专题8反应限度

1、专题13 反应限度经典考点一可逆反应与化学平衡状态1可逆反应(1)定义在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示在方程式中用“”表示。2化学平衡状态(1)概念一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。(2)化学平衡的建立(3)平衡特点题组二化学平衡状态判断【典例剖析】1在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应(甲)2NO2(g)2NO(g)O2(

2、g) (乙)H2(g)I2(g)2HI(g)现有下列状态：反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于化学计量数之比的状态反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比的状态速率之比等于化学计量数之比的状态 浓度之比等于化学计量数之比的状态百分含量之比等于化学计量数之比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平均相对分子质量不再改变的状态体系温度不再改变的状态 压强不再改变的状态反应物的浓度不再改变的状态 反应物或生成物的百分含量不再改变的状态其中能表明(甲)达到化学平衡状态的是_；能表明(乙)达到化学平衡状态的是_；能表明(甲)、(乙)都达到化学平衡

3、状态的是_。1.【方法总结】判断化学平衡状态的两方法和两标志1两方法逆向相等、变量不变(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。2两标志本质标志、等价标志(1)本质标志：v(正)v(逆)0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该反应物的速率。(2)等价标志全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如，N2(g)3H2(g)

4、2NH3(g)。体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。例如，2NO2(g)N2O4(g)。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。绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。拓展：以mA(g)nB(g)pC(g)q(D)g为例：判断下列过程是否达到平衡状态(填“平衡”“不平衡”“不一定”)。类型判断依据平衡状态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

5、一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A，同时生成m mol A，即v(正)v(逆)平衡在单位时间内消耗了n mol B，同时生成p mol C，则v(正)不一定等于v(逆)不一定v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq，v(正)不一定等于v(逆)不一定在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，二者变化均表示v(逆)不一定【典例剖析】2一定条件下，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 mol·L1、0.3 mol&#

6、183;L1、0.08 mol·L1，则下列判断正确的是()Ac1c231 B平衡时，Y和Z的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等 Dc1的取值范围为0 mol·L1<c1<0.14 mol·L1D【解析】平衡浓度之比为13，转化浓度亦为13，故c1c213，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应速率，Z生成表示正反应速率且vY(生成)vZ(生成)应为32，B不正确；由可逆反应的特点可知0<c1<0.14 mol·L1。【归纳总结】“2”个易失分点(1)化学平衡状态判断“三关注”关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容

7、器；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。(2)不能作为“标志”的四种情况反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比。恒温恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g) H2(g)I2(g)。全是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不再随时间而变化，如2HI(g) H2(g)I2(g)。全是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度保持不变。【知识归纳】1速率时间图像此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、

8、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。如N23H22NH3H<0，建立平衡后，加热对速率的影响如图。2全程速率时间图像如Zn与足量盐酸的反应，反应速率随时间的变化出现如图情况。解释原因：AB段(v渐大)，因为是放热反应，随反应的进行，温度渐高，导致反应速率的渐大；BC段(v渐小)，则主要因为随反应的进行，溶液中c(H)渐小，导致反应速率渐小。3物质的量(或浓度)时间图像例如，某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。(1)由图像得出的信息是X、Y是反应物，Z是产物；t3时反应达平衡，X、Y没有全部反应。(2)根据图像可进行如下计算：某物质的平均

9、速率、转化率，如v(X) mol·L1·s1，Y的转化率×100%。确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1n3)(n2n3)n2。【课堂热身练】【题型一】平衡判断1下列关于化学平衡的说法中正确的是()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，正反应速率和逆反应速率相等都等于0C平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变D化学平衡不可以通过改变条件而改变2(2015·山东淄博月考)在密闭容器中进行反应：X2(g)Y2(g)2Z(g)，已知X2、

10、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L1、0.3 mol·L1、0.2 mol·L1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是()Ac(Z)0.3 mol·L1 Bc(X2)0.2 mol·L1Cc(Y2)0.4 mol·L1 Dc(X2)c(Y2)c(Z)0.55 mol·L13（天津河西2015届模拟）对于可逆反应M+NP+Q，有关说法正确的是（ ）A使用催化剂能改变反应限度B升高温度，则反应速率减慢C四种物质的量浓度相等时，则一定达到了该反应的限度D各物质的浓度不再发生变化时，则达到化学反应的限度4(20

11、15·大连高三双基测试)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C体系压强不再变化 DZ的浓度不再变化5对可逆反应N2 (g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJ·mol1，下列叙述正确的是()A达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大B若单位时间内生成x mol N2的同时，消耗2x mol NH3，则反应达到平衡状态C达到化学平衡时，2v正(H2)3v逆(NH3)D加入催化剂，正反应速率增大，逆反应速率不变6在

12、恒容密闭容器中，可以作为2NO2(g) 2NO(g)O2(g)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；混合气体的颜色不再改变；混合气体的密度不再改变的状态；混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态；混合气体中NO与O2的物质的量之比保持恒定；混合气体中NO与NO2的物质的量之比保持恒定()A B C D7某密闭容器中进行如下反应：X(g)2Y(g) 2Z(g)，若要使平衡时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等，且用X、Y作反应物，则X、Y的初始物质的量之比的范围应满足()A1<<

13、3 B< <C< <4 D< <8氨气是一种重要的化工产品，是生产铵盐、尿素等的原料。现有如下合成氨的途径：2NH3(g) N2(g) 3H2(g)，是一个放热反应。 在恒容密闭容器中达到平衡的标志有_。单位时间内生成3n mol H2的同时生成2n mol NH3用NH3、N2、H2表示反应速率比为213 混合气体的密度不再改变 混合气体的压强不再改变混合气体平均相对分子质量不再改变9向体积为2 L的固定密闭容器中通入3 mol X气体，在一定温度下发生如下反应：2X(g) Y(g)3Z(g)，经5 min后反应达到平衡，此时测得容器内的压强为起始时的1.

