新教材适用2024-2025学年高中化学第6章化学反应与能量第2节化学反应的速率与限度第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制学案新人教版必修第二册

第2课时化学反应的限度、化学反应条件的限制学习目标1．通过对化学反应限度的学习，了解可逆反应的含义，知道可逆反应在确定条件下能达到化学平衡状态。2．通过对化学反应限度的学习，能描述化学平衡状态，推断化学反应是否达到化学平衡状态。3．能从化学反应快慢和反应限度的角度说明生产、生活中简洁的化学现象，了解化学反应条件的限制。核心素养1．能从宏观和微观角度相识化学反应的限度，能够推断化学反应是否达到平衡状态。2．形成化学变更是有条件的观念，相识反应条件对速率和化学平衡的影响，能运用化学反应原理分析影响化学变更的因素。能从质量守恒，并运用动态平衡的观点看待和分析化学变更。3．能理解、描述和表示化学平衡模型，并运用于理论模型说明或推想可逆反应的变更。一、化学反应的限度对应学生用书学案P0631．可逆反应(1)定义：_在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应叫可逆反应__。(2)可逆反应特点2．化学平衡的建立(1)化学平衡建立的分析①浓度对速率的影响的角度在确定条件下，向反应容器中加入N2和H2发生反应：N2＋3H22NH3。浓度速率变更v正、v逆关系起先反应物浓度_最大__v正_最大__v正_>__v逆生成物浓度_最小__v逆_最小__变更反应物浓度_减小__v正_减小__v正_>__v逆生成物浓度_增大__v逆_增大__平衡反应物浓度_不变__v正_不变__v正_＝__v逆生成物浓度_不变__v逆_不变__②利用速率—时间(v－t)图像分析3．化学平衡状态(1)化学平衡状态的概念假如外界条件(温度、浓度、压强等)不发生变更，当_可逆__反应进行到确定程度时，_正反应速率__与_逆反应速率__相等，反应物的浓度与生成物的浓度都_不再变更__，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。(2)化学平衡状态的特征4．化学反应的限度(1)化学平衡状态是可逆反应在确定条件下所能达到的或完成的_最大程度__，即该反应进行的限度。(2)对化学反应限度的理解①化学反应的限度确定了反应物在确定条件下的最大_转化率__。②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即变更反应条件可以在确定程度上变更一个化学反应的_限度__。正|误|判|断(1)Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))2PbSO4＋2H2O为可逆反应。(×)(2)1molN2和3molH2在确定条件下可完全生成2molNH3。(×)(3)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不确定相等。(√)(4)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等。(×)(5)化学反应在确定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止。(×)(6)确定条件，可以通过延长化学反应的时间来变更反应物的最大转化率。(×)深|度|思|考1.(1)已知2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3，则在催化剂、加热条件下，将2molSO2和1molO2充入密闭容器中进行反应最终能否生成2molSO3?(2)可逆反应进行确定时间后，各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比时，可逆反应是否达到平衡？提示：(1)不能。可逆反应中，正反应和逆反应同时进行，均不能进行究竟。即在可逆反应体系中，反应物和生成物共存，所以2molSO2和1molO2不行能完全转化为SO3，最终生成的SO3的物质的量确定小于2mol。(2)不确定。可逆反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不确定浓度相等，也不确定等于化学计量数之比。2．(1)恒容密闭容器中的可逆反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO，能否说明该反应已达到平衡状态？若混合气体的颜色不再变更呢？能否说明？请说明理由。(2)恒容密闭容器中，通入1molCO2和3molH2发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，体系中eq\f(n(CO2),n(H2))＝eq\f(1,3)，且保持不变，能否说明该反应已达到平衡状态？