6.2.2化学反应的速率与限度高一下学期学案（人教版2019）

第六章化学反应与能量第二节化学反应的速率与限度第二课时化学反应的限度及条件控制学习目标学习目标1．通过实例分析，体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征，初步学会判断化学平衡状态，发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养。2．通过问题探究，发展认识化学的基本角度，能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中的简单化学现象，体会从限度和快慢两各方面去认识和调控化学反应的重要性。3．通过讨论交流，进一步认识控制反应条件在生产和科学研究中的作用，知道提高燃料的燃烧效率的重要性和方法，体会化学学科价值，树立将化学知识应用于生产、生活实践的意识。重点：可逆反应的概念、化学平衡状态的特征及判断、反应条件的控制难点：可逆反应的理解及化学平衡状态的判断自主学习自主学习化学平衡N2N2+3H22NH3高温高压催化剂在一定条件下，密闭容器中发生反应：（1）反应刚开始时：反应物的浓度最大，正反应速率最大。生成物的浓度为0，逆反应速率为0。（2）反应进行中：反应物的浓度减小，正反应速率减小。生成物的浓度增大，逆反应速率增大。肯定最终某一时刻，正反应速率与逆反应速率相等，此时，反应物的浓度不变，生成物的浓度也不变。如图所示。2、定义：一定条件下的可逆反应，当正反应速率和逆反应速率相等，各反应物浓度的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡。3、特征1）逆——反应为可逆反应2）等——达到平衡状态，v正=v逆，即同一物质的生成速率与消耗速率相等3）动——v正=v逆≠0，即化学平衡是动态平衡4）定——在一定条件下，达到平衡状态，反应混合物中各组分的浓度保持不变。5）变——在一定条件下建立平衡，当外界条件改变了，化学平衡发生改变。4、可逆反应达到平衡状态的标志在体积固定的容器中发生的可逆反应mA(g)nB(g)+pC(g)（1）用1种物质来表示，A的分解速率等于A的生成速率，即v正=v逆（2）用2种物质来表示，nv正(A)=mv逆(B)或pv正(B)=nv逆(C)（3）单位时间内生成nmolB的同时，生成mmolA或消耗pmolC（4）有nmolB中化学键断裂，同时有mmolA中化学键断裂，有pmolC中化学键形成（5）A、B、C的浓度不再改变（6）A、B、C的物质的量不再改变（7）A的转化率达到最大且保持不变（8）若某一反应物或生成物有颜色，颜色不再发生改变（9）当m=n+p时，恒容下总压强不再改变（10）当m≠n+p时，混合气体的平均相对分子质量不再改变二、化学反应条件的控制1、控制反应条件的意义（1）促进有利的化学反应1）提高反应速率2）提高反应物的转化率即原料的利用率降低反应速率（2）抑制有害的化学反应1）降低反应速率2）控制副反应的发生3）减少甚至消除有害物质的产生2、控制反应条件的基本措施通过改变影响化学反应速率的外界因素（温度、浓度、压强等），可以调节反应速率、改变可逆反应的限度，进而提高反应转化率。3、化工生产中控制反应条件的原则在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本N2N2+3H22NH3高温高压催化剂例如对于该反应，低温有利于产率提高，但反应速率小，生产成本高；高压有利于提高产率，但对动力和生产设备的要求高。综合考虑实际生产情况，工业合成氨通常选择在400～500℃、10～30MPa下进行。学习过程学习过程情景导入：观看“炼铁高炉尾气之谜”视频。（视频见PPT）一、化学反应的限度活动一、认识可逆反应任务一、阅读思考：阅读教材P46页内容，结合视频“炼铁高炉尾气之迷”，思考是否所有化学反应都能进行得很完全呢？【答案要点】不是。工业上，炼制1t生铁所需焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需要的量。炼铁工程师们认为这是CO与铁矿石接触不充分所造成的，于是耗费大量资金加高了的炼铁高炉。但却发现问题仍然没有得到解决，后来才发现其原因是炼铁过程中的反应是“可逆”的。即在一定条件下很多化学反应并不能进行到底。任务二、讨论交流：结合教材P4647页内容，思考可逆反应的定义是什么？有何特点？【答案要点】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：a.相同条件下，正逆反应同时进行。b.反应物与生成物同时存在，反应不能进行到底，反应物的转化率都小于100%。c.在方程式中用“”而不能用“=”表示。注意：不是所有化学反应都是可逆反应。大多数的化学反应都具有可逆性，有些化学反应在某一条件下可逆程度很小（逆反应倾向很小），通常称为不可逆反应。如金属镁与盐酸的反应等，可逆是绝对的，不可逆是相对的。活动二、探究化学反应的限度—化学平衡任务一、阅读思考：阅读教材P47页内容，思考在1L密闭容器中加入1molH2和1molI2发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，请结合可逆反应的特点，画出该反应的速率—时间图像。【答案要点】①该反应可分为三个阶段：a.开始时：反应物浓度最大，正反应速率最大；生成物浓度为零，逆反应速率最小；b.进行中：反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小；生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大；c.一段时间后：正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度保持不变。