6.2.2化学反应的限度高一化学课堂高效讲义（人教版2019）（原卷版）

第六章化学反应与能量第二节化学反应的速率与限度第2课时化学反应的限度课程标准解读核心素养解读认识化学变化是有条件的,学习运用变量控制方法研究化学反应,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用【科学态度与社会责任】能从物质变化、能量变化等角度利用和调控化学反应,体会化学学科对社会发展的贡献。一、可逆反应1．定义：在相同条件下同时向__________两个方向进行的反应。2．表示方法：书写可逆反应的化学方程式时，用__________代替“=”，如氢气和氮气反应的化学方程式：N2＋3H22NH3。3．特点二、化学平衡化学反应是按照化学方程式中的计量关系进行的，我们正是据此进行有关化学方程式的计算。你是否考虑过这样一个问题：化学反应在实际进行时（如化学实验化工生产等），反应物是否会按照化学方程式中的计量关系完全转化为产物呢？如果能在什么条件下，如果不能，原因是什么呢？我们知道SO2与H2O的反应中，由于生成的H2SO3不稳定，会部分分解为SO2和H2O。该反应是一个可逆反应，不能进行到底。另外我们学习过H2与N2合成NH3的反应也是可逆反应,同样不能进行到底。1．化学平衡的概念：在一定条件下的可逆反应进行到一定程度时，__________和__________浓度不再随时间的延长而发生改变，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为__________，简称化学平衡。2．化学平衡状态的建立过程在下列坐标系中画出化学平衡建立过程中化学反应速率的变化图像。化学平衡特征化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：①逆：研究的对象是__________反应。②动：化学平衡是一种__________平衡，当达到平衡时，正、逆反应仍在进行，反应并未停止。③等：正逆反应速率__________，即v正＝v逆≠0。④定：当可逆反应达到平衡时，各组分的物质的量、物质的量难度、质量、质量分数、体积分数为一定值。⑤变：若外界条件改变，平衡可能发生改变，并在新条件下建立新的平衡状态。4．化学反应的限度(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到完成的__________，即该反应进行的限度。(2)对化学反应限度理解。①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的__________。转化率=eq\f(该反应物参加反应的物质的量,反应物的初始量)×100%②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的__________。5.化学平衡状态的判断依据(1)直接依据——根据速率关系①同一物质：__________＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。②不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bB⥫⥬cC＋dD，eq\f(v正(A),v逆(B))＝eq\f(a,b)。(2)间接依据——根据各组分的量首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。以mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)为例：类型判断依据平衡状态混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定__________②各物质的质量或各物质的质量分数一定__________正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，即v正＝v逆__________②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC，则v正不一定等于v逆__________③在单位时间内生成nmolB，同时消耗qmolD，因二者变化均表示v逆，所以v正不一定等于v逆__________温度体系温度一定(其他不变)__________颜色反应体系内有色物质的颜色一定__________三、化学反应条件的控制在生产和生活中人们希望促进有利的化学反应（提高反应速率，提高反应物的转化率及原料的利用率），抑制有害的化学反应（降低反应速率，控制反应速率的发生，减少甚至消除有害物质的产生），这就需要进行化学反应条件的控制。在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑反应条件的成本和实际可行性。例如合氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率安的产率越高。但温度较低时，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400~500℃下进行。而压强越大，对动力生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10MPa到30MPa。1．化学平衡的移动：化学平衡是在一定条件下建立起来的，当条件改变时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡。2．