2018高中化学化学反应与能量转化第1单元化学反应速率和限度第2课时教学案苏教版.docx

第2课时化学反应的限度学习目标定位1.认识可逆反应的特征。2.通过实验认识化学反应的限度。3.知道化学平衡的含义及其特征，会判断可逆反应的平衡状态。一、化学反应限度1Cl2与H2O的反应化学方程式Cl2H2O HClHClO溶液中微粒三分子H2O、Cl2、HClO四离子H、Cl、ClO、OH反应特点反应不能进行到底2.FeCl3溶液与KI溶液的反应实验步骤实验现象溶液颜色由无色变为褐色溶液分层，上层为浅绿色，下层油状液体呈紫色溶液变为血红色实验结论有I2生成有Fe2和I2生成上层清液中含有未反应的Fe3离子方程式2Fe32I2Fe2I2反应特点I过量条件下，反应物Fe3不能完全转化为生成物，即可逆反应具有一定的限度3.可逆反应(1)概念：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。(2)特点：在一定条件下，可逆反应有一定的限度，反应物不能完全转化为生成物。(3)表示：在可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“=”号。1.化学反应限度是在给定的条件下，可逆反应所能达到或完成的程度。化学反应限度的意义在于决定了反应的最大转化率。2不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同；同一可逆反应在不同条件(如温度、浓度、压强等)下，其反应限度不同。1对于化学反应限度的叙述，错误的是()A任何可逆反应都有一定的限度B化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等C化学反应的限度与时间的长短无关D化学反应的限度是不可改变的答案D解析任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，此时v正v逆，对同一可逆反应，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关，但当外界条件发生改变时，化学反应的限度也会发生改变。2在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2和SO3浓度分别为0.2 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是()ASO2为0.4 molL1、O2为0.2 molL1BSO2为0.25 molL1CSO3为0.4 molL1DSO2、SO3均为0.15 molL1答案B解析假设SO2、O2完全转化为SO3，则c(SO2)c(O2)0，c(SO3)0.4 molL1；假设SO3完全转化为SO2和O2，则c(SO2)0.4 molL1，c(O2)0.2 molL1，c(SO3)0，而可逆反应的特点是反应不能进行到底，故A、C错误，B正确；又因为反应物SO2和生成物SO3不可能同时减小，故D错误。二、化学平衡状态1化学平衡的建立(1)对于可逆反应2SO2O22SO3，在一定温度下，将 2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)通入一定体积的密闭容器中，其化学反应速率与时间关系如图所示。分析回答下列问题：反应开始时，正反应速率最大，原因是反应物浓度最大；逆反应速率为0，原因是生成物浓度为0；反应进行中，正反应速率的变化是逐渐减小，原因是反应物浓度逐渐减小；逆反应速率的变化是逐渐增大，原因是生成物浓度逐渐增大；反应一段时间(t1)后，正反应速率和逆反应速率的关系是大小相等，反应物的浓度不再改变，生成物的浓度不再改变。(2)化学平衡状态也可从逆反应开始建立。如图：2化学平衡状态(1)化学平衡状态的概念：如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，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。化学平衡研究的对象是可逆反应。(2)化学平衡状态的特征：3影响化学反应的限度的因素(1)决定因素：化学反应的限度首先决定于反应物的化学性质。不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同，反应物的最大转化率不同。(2)外界因素：化学反应的限度受温度、浓度、压强等条件的影响。改变其中的一个条件，可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。要注意的是，压强只影响有气体物质参与或生成的可逆反应的限度。化学平衡状态的判断方法可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：v正v逆；混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量”达“定量”)。以上两个特征可作为判断可逆反应达平衡的标志。归纳如下：1直接标志v正v逆a同一种物质的生成速率等于消耗速率；b在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；c在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。各组分的浓度保持一定a各组分的浓度不随时间的改变而改变；b各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。2间接标志(1)反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。(2)对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。(3)全是气体参加的反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。(4)对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。3某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是()正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同混合物的组成比例不会因时间而改变A只有 B C只有 D答案B解析可逆反应达到平衡状态时，v正v逆0，且各组分的含量保持不变，故正确；反应物和生成物浓度相同，只是反应达到的某一特殊状态，并不一定达到平衡。