②速率—时间图像：任务二、讨论交流：结合可逆反应的速率—时间图像分析，思考化学平衡状态的概念、特征是什么？如何判断可逆反应达到平衡状态？【答案要点】①定义：化学平衡状态(简称化学平衡)是指在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等（即同一物质的生成速率和消耗速率相等），反应物和生成物的浓度不再改变的表面静止状态。②建立过程：反应开始时【c(反应物)最大，v(正)最大；c(反应物)=0，v(逆)最小】→反应进行中【c(反应物)逐渐减小，v(正)逐渐减小；c(生成物)逐渐增大，v(逆)逐渐增大】→一段时间后【v(正)=v(逆)，c(反应物)、c(生成物)保持不变】。③速率—时间图像：④化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即：=5\*GB3⑤判断可逆反应已达到平衡状态的依据（标志）：a.直接判据：①正逆反应速率相等；②各物质浓度不变。b.间接判据：百分含量、物质的量、压强、平均相对分子质量、密度、颜色不随时间改变。c.不管是直接判据还是间接判据，在实际应用过程都会有不同的表现形式，从而产生很多等价标志。如颜色、密度、气体相对分子质量、气体压强等。任务三、应用探究：结合教材P47页内容，思考什么是化学反应的限度？研究化学反应的限度有何意义？【答案要点】①可逆反应在一定条件下达到的一种特殊的化学平衡状态，是在给定的条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。②化学反应的限度决定了反应物的量不再随时间的变化而变化，因此反应物的转化率在一定条件下达最大值，且保持不变。③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限度。④研究化学反应的限度对于化学研究和化工生产有着重要的意义。二、化学反应条件的控制活动一、化学反应条件控制的目的和措施任务一、阅读思考：阅读教材P47最后自然段，思考化学反应条件控制的目的和措施是什么？【答案要点】①目的：a.促进有利的化学反应：提高反应速率；提高反应物的转化率，即原料的利用率。b.抑制有害的化学反应：降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生。②措施：a.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。b.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。任务二、讨论交流：结合教材P48页“思考与讨论”栏目，思考为提高煤的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？【答案要点】①煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉。目的是增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分，反应速率快；②通入过量的空气可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量。若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。③选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料，主要目的是防止热量散失。④为充分利用煤燃烧后的废气中的热量，可将燃烧后的废气通过热交换装置，供其他方面使用。活动二、化工生产中反应条件的调控任务一、阅读思考：阅读教材P48页第一自然段，思考化工生产（工业合成氨）中理论上该如何调控反应条件？【答案要点】①考虑因素：化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。②从反应速率来看，反应速率越快，越有利，应该选择高温，且温度越高越好；③从压强来看，压强越大，反应速率越快，因此，应该选择高压，且压强越高越好；④使用催化剂，可以加快化学反应速率，所有应该使用催化剂。任务二、实例探析：下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)，根据合成氨反应的数据分析合成氨的适宜条件是什么？温度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.113.823.131.4【答案要点】①理论分析适宜条件：低温、高压时有利于提高氨的产率。②工业实际适宜条件：a.温度—温度低，速率小，达到平衡所需时间长，生产成本高，通常选择在400~500℃。b.压强—压强大，对动力和生产设备的要求越高，通常采用压强为10~30MPa。课堂练习课堂练习1．下列事实能用平衡移动原理解释的是A．500℃左右比室温更有利于合成NH3的反应B．用排饱和食盐水的方法收集氯气C．加入催化剂有利于SO2的氧化反应D．压缩H2与I2混合气，颜色变深【答案】B【详解】A．工业合成氨为放热反应，所以升高温度不利于平衡向正向移动，上述事实不能用平衡移动原理解释，A不符合题意；B．氯气溶于水后发生反应：，饱和食盐水中的氯离子浓度较大，使平衡向逆反应方向移动，从而降低了氯气在水中的溶解度，可利用上述方法收集氯气，B符合题意；C．催化剂只改变化学反应速率，不能改变平衡转化率，C不符合题意；D．压缩H2与I2混合气，颜色变深，是因为碘蒸气的浓度增大，而是气体分子数不变的反应体系，压缩混合气体，平衡不移动，不能用平衡移动原理解释，D不符合题意；故选B。2．某化学研究小组探究外界条件（压强、温度）对化学反应平衡的影响图象如图所示，下列判断正确的是（