若混合气体的平均相对分子质量不变呢？能否说明？请说明理由。(3)2HI(g)H2(g)＋I2(g)在温度和体积确定时，容器内压强不再变更。能否说明该反应已达到平衡状态，请说明理由。提示：(1)单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO，其中描述的都是正反应方向的速率，不能说明反应是否处于平衡状态。混合气体的颜色不变，即c(NO2)保持不变，说明反应处于平衡状态。(2)eq\f(n(CO2),n(H2))是不变量，不能说明反应是否达到平衡。因反应前后的气体物质的量不同，混合气体的平均相对分子质量不变，表明反应已达到平衡状态。(3)不能。在该反应中，反应前后的气体的总物质的量不变，反应无论是否达到化学平衡，反应容器内压强都不随时间变更。应|用|体|验1.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)在恒温下已达平衡状态的是(B)A．反应容器内压强不随时间变更B．P和S的生成速率相等C．反应容器内P、Q、R、S四者共存D．反应容器内总物质的量不随时间而变更解析：在该反应中，反应前后的气体的总物质的量不变，反应无论是否达到化学平衡，反应容器内压强都不随时间变更，总物质的量不随时间而变更，并且四种物质始终是共存的，正确答案为B。2．(2024·辽宁试验中学高一检测)在一个体积固定的密闭容器中，进行的可逆反应A(s)＋3B(g)3C(g)。下列叙述中表明可逆反应确定达到平衡状态的是(C)①C的生成速率与C的分解速率相等②单位时间内生成amolA，同时生成3amolB③B的浓度不再变更④混合气体总的物质的量不再发生变更⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3⑥混合气体的密度不再变更。A．①②④ B．①③④⑥C．①③⑥ D．①③④⑤解析：C的生成速率与C的分解速率相等，说明正逆反应速率相等，故①正确；化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，都存在单位时间生成amolA，同时生成3amolB，故②错误；当反应达到化学平衡状态时，各物质的浓度不变，故③正确；气体反应物与气体生成物的化学计量数之和相等，无论是否达到平衡状态，混合气体总的物质的量都不变，故④错误；平衡时各物质的物质的量之比取决于起始物质的量之比以及转化的程度，不能作为推断是否达到平衡状态的依据，故⑤错误；A为固体，当反应达到平衡状态时，气体的总质量不变，容器体积不变，则密度不变，故⑥正确。化学平衡状态的推断依据二、化学反应条件的限制对应学生用书学案P0651．化学反应条件限制的目的(1)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__。(2)抑制有害的化学反应：_降低__反应速率，限制_副反应__的发生，削减甚至消退_有害物质__的产生。2．化工生产中反应条件的调控(1)考虑因素化工生产中调控反应条件时，须要考虑限制反应条件的_成本__和_实际可能性__。(2)实例——合成氨生产条件的选择正|误|判|断(1)为加快反应速率，温度越高越好。(×)(2)对有气体参与的反应，压强越高越好。(×)深|度|思|考为实现“碳达峰”“碳中和”的目标，提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一。试回答下列调控燃烧反应条件的目的及措施。(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么？(2)煤燃烧时，选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？(3)煤燃烧后的废气中的热量，实行什么措施可充分利用？提示：(1)将煤块粉碎成煤粉的目的是增大其与空气中O2的接触面积，提高反应速率，使煤粉燃烧更充分；通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，生成CO2放出能量，若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量少，且造成污染。(2)削减热量损失，提高煤燃烧的效率。(3)可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面运用。应|用|体|验1.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是(C)①提高燃料的着火点②降低燃料的着火点③将固体燃料粉碎④将液体燃料雾化⑤将煤气化处理⑥通入适当过量的空气A．①③④⑤ B．②③⑤⑥C．③④⑤⑥ D．①②③④解析：燃料的着火点不行变更，且与燃烧效率无关。2．下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是_(1)(2)(4)(6)__(填序号)。