据，反应开始至达到平衡状态时，CO2的平均反应速率为_，反应达到平衡状态时，c(H2)_。(2)判断该反应达到平衡状态的依据是_(填序号)。CO减少的反应速率和CO2减少的反应速率相等CO、H2O、CO2、H2的浓度相等CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化解析(1)v(CO2)0.003 mol/(Lmin)，c(H2)c(CO2)0.03 mol/L。(2)CO的减少速率和CO2的减少速率相等时，说明v(正)v(逆)反应达到平衡状态；反应物与生成物的浓度不再发生变化时，表明反应达到平衡状态。反应物与生成物的浓度相等，不能说明反应达到平衡状态。答案(1)0.003 mol/(Lmin)0.03 mol/L(2)课后作业(十二)基础巩固一、可逆反应和化学反应限度1下列各组反应互为可逆反应的是()2NaHCO3Na2CO3CO2H2O与CO2H2ONa2CO3=2NaHCO3SO2H2O=H2SO3与H2SO3=SO2H2ON23H22NH3与2NH33H2N2NH3HCl=NH4Cl与NH4ClNH3HClA B C D解析、中两反应的条件不相同，不互为可逆反应。答案B2一定条件下，在密闭容器中进行反应：2SO2O22SO3。当SO2、O2、SO3的浓度不再改变时，下列说法正确的是()ASO2、O2完全转化为SO3B正、逆反应速率相等且等于零C反应已达到化学平衡状态DSO2、O2、SO3的浓度一定相等解析对于反应：2SO2O22SO3，当SO2、O2、SO3的浓度不再改变时，反应处于平衡状态，这时反应仍然在进行，在单位时间内任一物质的消耗速率与产生速率相等，物质的浓度不变。答案C3向一密闭容器中放入1 mol X，进行可逆反应2X(g)3Y(g)，反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是()At1时，只有正反应Bt2t3时，反应不再发生Ct2时，容器内有1.5 mol YDt2t3时，X、Y的物质的量均没有发生变化解析t1时，v正v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。答案D4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：NO2SO2NOSO3 (g)，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BNO2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DSO2、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。答案C二、化学反应达平衡的标志5在一定温度下的恒容密闭容器中，能说明反应X2(g)Y2(g)2XY(g)已达到平衡的是()A容器内的总压强不随时间变化B容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化CXY气体的物质的量分数不变DX2和Y2的消耗速率相等解析该反应的特点：一是可逆反应；二是反应前后气体体积相等。根据气体压强之比等于气体物质的量之比推断，该反应在整个反应过程中总压强是不变的，A不能说明该反应已经达到平衡；同理推断，容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化而变化，B不能说明该反应已经达到平衡；X2和Y2的化学计量数相等且均为反应物，其消耗速率始终相等。答案C6在一定条件下，可逆反应2AB3C在四种状态中处于平衡状态的是()选项正反应速率逆反应速率AvA2 molL1min1vB2 molL1min1BvA2 molL1min1vC2 molL1min1CvA1 molL1min1vB2 molL1min1DvA1 molL1min1vC1.5 molL1min1解析正反应速率和逆反应速率相等时，化学反应达到平衡状态。通过化学方程式中的化学计量数进行变换比较，A项，vA2 molL1min1，vB1 molL1min1；B项，vA2 molL1min1，vC3 molL1min1；C项，vA1 molL1min1，vB0.5 molL1min1。答案D7可以充分说明可逆反应P(g)Q(g)R(g)S(g)在恒温条件下达到平衡状态的事实是()A反应器内的压强不随时间的变化而变化B反应器内P、Q、R、S四种气体共存C生成P的速率与生成S的速率相等D生成1 mol P必有1 mol Q生成解析对于该反应，反应前后气体的物质的量不变，无论是否达平衡，压强一直保持不变，而且生成1 mol P必有1 mol Q生成，并保持P、Q、R、S四种气体共存。答案C8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解析各物质的浓度之比c(A)c(B)c(C)234，无法判断各组分的浓度是否继续变化，则无法判断平衡状态，故A错误；混合气体中各物质的浓度相等，无法判断各组分的浓度是否还发生变化，则无法判断是否达到平衡状态，故B错误；单位时间内若消耗了a mol A物质，同时也消耗了2a mol C物质，表示的是正逆反应速率，且满足计量数关系，说明达到平衡状态，故C正确；混合气体的体积是反应开始前的，无法判断各组分的百分含量是否变化，则无法判断是否达到平衡状态，故D错误。故选C。答案C三、化学反应条件的控制9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。答案D能力提升10一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)Z(s)，以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是()A混合气体的密度不再变化B反应容器中Y的质量分数不变CX的分解速率与Y的消耗速率相等D单位时间内生成1 mol Y的同时生成2 mol X解析因Z为固体，若未达到平衡，混合气体的密度会发生变化，A项可作平衡标志；B项量不变就可以说明平衡；C项中X的分解速率与Y的消耗速率之比等于21时才达到平衡；D项中正、逆反应速率相等说明达到平衡状态。