）A．由图可知，该反应的正反应为吸热反应B．由图可知，若，则该反应中C．图中，点a和点b的反应速率大小为D．当反应达到平衡时，只加入催化剂，A的百分含量将发生变化【答案】C【详解】A．由图可知，升高温度，A的百分含量增大，说明升温反应逆向移动，则该反应的正反应为放热反应，故A错误；B．由图可知，若p1＜p2，增大压强，A的百分含量减小，反应正向移动，说明正反应方向气体分子数目减小，则该反应中m+n＞q，故B错误；C．图中，相同压强下，温度越高，反应速率越大，b点温度高于a点，则点a和点b的反应速率大小为va＜vb，故C正确；D．催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，则A的百分含量不变，故D错误；故选：C。3．在一个密闭容器中发生反应，，反应过程中某一时刻测得、、的浓度分别为、、，当反应达到平衡时，可能出现的数据是A． B．C． D．【答案】A【分析】化学平衡的建立，既可以从正反应开始，也可以从逆反应开始，或者从正逆反应开始，不论从哪个方向开始，物质都不能完全反应，利用极限法假设完全反应，计算出相应物质的浓度变化量，实际变化量小于极限值。反应过程中的某一时间SO2、O2和SO3的浓度分别为：0.2mol/L、0.2mol/L和0.2mol/L，若极限转化，则SO2、O2和SO3的浓度分别为：0.4mol/L、0.3mol/L和0mol/L或0mol/L、0.1mol/L和0.4mol/L。【详解】A．根据分析可知0＜c(SO2)＜0.4mol∙L1，故A正确；B．极限转化时c(O2)＝0.1mol/L，但可逆反应不能完全转化，所以c(O2)>0.1mol/L，故B错误；C．极限转化时c(SO3)＝0.4mol/L，但可逆反应不能完全转化，所以c(SO3)<0.4mol/L，故C错误；D．根据硫元素守恒，应有c(SO2)+c(SO3)=0.4mol•L1，所以不可能出现c(SO2)＝c(SO3)＝0.15mol/L，故D错误；故选A。4．控制变量是科学研究的重要方法。相同质量的铁与足量稀硫酸分别在下列条件下发生反应，开始阶段化学反应速率最大的是选项ABCD铁的状态片状片状粉末粉末t/℃20203030c(H2SO4)/(mol·L−1)1212A．A B．B C．C D．D【答案】D【详解】C、D选项的反应温度高于A、B选项的反应温度，且D选项中硫酸浓度比C选项中硫酸浓度大，故反应开始时化学反应速率最大的是选项D；答案是D。5．下列说法可以证明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是(