14、2倍，则用Y表示的速率为_ mol·L1·min1。10(2015·南宁、桂林一模)在1.0 L真空密闭容器中充入4.0 mol A(g)和4.0 mol B(g)，在一定温度下进行反应：A(g)B(g)C(g)H，测得不同时刻该容器内物质的物质的量如下表：时间/min010203040n(A)/mol4.02.51.5n2n3n(C)/mol01.5n133回答下列问题：(1)反应从起始到20 min内C的平均反应速率是_。(2)该温度下，平衡时体系内气体的总压强是反应起始时总压强的_倍。(3)下列选项中能说明该反应在一定温度和恒容条件下达到平衡状态的是_。A反

15、应速率：vA(正)vB(正)vC(逆) BA的质量不再改变CB的转化率不再改变 D密度不再改变11（河南信阳2015届二调）工业上可用CO2与H2反应生成甲醇，在T下，将1mol CO2和2mol H2充入5L恒容密闭容器中发生反应为：CO2（g）3H2（g）CH3OH（g）H2O（g），测得H2的物质的量随时间的变化情况如下图中曲线I所示。（1）按曲线I计算反应从0到4min时，v（H2）_。（2）判断该反应达到平衡的依据为_（填正确选项的字母）A混合气体的平均相对分子质量不随时间改变B3v（H2）正v（CH3OH）逆C混合气体的压强不随时间改变D单位时间内生成CH3OH和H2O的物质的量相

16、同【题型二】转化率的计算与比较12在容积相同的A、B两个密闭容器中，分别充入2molSO2和1molO2，使它们在相同温度下发生反应：2SO2+O22SO3并达到平衡在反应过程中，若A容器保持体积不变，B容器保持压强不变，当 A 中的 SO2 的转化率为 25% 时，则 B 容器中 SO2 的转化率应是（ ）A25% B>25% C<25% D125%【参考答案】1A【解析】可逆反应达到平衡状态后，虽v(正)v(逆)，但均不为0，是动态平衡，B、C错；通过改变影响化学平衡移动的条件可以改变化学反应的限度，D错。2A【解析】假设反应向正反应方向进行，由于Y2(g)过量，则完全转化时，

17、Z(g)的浓度为0.4 mol·L1；假设反应向逆反应方向进行，则完全转化时，X2(g)、Y2(g)的浓度分别为0.2 mol·L1、0.4 mol·L1。由题意知，该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，生成物也不可能完全转化为反应物，A正确，B、C均错误；又该反应前后气态物质体积不变，反应达到平衡时，不论X2、Y2、Z怎么变化，总物质的量不会改变，物质的总浓度也不会改变，即c(X2)c(Y2)c(Z)0.6 mol·L1，D错误。3D【解析】催化剂只改变反应速率，对反应限度无影响，A错误；升高温度，反应速率加快，降低温度反应速率减慢，B错误；

18、可逆反应达到限度时，各组分浓度保持不变，反应物和生成物的浓度与起始投料及转化率有关，则四种物质的量浓度相等时，该反应不一定达到了反应的限度，C错误；可逆反应达到限度时，正逆反应速率相等，各组分浓度保持不变，D正确。4D【解析】Z为固体，浓度为常数。5C【解析】A项，达到化学平衡时，若增加容器体积即减小压强，正逆反应速率都减小，A错误；B项，若单位时间内生成x mol N2的同时，消耗2x mol NH3，表示的都是逆反应速率，无法判断正逆反应速率是否相等，B错误；C项，化学反应中反应速率之比等于化学计量数之比，根据化学方程式可知2v正(H2)3v正(NH3)，3v正(NH3)3v逆(NH3)，

19、所以2v正(H2)3v逆(NH3)，C正确；D项，催化剂同等程度的改变正逆反应速率，所以加入催化剂，正反应速率增大，逆反应速率也同等程度增大，D错误。6A【解析】单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2证明正逆反应速率相等，达到了平衡，故正确；未体现正逆反应速率的关系，故错误；混合气体的颜色不再改变，证明二氧化氮的浓度不随着时间的变化而变化，反应达到了平衡，故正确；化学反应前后质量是守恒的，体积是不变的，混合气体的密度不变，故错误；化学反应前后物质的量变化，质量守恒，所以混合气体的平均相对分子质量变化，当达到了平衡状态，不再变化，故正确；如果反应开始只加入NO2，混合气体中

20、NO与O2的物质的量之比保持恒定不能作为平衡的判断标志，故错误；NO与NO2的物质的量之比保持恒定，即它们的浓度保持恒定，证明化学反应的正逆反应速率相等，达到了平衡，故正确。7.D【解析】设参加反应的X的物质的量为n，X(g)2Y(g) 2Z(g)，开始(mol): x y 0转化(mol): n 2n 2n平衡(mol): xn y2n 2n平衡时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等，所以有xny2n2n，解得n(xy)/5，反应物不能完全反应，所以有xn，y2n ，即：x(xy)/5，y2(xy)/5； 解得：x/y 1/4 ，解得x/y< 3/2。8 90.0310 (1) 0.125 mol·L1·min1 (2)0.625 (3)BC【解析】(1)由20