(1)步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒(2)步骤②中“加压”可以加快反应速率(3)步骤②采纳的压强是2×107Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大(4)步骤③选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件(5)目前，步骤③一般选择限制反应温度为700℃左右(6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本解析：工业合成氨的化学方程式为N2＋3H2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温、高压))2NH3。(1)工业合成氨的原料气中往往包含CO、H2S、CO2等杂质，简洁造成催化剂中毒，降低催化效果，因此在反应前先净化，可以防止催化剂中毒，故符合题意。(2)增大压强，反应向气体分子数削减的方向进行，该反应中反应正向进行，可以加快反应速率，故符合题意。(3)依据(2)中分析，理论上压强越大，越有利于氨气的合成，但对设备的制造和材料的要求越高，因此在设备和材料允许的条件下选择大压强，不是因为在该压强下铁触媒的活性最大，故不符合题意。(4)选择合适的催化剂可以加快反应速率，因此选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件，故符合题意。(5)工业合成氨反应为放热反应，理论上温度上升反应向吸热反应方向进行，就是说升温会使氮气和氢气的转化率降低，但合成氨反应一般采纳500℃，因为催化剂在500℃时活性最强，能够降低反应的活化能，因此应选用500℃，故不符合题意。(6)由于合成氨反应为可逆反应，反应物不能反应完全，步骤④⑤，将未反应完全的氢气和氮气再循环，有利于提高原料的利用率，能节约生产成本，故符合题意。,1．(2024·泰州高一检测)对于工业合成氨反应N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(高温、高压))2NH3(g)，以下分析不正确的是(C)A．可以通过变更温度、压强限制合成氨的反应限度B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率D．合成氨工业采纳高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间解析：可以变更外界条件限制化学反应的限度，A项正确；压强越大，氨的产率越高，B项正确；合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高，C项错误；压强越大，氨的产率越高，反应物的转化率越高，同时，压强越高，化学反应速率越快，到达平衡的时间越短，D项正确。2．(2024·潍坊高一检测)经过化学家长期探讨发觉高炉中：Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)是可逆反应，确定温度下，在一体积恒定容器中发生上述反应，下列状况不能说明反应达到平衡的是(B)A．气体平均摩尔质量不变B．容器内压强不变C．容器中铁的质量不再变更D．v(CO)正＝v(CO2)逆解析：气体平均摩尔质量＝气体的总质量÷气体的总物质的量，随着正反应的发生，气体的质量变大，但气体的总物质的量不变，故气体的平均摩尔质量是一个变量，当气体平均摩尔质量不变时能说明该反应达到平衡，A不符合题意；反应前后气体的分子数不变，故在确定的温度下体积恒定容器内压强不变，不能说明该反应达到平衡状态，B符合题意；当铁的质量不再变更时，CO和CO2的浓度恒定不变，说明反应达到平衡状态，C不符合题意；v(CO)正＝v(CO2)逆说明正反应速率等于逆反应速率，故能说明该反应达到平衡状态，D不符合题意。3．(2024·徐州高一检测)可逆反应在生产生活中普遍存在。如图所示，下列有关反应的叙述错误的是(C)A．起先反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零B．t1前，随着反应的进行，正反应速率渐渐减小，逆反应速率渐渐增大C．反应到达t1时，正反应速率与逆反应速率相等，反应停止D．反应在t1之后，正反应速率与逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态解析：化学平衡是动态平衡，达平衡时，正逆反应速率相等，但不等于0，故选C。4．在200℃时，将amolH2(g)和bmolI2(g)充入体积为VL的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)2HI(g)。