)A．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成C．3个H—H键断裂的同时，有6个N—H键形成D．1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成【答案】B【详解】A选项，1个N≡N键断裂，正向，有3个H—H键断裂，正向，同一个方向，故A错误；B选项，1个N≡N键断裂，正向，有3个H—H键形成，逆向，遵循计量数之比，故B正确；C选项，3个H—H键断裂，正向，有6个N—H键形成，正向，同一个方向，故C错误；D选项，1个N≡N键断裂，正向，有6个N—H键形成，正向，同一个方向，故D错误；综上所述，答案为B。【点睛】一正一逆，改变量之比要等于计量系数之比。6．已知碳酸氢铵是一种常用氨肥，20℃以下稳定，工业生产NH4HCO3的工艺如图所示，下列说法不正确的是A．碳化塔中充入高压CO2能提高碳化速率B．分离操作包括加压蒸发、浓缩结晶、趁热过滤C．设计过程I是为了提高原料的利用率D．实验室可以用如图装置模拟碳化塔制取少量NH4HCO3【答案】B【详解】A．碳化塔中充入高压CO2能提高CO2的溶解度，增大其浓度，提高碳化速率，A正确；B．为防止NH4HCO3受热分解，加压会提高蒸发温度，应减压蒸发，降低水的沸点，B错误；C．分离出来的母液含有大量NH4HCO3，回收利用可以提高原料的利用率，C正确；D．氨气极易溶于水，干燥管可以防止倒吸，大量氨气溶于水后形成浓氨水，在通入二氧化碳可以析出NH4HCO3，可以模拟碳化塔制取少量NH4HCO3，D正确；综上所述答案为B。7．如图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符合的是A．反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等B．该反应达到平衡Ⅰ后，增大反应物的浓度，平衡发生移动，达到平衡态ⅡC．该反应达到平衡态Ⅰ后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态ⅡD．同一种气体反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时体积分数不相等【答案】C【分析】根据题中化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图可知，本题考查化学平衡综合运用，运用化学平衡原理分析。【详解】A.由平衡特征可知，反应达平衡时，正、逆反应速率相等，A项不选；B.该反应达到平衡Ⅰ后，增大反应物的浓度，一瞬间正反应速率增大，逆反应速率不变，平衡正向移动，达到平衡态Ⅱ，B项不选；C.该反应达到平衡态Ⅰ后，减小反应物浓度，一瞬间正反应速率减小，逆反应速率不变，平衡逆向移动，达到平衡态Ⅱ，与图示不符，满足题意，C项选；D.反应由平衡态Ⅰ改变条件后，正向移动达到平衡态Ⅱ，所以同一种气体反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时体积分数不相等，D项不选；答案选C。8．已知FeCl3和MnO2都可作H2O2分解制O2的催化剂，为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是（