化学平衡状态的改变实验探究温度改变对化学平衡的影响实验原理2NO2(g)N2O4(g)反应放热(红棕色)(无色)实验内容将装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的圆底烧瓶分别浸入__________和热水中实验现象浸到冰水中时混合物颜色变浅，浸到热水中时混合物颜色变深解释与结论①受热颜色变深，说明NO2浓度增大，即升高温度原平衡被破坏，平衡向逆反应方向移动重新建立新平衡；②冷却颜色变浅，说明NO2浓度减小即降低温度平衡被破坏，平衡向正反应方向移动重新建立__________3.影响化学平衡的因素(1)温度：其他条件不变时，__________温度，平衡向吸热反应的方向移动；__________温度，平衡向放热反应的方向移动。(2)其他因素：除温度外，浓度、压强(有气体参加的可逆反应)等外界条件的改变也可以使化学平衡发生移动。突破点|化学平衡状态的判断可逆反应达到化学平衡时有两个主要特征：一是__________物质的正逆反应速率__________，二是混合物中各组分的百分含量__________。1．速率特征(1)速率特征指“等”，即v(正)__________v(逆)≠0。①同种物质：同一物质的生成速率__________消耗速率。②不同物质：速率之比等于化学方程式中的__________，但必须是__________的速率。(2)实例分析：如反应：2SO2＋O22SO3①单位时间消耗2molSO2，同时__________2molSO3；②SO2的消耗速率等于O2的生成速率的__________倍；③SO2的消耗速率等于SO2的__________速率，都能说明该反应达到平衡状态。2．含量特征(1)含量特征指“定”，即反应混合物中各组成成分的含量__________。(2)若物理量由变量变成了不变量，则表明该可逆反应__________；若物理量为“不变量”，则不能作为平衡标志。①各物质的质量、物质的量或浓度__________。②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)__________。③温度、压强(化学反应方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)__________。【归纳小结】判断化学平衡状态要注意的问题(1)化学平衡状态判断“三关注”①关注__________，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；②关注__________，是等体积反应，还是非等体积反应；③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__________的四种情况①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的__________之比。②恒温恒容下的体积不变的反应，体系的__________或总物质的量不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。③全是气体参加的体积不变的反应，体系的__________不再随时间而变化，如2HI(g)H2(g)＋I2(g)。④全是气体参加的反应，__________条件下体系的密度保持不变。1．（2023下·黑龙江·高一统考学业考试）工业制硫酸中的一步重要反应是：，当该反应达到化学平衡时，下列叙述错误的是A．SO2的质量保持不变 B．正、逆反应速率均为零C．SO3的浓度不再发生变化 D．正反应速率和逆反应速率相等2．（2023下·新疆伊犁·高一校联考期末）对于以下反应：A(s)＋3B(g)⇌2C(g)＋D(g)，在一定温度、压强下，在一体积可变的容器中，当下列物理量不再发生变化时就可确定反应一定达到平衡状态的是A．A的浓度不再改变B．容器的体积不再发生变化C．B、C、D的分子个数之比为3∶2∶1D．B的消耗速率和D的消耗速率之比为3∶13．（2022下·山东青岛·高一校考期末）反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)一定条件下，将NO2与SO2以体积比1:2置于一定体积密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是A．SO2和SO3浓度相等B．SO2和NO的体积比保持不变C．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2D．容器中混合气体的密度保持不变4．（2023下·云南丽江·高一校联考期中）一定温度下，向恒容的密闭容器中充入一定量的A和B两个气体发生反应，生成气体C，测得各组分浓度随时间变化如图所示。下列能说法正确的是A．时用C表示的化学反应速率为B．提高反应时的温度，可以实现B完全转化成CC．容器中B的物质的量不再改变，该反应达到平衡状态D．，该反应达到平衡状态5．（2023下·安徽·高一校联考期中）与制备甲醇的化学反应方程式为3H2+CO2=CH3OH+H2O，在容积为2L的恒温密闭容器中，充入1mol和3mol，能说明上述反应达到平衡状态的是A．容器内压强保持不变 B．断开3molHH键的同时断开2molC=O键C．容器内气体密度保持不变 D．的浓度保持不变1．（2023下·海南海口·高一海口市长流中学校考阶段练习）在一定温度时，2SO2+O22SO3达到平衡后，则A．三氧化硫的分子数等于二氧化硫和氧气分子数之和B．二氧化硫和氧气不再反应C．混合物中三氧化硫的物质的量不变D．三氧化硫不再分解2．