(1)反应刚起先时，由于c(H2)＝eq\f(a,V)mol·L－1，c(I2)＝eq\f(b,V)mol·L－1，而c(HI)＝_0__，所以化学反应速率_v(正)__[填“v(正)”或“v(逆)”]最大，则_v(逆)__[填“v(正)”或“v(逆)”]最小(为0)。(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变更趋势为c(H2)_减小__，c(I2)_减小__，而c(HI)_增大__，从而化学反应速率v(正)_减小__，而v(逆)_增大__。(3)当反应进行到v(正)与v(逆)_相等__时，此可逆反应达到了最大限度。若保持外界条件不变时，混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率都将_保持不变__。解析：I2(g)＋H2(g)2HI(g)，起先时，c(H2)和c(I2)为最大值，正反应速率最大，由于此时没有HI，逆反应速率最小，为0，随着反应的进行，c(H2)和c(I2)越来越小，正反应速率越来越小，逆反应速率渐渐变大，直到平衡，v(正)＝v(逆)。对点训练题组一可逆反应1．(2024·西安高一检测)假设某化学反应的反应过程如图所示，视察分析，符合图中变更的化学反应为(B)A．A2＋3B22AB3 B．2AB2＋B22AB3C．2A2B＋5B2=4AB3 D．2AB2＋B2=2AB3解析：由图知反应物用AB2、B2表示，生成物用AB3表示，反应后反应物和生成物共存，说明反应不能进行究竟，为可逆反应，结合反应前后原子守恒可知反应方程式为2AB2＋B22AB3，故选B。2．500℃时，将2molN2和2.25molH2充入体积为10L的恒容密闭容器中，反应达到平衡时，NH3的浓度不行能是(D)A．0.1mol·L－1 B．0.12mol·L－1C．0.05mol·L－1 D．0.16mol·L－1解析：由题意知，该反应中N2过量，假设2.25molH2完全参与反应，生成NH3的浓度为0.15mol·L－1，由于是可逆反应，H2不行能完全转化为NH3，平衡时NH3浓度小于0.15mol·L－1，故选D。题组二化学反应的限度3．高炉炼铁过程中涉及反应C＋CO22CO，该反应达到平衡时，下列说法错误的是(D)A．反应达到了最大限度B．CO2的浓度保持不变C．正、逆反应速率相等D．反应停止解析：可逆反应达到平衡，正逆反应速率相等，但速率不为0，反应没有停止，D错误。4．对于可逆反应M＋NQ达到平衡时，下列说法正确的是(C)A．M、N、Q三种物质的浓度确定相等B．M、N全部变成了QC．反应物和生成物的浓度都保持不变D．正、逆反应速率都等于0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2molM与1molN反应，无论怎样反应，M与N的浓度恒久不相等，A错误；此反应是可逆反应，反应物不行能完全转化为生成物，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v正＝v逆≠0，C正确，D错误。题组三化学平衡状态的推断5．在试验室中模拟H2(g)＋I2(g)2HI(g)时，限制反应条件不变，将确定量的氢气和碘蒸气充入恒容密闭容器中，反应一段时间后，不能确定该反应已经达到化学平衡状态的是(A)A．容器中的压强不再变更B．H2的浓度不再变更C．容器中混合物的颜色不再变更D．HI的物质的量不再变更解析：由于反应前后气体的系数和相等，故在恒温恒容的密闭容器中，气体的压强始终保持不变，故容器中的压强不再变更不能作为推断平衡的标记，A符合题意；平衡的标记之一就是各组分的浓度保持不变，故H2的浓度不再变更能够推断反应达到平衡状态，B不符合题意；反应体系中H2和HI均为无色，而碘蒸气为紫色，故反应过程中容器的混合物的颜色始终在变更，故容器中混合物的颜色不再变更能够推断反应达到平衡状态，C不符合题意；平衡的标记之一就是各组分的物质的量保持不变，故HI的物质的量不再变更能够推断反应达到平衡状态，D不符合题意。6．恒温、恒容条件下，能说明反应A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)确定处于化学平衡状态的是(A)A．各物质的浓度不再变更 B．容器内压强保持不变C．c(A)∶c(B)＝1∶3 D．3v(C)＝2v(B)解析：各物质的浓度不变，反应达到平衡状态，A正确；该反应是气体分子数不变的反应，反应前后压强始终不变，不能推断反应是否平衡，B错误；若A、B按物质的量之比1∶3混合，则反应过程中c(A)∶c(B)始终为1∶3，无法推断反应是否达到平衡，C错误；由3v(C)＝2v(B)无法确定v正＝v逆，无法推断反应是否平衡，D错误。7．(2024·大连高一检测)在确定条件下的恒容密闭容器中发生可逆反应2X(g)Y(g)＋Z(s)，下列不能说明该反应达到化学平衡状态的是(A)A．2v正(X)＝v逆(Y)B．反应容器中Y的质量分数不变C．体系压强不再变更D．