）A．B．C．D．【答案】D【详解】A．不能形成对比试验,无法探究温度对该反应速率的影响,A错误；B．温度和催化剂都不一样的情况下,无法探究温度对该双氧水的分解反应速率的影响,B错误；C．第一个装置中缺少催化剂二氧化锰,无法探究温度对该反应速率的影响,C错误；D．催化剂是一样的,都是氯化铁,温度不同,这样可以探究温度对该反应速率的影响,D正确；正确选项D。【点睛】探究温度对该反应速率的影响,一定要将其他影响化学反应速率的因素控制为相等的情况下才能进行实验,得出结论。9．NA代表阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是A．25℃，pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中含有OH的数目为0.2NAB．标准状况下，22.4L的苯所含分子数为NAC．1mol羟基(—OH)所含的电子总数为9NAD．一定条件下，2molSO2和lmolO2混合在密闭容器中充分反应后容器中的分子数为2NA【答案】C【详解】A．25℃，pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中含有OH的物质的量为101mol/L×1.0L=0.1mol，数目为0.1NA，故A错误；B．标准状况下，苯不是气体，无法计算，故B错误；C．OH中含9个电子，故1mol羟基中含9mol电子即9NA个，故C正确；D．二氧化硫和氧气的反应为可逆反应，不能进行彻底，故反应后溶液中的分子个数多于2NA个，故D错误；故选C。10．下列不同浓度足量的稀盐酸与等质量且颗粒大小相同的CaCO3发生反应，放出最慢的是A． B． C． D．【答案】A【详解】盐酸的浓度越小，与等质量且颗粒大小相同的碳酸钙反应时，反应速率最慢，生成二氧化碳的速率最慢，故选A。11．在下列变化过程中，需要加快化学反应速率的是A．塑料老化 B．工业合成氨C．金属锈蚀 D．食物腐败【答案】B【详解】A．塑料老化消耗人类生活中使用的塑料产品，则应降低反应速率，A错误；B．氨气是人类需要的重要化工原料，则工业合成氨需要增大反应速率，B正确；C．金属锈蚀消耗金属，则应降低反应速率，C错误；D．食物腐败消耗人类需要的食物，则应降低反应速率，D错误；故选B。12．在一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应如下：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1，研究发现，反应过程中会有副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2。温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法中，不正确的是A．△H1<0，△H2>0B．增大压强可以缩短合成反应达到平衡所需的时间C．生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率D．合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K=【答案】C【详解】A．从图中可以看出，CH3OH的产率随温度升高而减小，说明合成CH3OH的反应为放热反应，故△H1<0，CO的产率随温度升高而增大，副反应为吸热反应，故△H2>0，故A正确；B．增大压强，物质的浓度增大，反应速率加快，故可以缩短合成反应达到平衡所需的时间，故B正确；C．生产过程中，温度越高，合成CH3OH的反应平衡逆向移动，导致产率减小，同时副反应正向移动，故温度越高，越不利于提高CH3OH的产率，故C错误；D．根据合成CH3OH反应方程式可知，由于H2O是气体，故该反应的平衡常数表达式是K=，故D正确；故答案为C。13．下图所示为800℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是(