（2024上·四川泸州·高二四川省叙永第一中学校校考期末）一定条件下，反应：2A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(g)在容积不变的密闭容器中进行，达到化学平衡状态的标志是A．单位时间内生成nmolB，同时消耗3nmolCB．容器内A和C的浓度相等C．混合气体的密度不随时间变化D．单位时间内生成2nmolA，同时生成nmolD3．（2023下·四川绵阳·高一绵阳南山中学实验学校校考阶段练习）某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，下列说法正确的是A．该反应的化学方程式为2X(g)＋Y(g)3Z(g)B．0~2min内，v(x)=0.15mol·L·minC．2min时该反应处于平衡状态D．增大压强，化学反应速率一定增大4．（2023下·广西河池·高一校联考阶段练习）某温度时，在一个2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是A．容器内压强不再发生变化B．容器内气体的密度不再发生变化C．相同时间内生成2nmol的Z的同时消耗nmol的YD．正逆反应速率相等且等于0二、解答题5．（2023下·甘肃临夏·高一统考期末）甲醇()既是重要的化工原料，也是性能优良的能源，利用生产甲醇是实现“碳中和”的重要途径之一。在体积为2L的恒容密闭容器中，充入1.0mol和3.0mol，一定条件下发生反应，测得和的物质的量随时间的变化如图所示。(1)t=3min时，M点正反应速率逆反应速率(填“>”“<”或“=”，下同)，t=15min时，正反应速率逆反应速率。(2)反应达到平衡时，消耗的物质的量为mol，的转化率为，的体积分数为。(3)下列事实能说明该反应达到平衡状态的是_______(填字母)。A． B．体系压强不再变化C．容器内气体的密度不再变化 D．容器内混合气体的平均摩尔质量不再变化(4)若其他条件不变，反应开始充入2mol氦气，反应达到最大限度所需时间t10min(填“>”“<”或“=”)。一、单选题1．（2023下·江苏连云港·高一统考期中）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．利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火C．为加快的分解速率而加入D．降温加快的分解速率2．（2023下·河南开封·高一校联考期末）一定条件下的密闭容器中，发生反应，和的物质的量浓度变化如图，下列说法正确的是A．0~时间段的平均速率B．平衡时：C．时间段内，生成HI的物质的量为0.8molD．时刻时，的正反应速率大于逆反应速率3．（2021下·天津·高一统考期中）工业合成氨的反应：，是正向放热的可逆反应，该反应在密闭容器中进行。下列有关说法错误的是A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率B．在上述条件下，可以实现100%转化C．提高反应温度，可以加快反应速率D．通过调控反应条件，可以提高反应进行的程度4．（2023下·广东东莞·高一东莞实验中学校考期中）一定温度下在2L密闭容器中进行着某一反应，X气体、Y气体的物质的量随时间变化的曲线如图，下列叙述正确的是A．反应的化学方程式为：2Y=XB．t1min时，物质Y的转化率为60%C．t2min时，反应物的正反应速率大于逆反应速率D．t3min时，反应停止5．（2023下·山东青岛·高一山东省青岛第五十八中学校考期末）向绝热恒容密闭容器中通入和，在一定条件下发生反应：，正反应速率随时间变化的示意图如下图，下列结论中正确的个数为①反应在c点到达平衡②浓度：a点小于c点③反应物的总能量高于生成物的总能量④，段的消耗量小于段的消耗量⑤混合物颜色不再变化，说明反应达到平衡⑥体系压强不再变化，说明反应达到平衡⑦逆反应速率图像在此时间段内和上图趋势相同⑧混合气体的平均摩尔质量不再变化，说明反应达到平衡A．3个 B．4个 C．5个 D．6个6．（2023下·四川遂宁·高一射洪中学校考阶段练习）在恒温恒容的条件下，加入等物质的量的A和B发生A(g)+B(g)2C(g)+D(s)反应，下列说法能作为该反应达到平衡状态的标志的是①单位时间内消耗amolA，同时生成2amolC②混合气体的密度不再变化③A、B的转化率相等时④混合气体的总压强不再变化⑤A、B、C的分子数之比为1∶1∶2A．② B．②③ C．①③⑤ D．②④7．（2023下·四川南充·高一四川省南充高级中学校考阶段练习）一定条件下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体发生可逆反应。反应过程中测得各气体的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法正确的是A．该反应的化学方程式为X+3Y2ZB．用Y表示0～2min内该反应的平均速率为0.05mol·L1·min1C．第2min末，X的转化率为70%D．2min后该反应达到平衡状态8．（2022上·重庆黔江·高二重庆市黔江中学校校考期中）一定温度下，在恒容容器中，反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)达到平衡的标志是A．单位时间内每消耗0.25molO2，同时生成0.3molH2OB．混合气体的平均相对分子质量不再改变C．单位时间内断裂12molH−O键的同时生成12molN−H键D．混合气体的密度不发生变化9．（2020上·甘肃兰州·高一兰州一中校考期中）硫酸是一种重要的化工产品，目前的重要生产方法是“接触法”，反应原理为：2SO2+O22SO3，已知该反应为放热反应。则下列说法正确的是A．只要选择适宜的条件，SO