答案C11在一密闭容器中进行反应：2SO2O22SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2和SO3浓度分别为0.2 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是()ASO2为0.4 molL1、O2为0.2 molL1BSO2为0.25 molL1CSO3为0.4 molL1DSO2、SO3均为0.15 molL1解析假设SO2、O2完全转化为SO3，则c(SO2)c(O2)0，c(SO3)0.4 molL1；假设SO3完全转化为SO2和O2，则c(SO2)0.4 molL1，c(O2)0.2 molL1，c(SO3)0，而可逆反应的特点是反应不能进行到底，故A、C错误，B正确；又因为反应物SO2和生成物SO3不可能同时减小，故D错误。答案B12将一定量纯净的氨基甲酸铵固体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平衡的是()2v(NH3)v(CO2)密闭容器中总压强不变密闭容器中混合气体的密度不变密闭容器中氨气的体积分数不变密闭容器中混合气体的平均摩尔质量不变A BC D解析不能表示正、逆反应速率相等；反应正向进行则压强增大，总压强不变时，说明反应已达平衡状态；恒容条件下，混合气体的密度，反应正向进行时，m(气)增大，V(容器)不变，气体的密度增大，因此密度不变，说明m(气)不变，反应达到平衡；反应物是固体，NH3的体积分数始终为2/3；反应物是固体，容器内的气体是NH3和CO2，且二者的物质的量始终以21生成，则26 gmol1。答案B13一定温度下，某容积为2 L的密闭容器内，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：(1)该反应的化学方程式是_。(2)在图上所示的三个时刻中，_(填“t1”“t2”或“t3”)时刻处于平衡状态，此时v正_v逆(填“”“”或“”)；0t2时间段内v(N)_。(3)已知M、N均为气体，若反应容器的容积不变，则“压强不再改变”_(填“能”或“不能”)作为该反应已达到平衡状态的判断依据。(4)已知M、N均为气体，则下列措施能增大反应速率的是_(选填字母)。A升高温度B降低压强C减小N的浓度D将反应容器体积缩小解析(1)由图知，N不断减少，M不断增加，N是反应物，M是生成物，当反应进行到t3时，各种物质都存在，物质的量不变，反应达到平衡状态。在相同的时间内，N减少6 mol，M增加3 mol，二者的物质的量的比是6321，故反应的化学方程式是2NM。(2)t3时刻处于平衡状态，此时v正v逆。0t2时间段内，v(N)(84)mol2 Lt22/t2 molL1min1。(3)已知M、N均为气体，若反应容器的容积不变，由于该反应是反应前后气体体积改变的反应，则“压强不再改变”能作为该反应已达到平衡状态的判断依据。(4)A项，升高温度，化学反应速率加快；B项，降低压强，物质的浓度减小，反应速率减慢；C项，减小N的浓度，反应速率减慢；D项，将反应容器体积缩小，物质的浓度增大，反应速率加快。答案(1)2NM(2)t32/t2 molL1min1(3)能(4)AD14已知可逆反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。(1)若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是_(填字母，下同)A保持体积不变，增加CO的物质的量B将容器的体积缩小一半C保持压强不变，充入N2使容器体积增大D保持体积不变，充入N2使体系压强增大(2)若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是_。容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化v正(H2O)v逆(H2)容器内气体的密度不随时间而变化容器内气体总质量不随时间而变化消耗n mol H2的同时消耗n mol CO ABCD解析(1)A项，增加CO的物质的量，由于体积不变，会使c(CO)增大，则速率加快；B项，容器体积缩小一半，各气体的浓度都增大，则速率加快；C项，N2不参与反应，充入N2使容器的体积增大，从而使参与反应的各组分的浓度变小，速率变慢；D项，充入N2，体系压强虽增大，但由于体积不变，则参与反应的各组分的浓度不变，对速率无影响。(2)由于C是固体，只要反应未达到平衡状态，气体的质量、密度、相对分子质量就是不断变化的，它们不变时说明反应已达平衡状态，故正确；用不同物质的反应速率表示化学平衡状态时必须一正一逆且速率数值之比等于化学计量数之比，故正确；任何时刻，消耗n mol H2的同时都消耗n mol CO，错误。答案(1)D(2)B15NO2与SO2混合可发生放热反应：NO2SO2SO3NO。在100 下将1 mol NO2与1 mol SO2的混合气体置于绝热(不与外界进行热交换)恒容密闭容器中发生上述反应。(1)SO2的正反应速率随时间变化的趋势如图所示，则下列说法正确的是_(填序号，下同)。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反应物的总能量高于生成物的总能量D当t1t2时，SO2的消耗量：ab段大于bc段(2)判断此反应达到平衡状态的标志是_。A体系的压强不再发生变化B混合气体的密度不变C混合气体的平均相对分子质量不变D各组分的物质的量浓度不再改变E体系的温度不再发生变化Fv(NO2)正v(NO)逆解析(1)反应在达到平衡状态时，反应速率应保持不变，故A错误；随着反应的进行，反应物浓度越来越小，所以反应物浓度：a点大于b点，故B错误；根据图可知，该反应在绝热条件下进行，反应速率受温度和浓度的因素影响，反应速率先增大后减小，说明该反应为放热反应，先由于温度升高使反应速率增大，后浓度下降，反应速率下降，所以反应物的总能量高于生成物的总能量，故C正确；根据图可知，ab段的速率小于bc段，所以t1t2时，SO2的消耗量：ab段小于