4可逆反应2NO2(g)2NO(g)O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，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用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为221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压强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A BC D全部答案A解析中单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，知v正v逆，所以能说明达到平衡状态；所描述的都是指正反应方向的速率，无法判断；无论达到平衡与否，物质的反应速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比；有色气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡；因容器体积固定，密度是一个常数，所以不能说明达到平衡状态；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以均能说明达到平衡。1下列不属于可逆反应的是()AN23H22NH3BCO2H2OH2CO3C2NO2N2O4DPbPbO22H2SO42PbSO42H2O答案D解析可逆反应必须在同一条件下同时进行，D中两个方向反应条件不同且不是同时进行，故不属于可逆反应。2下列关于化学反应限度的说法中正确的是()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，正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零C平衡状态时，各物质的浓度保持相等D化学反应的限度不可以通过改变条件而改变答案A解析平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度，A正确；反应达到平衡时v正v逆0，各物质浓度保持不变但不一定相等，且当外界条件发生改变时，这种状态可能会发生改变，B、C、D错误。3对可逆反应4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)，下列叙述正确的是()A达到化学平衡时，4v正(O2)5v逆(NO)B若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3，则反应达到平衡状态C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D化学反应速率关系是2v正(NH3)3v正(H2O)答案A解析NO的生成与NH3的消耗同时表示正反应，在任意时刻都相等，B项不正确。达到平衡时，增加容器体积，反应物、生成物浓度同时减小，正、逆反应速率同时减小，C项不正确。在反应的任意状态总有v正(NH3)v正(H2O)46，即3v正(NH3)2v正(H2O)，D项不正确。4X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X2Y2Z。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)n(Y)n(Z)，则Y的转化率为()A.100% B.100%C.100% D.100%答案B解析设反应达平衡时消耗Y的物质的量为x。则：X2Y2Z起始量/mol a b 0转化量/mol x x平衡量/mol a bx x依题意可得：(bx)x解得x mol则Y的转化率为100%100%，选B。5一定温度下，在容积为V L的密闭容器中进行反应：aN(g)bM(g)，M、N的物质的量随时间的变化曲线如下图所示：(1)此反应的化学方程式中_。(2)t1到t2时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为_。(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是_。A反应中M与N的物质的量之比为11B混合气体的总质量不随时间的变化而变化C混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化D单位时间内消耗a mol N，同时生成b mol ME混合气体的压强不随时间的变化而变化答案(1)2(2) molL1min1(3)CE解析(1)化学计量数之比等于物质的物质的量的变化量之比，所以ab(8 mol2 mol)(5 mol2 mol)21，该反应的化学方程式为2N(g)M(g)。(2)v(M) molL1min1。(3)达到平衡状态时，各组分的浓度不再发生变化，M与N的物质的量之比为11时，不能说明达到平衡状态，A选项错误；该反应的反应物和生成物都是气体，根据质量守恒定律，反应前后混合气体的质量始终不变，B选项错误；该反应为气体体积减小的反应，若反应没有达到平衡状态，反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小，当该量不再发生变化时，则说明反应达到了平衡状态，C和E选项正确；消耗a mol N和生成b mol M都表示的是正反应速率，没有体现逆反应速率的大小，不能说明反应达到了平衡状态，D选项错误。基础过关题组一可逆反应的特点及其判断1下列各组反应中，不属于可逆反应的是()AN23H22NH3和2NH3N23H2BH2I22HI和2HIH2I2C2H2O22H2O和2H2O2H2O2D2SO2O22SO3和2SO32SO2O2答案C解析根据可逆反应的定义，在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能同时进行的反应叫做可逆反应，所以C中的反应不属于可逆反应，故选C。2当可逆反应2SO2O22SO3达到平衡后，通入18O2，再次达到平衡时，18O存在于()ASO3和O2中 BSO2和SO3中CSO2、O2和SO3中 DSO2和O2中答案C解析本题考查了化学平衡的特征化学平衡是动态平衡，SO2和18O2反应生成了S18O3，S18O3又分解生成S18O2和18O2，所以平衡混合物中含18O的粒子有S18O2、18O2、S18O3，故选C。题组二化学平衡状态的特征3一定温度下，可逆反应A(g)3B(g)2C(g)未达到平衡的是()AC的生成速率与C的分解速率相等B单位时间内生成n mol A的同时消耗4n mol BCA、B、C的浓度不再变化DC的百分含量达到最大值答案B解析化学平衡的标志是正反应速率与逆反应速率相等。