化学反应的限度与控制-讲义

高中化学人教版（2019）必修第二册

【6.2.2化学反应的限度与控制】【学习要点】化学反应的限度/化学平衡状态的判断/化学反应条件的控制/化学平衡的简单计算

【知识梳理】

1.化学平衡状态概念：一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。化学平衡的特征定：各组分的浓度、百分含量等不再变化。变：条件改变，平衡移动。逆：研究对象是可逆反应。动：动态平衡，反应没有停止。等：同一物质正、逆反应速率相等。化学平衡状态的判断方法①本质标志——“等”：v（正）=v（逆），对同一物质而言，该物质的生成速率等于消耗速率；对于不同物质而言，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。反应正、逆反应速率的关系单位时间内消耗了A，同时也生成了A，即v（正）=v（逆）。平衡单位时间内消耗了B，同时也消耗了C，即v（正）=v（逆）。平衡不一定平衡单位时间内消耗了B，同时也消耗了C，相当于只给出了v（正）。不一定平衡②外在标志——“定”反应混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或物质的量分数一定平衡各物质的质量或质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡2.化学反应的限度化学平衡状态是可逆反应在一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。限度标志：反应物的转化率保持不变；生成物的产率保持不变；平衡体系的颜色保持不变；绝热的恒容反应体系中温度不变。特别提醒：任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，即改变该反应的化学平衡状态。3.化学反应条件的控制（1）促进有力的化学反应（2）抑制有害的化学反应

【典例分析】

6.①CH4－CO2催化重整反应为CH4－CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)。某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________mol2·L－2。②甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应之一为CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH＜0，该反应的化学平衡常数K表达式为________。如图，能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为________(填曲线标记字母)，其判断理由是________。

【答案】13；K=c平(CH3OH)c平【解析】①根据题目信息列出“三段式”

CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)起始（mol/L）10.500转化（mol/L）0.250.250.50.5平衡（mol/L）0.750.250.50.5平衡常数K=c2(H2)×②化学平衡常数指可逆反应达到平衡时，各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值，CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)的平衡常数K=c平(CH3OH)c平(CO)⋅c平27.对于Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑，改变下列条件对生成氢气的速率有何影响？(填“增大”“减小”或“不变”)①降低温度：________；

②增大盐酸浓度：________；③加入NaCl固体：________。

④滴入几滴CuSO4溶液：________。【答案】减小；增大；不变；增大【解析】根据外部条件对化学反应速率的影响因素分析，(1)降温，化学反应速率减小，故答案为：减小；(2)增大反应物浓度，化学反应速率加快，故增大盐酸浓度，化学反应速率加快，答案为：增大；(3)加入NaCl固体，对温度，和浓度几乎无影响，故答案为：不变；(4)滴入几滴CuSO4溶液，Fe与少量CuSO4反应产生Cu，从而构成以盐酸为电解质的铜铁原电池，铁为负极，加快了铁与盐酸的反应速率，故答案为：增大。

【能力提升】

1.某同学为探究FeCl3与KI反应是否存在反应限度，设计了如下实验方案(FeCl3溶液、KI溶液浓度均为0．1mo1·L-1)，最合理的方案是(

)A.

方案1

B.

方案2

C.

方案3

D.

方案42.将V1mL0.1mol·L－1的Fe2(SO4)3溶液与2mL0.1mol·L－1KI溶液混合，待充分反应后，下列方法可证明该反应具有一定限度的是（

）A.

若V1＜1

加入淀粉

B.

若V1≤1

加入KSCN溶液

C.

若V1≥1

加入AgNO3溶液

D.

加入Ba(NO3)2溶液3.下列有关化学反应速率与化学反应限度的叙述中，错误的是（）A.

化学反应速率是表示化学反应快慢的物理量

B.

一般情况下，升高温度能加快化学反应速率

C.

可逆反应达到化学反应限度时，反应就静止不动了

D.

可逆反应达到化学反应限度时，正反应速率等于逆反应速率4.将0.1mol•L﹣1的FeCl3溶液与0．1mol•L﹣1的KI溶液等体积混合充分反应：2FeCl3+2KI⇌2FeCl2+2KCl+I2，下列能证明该反应存在一定的反应限度的是（

）A.

溶液中能检测到Fe2+

B.

溶液中能检测到I2

C.

溶液中能检测到Fe3+

D.

溶液中能检测到Cl﹣5.将BaO2放入密闭真空容器中，反应2BaO2(s)⇌2BaO(s)+O2(g)达到平衡，保持温度不变，缩小容器容积，体系重新达到平衡，下列说法正确的是(

)A.

BaO量不变

B.

氧气压强不变

C.

氧气浓度增大

D.

平衡常数减小

【参考答案】

1.【答案】D【解析】KI溶液和FeCl3溶液发生氧化还原反应，分别生成Fe2+和I2，反应的离子方程式为：2Fe3++2I-═2Fe2++I2。反应后的溶液加入CCl4，发生萃取，如有机层呈紫红色，则说明生成碘；向含Fe3+的溶液中滴加几滴KSCN溶液，呈血红色，证明有Fe3+，发生反应：Fe3++3SCN-═Fe(SCN)3，就说明Fe3+没有反应完，D符合题意。

故答案为：D

2.【答案】B【解析】A.加入淀粉，通过溶液变蓝，可证明反应生成I2，无法证明是否存在Fe3+或I-，A不符合题意；B.若V1≤1，则溶液中I-过量，加入KSCN后，溶液变成血红色，说明溶液中含有Fe3+，可证明该反应具有一定限度，B符合题意；C.溶液中的SO42-能与Ag+反应生成Ag2SO4沉淀，干扰I-的检验，故无法证明该反应是否存在一定限度，C不符合题意；D.加入Ba(NO3)2溶液，无法检验溶液中是否存在Fe3+或I-，故无法证明该反应是否存在一定限度，D不符合题意；故答案为：B3.【答案】D【解析】A、化学反应有的快，有的慢，则使用化学反应速率来定量表示化学反应进行的快慢，故A正确；B、升高温度，增大活化分子的百分含量，所以能加快化学反应速率，故B正确；C、可逆反应达到化学反应限度时为动态平衡，反应仍然继续，不过正逆反应速率相等，故C错误；D、可逆反应达到化学反应限度时即平衡状态，正逆反应速率相等，故D正确；4.【答案】C【解析】解：将0.1mol•L﹣1的FeCl3溶液与0．1mol•L﹣1的KI溶液等体积混合充分反应：2FeCl3+2KI⇌2FeCl2+2KCl+I2，则两种反应物按1：1投入，又按1：1反应，所以只要能检验出Fe3+或者I﹣剩余，即可证明该反应存在一定的反应限度，故选：C．【分析】通过检验少量的反应物是否剩余来判断KI溶液和FeCl3溶液反应是否存在一定的反应限度．5.【