混合气体的密度不再变更8．下列描述的化学反应状态，不确定是平衡状态的是(D)A．H2(g)＋Br2(g)2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变B．2NO2(g)N2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变C．CaCO3(s)CO2(g)＋CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变D．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1题组四化学反应条件的限制9．下列反应条件的限制中不恰当的是(D)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，加入MnO2D．为加快H2O2的分解速率，把反应容器放到冷水中冷却解析：在铁制品表面涂一层防锈油漆，可削减其与空气的接触，从而防止铁生锈，A正确；面粉颗粒、汽油等都是易燃物质，为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火，B正确；KClO3在有催化剂时会快速分解产生O2，所以为加快KClO3的分解速率，加入催化剂MnO2，C正确；H2O2在温度较高时简洁发生分解反应，所以为加快H2O2的分解速率，应把反应容器放到温水中加热，D错误。10．(2024·新乡高一检测)自然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为CH4＋2O2CO2＋2H2O，C3H8＋5O23CO2＋4H2O，现有一套以自然气为燃料的灶具，今改为烧液化石油气，应采纳的正确措施是(B)A．削减空气进入量，增大石油气进入量B．增大空气进入量，削减石油气进入量C．削减空气进入量，削减石油气进入量D．增大空气进入量，增大石油气进入量解析：相同状况下，气体体积相同所含分子数相同，依据反应方程式，相同体积的自然气、液化石油气完全燃烧，液化石油气须要更多氧气。为保证液化石油气完全燃烧所需氧气量足够，需削减石油气的进气量或增大空气进入量，故选B。综合强化11．(2024·武汉高一检测)在一密闭容器中通入A、B、C三种气体，保持确定温度，在t1～t4s时测得各物质的浓度如表，则下列推断正确的是(D)浓度测定时刻/st1t2t3t4c(A)/(mol·L－1)6322c(B)/(mol·L－1)53.533c(C)/(mol·L－1)12.533A.在t3s时反应已经停止B．t3～t4s内正、逆反应速率不相等C．在容器中发生的反应为A(g)＋B(g)C(g)D．在t2～t3s内A的平均反应速率为eq\f(1,t3－t2)mol·L－1·s－1解析：由题给数据可知，t3s时可逆反应达到化学平衡状态，此时，v(正)＝v(逆)≠0，A项错误；t3～t4s内，A、B、C的浓度没有发生变更，反应处于化学平衡状态，正、逆反应速率相等，B项错误；达到化学平衡状态时，A、B、C的浓度变更量之比为4∶2∶2＝2∶1∶1，故该反应的化学方程式为2A(g)＋B(g)C(g)，C项错误；t2～t3s内，Δc(A)＝1mol·L－1，故用A表示的该时间段的平均化学反应速率为eq\f(1,t3－t2)mol·L－1·s－1，D项正确。12．在容积为5L的密闭容器中，加入0.2molCO和0.2molH2O(g)，在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应CO(g)＋H2O(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))CO2(g)＋H2(g)，并放出热量。反应中CO2的浓度随时间变更的曲线如图所示。(1)依据图中数据，从反应起先至达到平衡时，CO的化学反应速率为_0.003_mol·L－1·min－1__；反应达到平衡时c(H2)＝_0.03_mol·L－1__。(2)推断该反应达到平衡状态的依据是_AC__(填字母)。A．单位时间内CO消耗的物质的量和CO2消耗的物质的量相等B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变更D．正、逆反应速率都为0解析：(1)由题图可知，从第10min时反应达到平衡状态，则v(CO)＝v(CO2)＝eq\f(Δc(CO2),Δt)＝eq\f(0.03mol·L－1,10min)＝0.003mol·L－1·min－1；反应达到平衡时c(H2)＝Δc(H2)＝Δc(CO2)＝0.03mol·L－1。(2)可逆反应达到化学平衡状态时，各物质的百分含量保持确定，各物质浓度保持不变，正、逆反应速率相等且不为0。13．(2024·福州高一检测)在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中