)A．A是反应物B．前2minA的分解速率为0.1mol·L－1·min－1C．前2minC的生成速率为0.2mol·L－1·min－1D．反应的方程式为：2A(g)2B(g)＋C(g)【答案】C【详解】A.根据图示可知：A是反应物，B、C是生成物，故A错误；B．在前2minA的分解速率(0.4mol/L0.2mol/L)÷2min="0.1"mol·L－1·min－1.，故B错误；C．在前2minC的生成速率为(0.2mol/L0mol/L)÷2min=0.1mol/(L·min)，故C正确；D．在反应中各种物质的浓度的变化关系是：A：0.2mol/L;B:0.2mol/L;；C：0.1mol/L.在相同时间内，物质的浓度变化的比对于方程式该物质前边的计量数的比。所以反应的方程式为：2A(g)2B(g)＋C(g)，故D错误；答案选C。14．在某2L恒容密闭容器中充入2molX(g)和1molY(g)发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g),反应过程中持续升高温度,测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是()A．M点时,Y的转化率最大 B．升高温度,平衡常数减小C．W点时v正=v逆 D．W、M两点Y的正反应速率相同【答案】B【分析】温度在a℃之前，升高温度，X的含量减小，温度在a℃之后，升高温度，X的含量增大，曲线上最低点为平衡点，最低点之前未达平衡，反应向正反应进行，最低点之后，各点为平衡点，升高温度X的含量增大，平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，据此分析解答。【详解】A．曲线上最低点Q为平衡点，升高温度平衡向逆反应移动，Y的转化率减小，所以Q点时，Y的转化率最大，故A错误；B．Q点后升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，故B正确；C．W点不是平衡点，此时反应以正向进行为主，即v正＞v逆，故C错误；D．W点对应的温度低于M点对应的温度，温度越高反应速率越大，所以W点Y的正反应速率小于M点Y的正反应速率，故D错误；故答案为B。15．反应经过2秒钟后达到平衡，B的浓度增加了，在此期间，正反应速率的值为A． B．C． D．【答案】A【详解】B的反应速率为，由速率之比等于系数比，则，故选：A。16．在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，c(NO)随时间的变化如表：时间(s)012345c(NO)(mol/L)0.100.050.040.030.030.03(1)分析上表,该反应达到平衡状态所需时间是。(2)上图中表示NO2的浓度变化曲线是。(3)用NO表示从0~2s内该反应的平均速率v=。(4)v(NO)：v(O2)=。(5)达到平衡状态时O2的转化率为。【答案】3sa0.03mol/(L·s)2:170%【详解】试题分析：(1)达到平衡状态时，体系中反应物、生成物浓度不再改变；(2)反应中NO2的浓度增大；(3)根据，计算用NO表示从0~2s内该反应的平均速率；(4)v(NO)：v(O2)=系数比；(5)O2的转化率=。解析：(1)达到平衡状态时，体系中反应物、生成物浓度不再改变，3s后c(NO)不再变化，达到平衡状态所需时间是3s；(2)反应中NO2的浓度增大，表示NO2的浓度变化曲线是a；(3)根据，用NO表示从0~2s内该反应的平均速率v=0.03mol/(L·s)；(4)v(NO)：v(O2)=2:1(5)O2的转化率==70%。点睛：化学平衡是指，化学反应正逆反应速率相等不等于0，反应物和生成物各组分浓度不再改变的状态。17．在一定温度下，将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生反应3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)，2min末反应达到平衡状态，生成0.8molD。由此推断：（1）生成D的反应速率。（2）B的平衡浓度为。（3）A的转化率为。（4）该温度下的平衡常数K＝。（5）如果增大反应体系的压强，则平衡体系中C的转化率。(填“增大”或“减小”或“不变”)【答案】0.2mol·L1·min10.8mol·L160%0.5不变【详解】根据三段式：3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)起始浓度(mol/L)

1

1

0

0变化浓度(mol/L)

0.6

0.2

0.4

0.4平衡浓度(mol/L)

0.4

0.8

0.4

0.4（1）生成D的反应速率为0.4mol/L÷2min=0.2mol·L1·min1。（2）B的平衡浓度为0.8mol·L1。（3）A的转化率为（0.6/1）×100%=60%。（4）该温度下的平衡常数K=（0.42×0.42）/(0.8×0.43)=0.5。（5）该反应是气体体积不变的可逆反应，如果增大反应体系的压强，则平衡体系中C的转化率不变。18．二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向。CO2可转化成有机物实现碳循环。在2L的恒温恒容密闭容器中，充入2molCO2和6molH2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图：(1)从3min到15min，υ(H2)=mol•L－1•min－1；(2)能说明上述反应达到平衡状态的是填编号)。A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)B．混合气体的压强不随时间的变化而变化C．单位时间内生成1molH2，同时生成1molCH3OHD．混合气体的平均密度不随时间的变化而变化(3)平衡时CO2的转化率为。(4)平衡混合气体中CO2(g)和H2(g)的物质的量之比是。(5)第3分钟时υ正(CH3OH)第15分钟时υ逆(CH3OH)(填“＞”、“＜”“=”)。【答案】0.0625B75%1:3＞【分析】(1)根据计算；(2)反应达到平衡时任何物质的物质的量、浓度、含量等保持不变，据此判断；(3)根据计算；(4)根据加入的反应物的物质的量及物质反应转化关系判断平衡时两种气体的物质的量关系；(5)根据平衡建立过程中正逆反应速率的变化判断。【详解】(1)根据图示可知：从3min到15min，CO2的浓度从0.5mol/L变为0.25mol/L，∆c(CO2)=(0.5−0.25)mol/L=0.25mol/L，则∆c(H2)=0.25mol/L×3=0.75mol/L，故用H2浓度变化表示的反应速率；(2)反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)在2L的恒容密闭容器中进行，正反应是气体体积减小的反应，A.反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)，由于CO2与CH3OH的浓度还在发生变化，说明反应未达到平衡，故A不符合题意；B.该反应在恒容密闭容器中进行，且该反应正反应是气体体积减小的反应，若混合气体的压强不随时间的变化而变化，说明气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，故B符合题意；C.单位时间内生成1molH2，就会消耗molCH3OH，同时生成1molCH3OH，说明反应正向进行，未达到平衡状态，故C不符合题意；D.该反应在恒容密闭容器中进行，且气体的总质量不变，则混合气体的平均密度始终不变，故混合气体的平均密度不随时间的变化而变化不能说明反应达到平衡状态，故D不符合题意；故答案为：B；(3)根据图象可知：在反应开始时CO2浓度是1.00mol/L，平衡时浓度为0.25mol/L，所以CO2的平衡转化率=；(4)反应开始时加入2molCO2和6molH2，根据方程式CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)可知：CO2和H2反应消耗的物质的量之比是1：3，因此平衡时CO2(g)和H2(g)的物质的量之比也是1：3；(5)该反应从正反应方向开始，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当到第15分钟时反应达到平衡，此时υ正(CH3OH)=υ逆(CH3OH)，因此第3分钟时υ正(CH3OH)＞第15分钟时υ逆(CH3OH)。【点睛】化学平衡状态的判断是学生们的易错点，首先一定要关注反应条件是恒温恒容、恒温恒压还是恒温绝热等，再关注反应前后气体物质的量的变化以及物质的状态，化学平衡状态时正逆反应速率相等，各物质的量、浓度等保持不变，以及衍生出来的一些量也不变，但一定得是“变化的量”不变了，才可作为判断平衡的标志。常见的衍生出来量为：气体总压强、混合气体的平均相对分子质量、混合气体的密度、温度、颜色等。19．铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。在一定温度下，氧化铁可以与CO发生反应：Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)，请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态：①②。【答案】CO或(CO2)的生成速率与消耗速率相等CO(或CO2)的质量不再改变【详解】可逆反应达到平衡时，正逆反应速率相等，各气态物质的浓度不再改变，所以CO或(CO2)的生成速率与消耗速率相等、CO(或CO2)的质量不再改变、CO(或CO2)的浓度不再改变、混合气体的平均相对分子质量不再改变等，都可以说明反应达到平衡。20．某化学兴趣小组开展模拟工业合成氨的制备实验，在2L密闭容器内，t℃时发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在体系中，n(N2)随时间的变化如下表：时间(min)012345N2的物质的量(mol)0.200.100.080.060.060.06(1)上述反应在第5min时，N2的转化率为；(2)用H2表示从0～2min内该反应的平均速率v(H2)=；(3)t℃时，在4个均为2L密闭容器中不同投料下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果，判断该反应进行快慢的顺序为(用字母填空，下同)；a．v(NH3)=0.05mol•L1•min1b．v(H2)=0.03mol•L1•min1c．v(N2)=0.02mol•L1•min1

d．v(H2)=0.001mol•L1•s1(4)下列表述能作为上述实验中可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到化学平衡状态的标志是；a.反应速率v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2b.各组分的物质的量浓度不再改变c.混合气体的平均相对分子质量不再改变d.混合气体的密度不变

e.单位时间内生成nmolN2的同时，生成3nmolH2。f.v(N2)消耗=2v(NH3)消耗g.单位时间内3molH﹣H键断裂的同时2molN﹣H键也断裂(5)下列措施不能使上述化学反应速率加快的是。a．及时分离出NH3气体

b．适当升高温度c．增大N2的浓度