C的生成速率是正反应速率，C的分解速率是逆反应速率，A项达到平衡；A、B、C各物质的浓度不变化，是平衡状态的宏观表现，C项达到平衡；逆反应生成n mol A，同时生成 3n mol B，对于正反应却消耗了4n mol B，说明v正v逆，反应向正反应方向进行，B项未达到平衡；C的百分含量达到最大值，说明反应达到限度，即D项达到平衡。4在一定温度下，向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生反应：NO2SO2NOSO3(g)，当化学反应达到平衡时，下列叙述正确的是()ASO2和SO3的物质的量一定相等BNO2和SO3的物质的量一定相等C反应后混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量DSO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等答案C解析题中没有给出各物质的投料情况，NO2、SO2、NO和SO3的量之间没有必然的关系，可能相等，也可能不等，A、B、D项错；该反应反应前后气体分子数不变，故反应后混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量，C项正确。5在密闭容器中进行反应：X2(g)Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是()AZ为0.3 molL1 BY2为0.4 molL1CX2为0.2 molL1 DZ为0.4 molL1答案A题组三化学平衡状态的判断6一定条件下，可逆反应2A(g)B(g)3C(g)，在下列四种状态中，处于平衡状态的是()正反应速率逆反应速率AvA2 molL1min1vB2 molL1min1BvA2 molL1min1 vC2 molL1min1CvA1 molL1min1 vB2 molL1min1DvA1 molL1min1 vC1.5 molL1min1答案D解析将逆反应速率根据化学方程式统一折算成A表达的速率即A的生成速率，正反应速率表示A的消耗速率，二者相等，则说明达到了平衡状态。7.下图是可逆反应X2(g)3Y2(g)2Z2(g)在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是()At1时刻，v正0，v逆0Bt1t2，X2的消耗速率小于X2的生成速率Ct2t3，反应不再发生Dt2t3，各物质的浓度不再发生变化答案D解析t1时，v正v逆0，A不正确；由于t1t2时，反应物X2与Y2物质的量逐渐减少至t2时刻保持不变，X2的消耗速率大于X2的生成速率，B不正确；t2t3达平衡状态，v正v逆0，C不正确，D正确。8一定温度下在一定体积的密闭容器中，下列叙述不能作为可逆反应A(g)3B(g)2C(g)达到平衡状态标志的是()C的生成速率与C的消耗速率相等单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol BA、B、C的浓度不再变化C的物质的量不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的总物质的量不再变化单位时间消耗a mol A，同时生成3a mol BA、B、C的分子数之比为132A B C D答案A解析关于平衡状态的判断，一定要根据实际反应分析选项，判断是否达到平衡状态，只有在平衡状态下具备的性质才能作为“标志”。本题中的反应是一个反应前后气体物质的量不等的可逆反应。在反应过程中的任意时刻都符合；可能是平衡状态，也可能不是平衡状态。题组四有关化学平衡的计算9一定条件下，对于反应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)。达平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 molL1、0.3 molL1和0.08 molL1，则下列判断不合理的是()c1c213平衡时，Y和Z的生成速率之比为23X和Y的转化率不相等c1的取值范围为0c10.14 molL1A B C D答案D解析分析浓度变化关系：X(g)3Y(g)2Z(g)c起始/molL1 c1 c2 c3c平衡/molL1 0.1 0.3 0.08反应的化学方程式中反应物X和Y的化学计量数之比为13，所以反应中X和Y的必然以13消耗，因为达平衡时X和Y的浓度之比为13，故c1c213，正确；平衡时Y和Z的生成速率之比应该和化学方程式中对应的化学计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为32，错误；由于起始时反应物是按化学方程式中的化学计量数之比配料，故X和Y的转化率相等，错误；运用极限法，假设起始状态只有X和Y，c1的极限值为0.14 molL1，而题设c10，反应又是可逆的，正确。10在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于()A5% B10% C15% D20%答案C解析达到平衡时，H2转化的物质的量为8 mol25%2 mol。在一定条件下，N2与H2发生反应：N23H22NH3起始物质的量/mol 2 8 0转化物质的量/mol 2 平衡物质的量/mol 6 同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为100%15%。能力提升11以下是反应：2SO2O22SO3在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率： 压强转化率温度0.1 MPa0.5 MPa1 MPa10 MPa400 99.2%99.6%99.7%99.9%500 93.5%96.9%97.8%99.3%600 73.7%85.8%89.5%96.4%试回答下列问题：(1)关于可逆反应的限度，你能得出什么启示？_。(2)提高该化学反应限度的途径：_。(3)要实现SO2的转化率为93.5%，需控制的反应条件是_。答案(1)可逆反应中的反应物不能全部转化为生成物；可逆反应中某物质的逆反应速率与其正反应速率相等时，生成物和反应物的浓度不再变化，该反应就达到了限度；改变反应条件可以改变化学反应的限度(合理即可)(2)由表可知，要提高反应限度，可以采取增大压强或在一定范围内降低温度的方法等(3)500 、0.1 MPa解析在化工生产中，往往需要考虑反应的快慢和反应后所得产物的产率。前者研究的是化学反应速率，后者研究的是化学平衡即化学反应的限度，对于一个特定的化学反应来说，外部条件对化学反应速率和化学反应限度都存在一定的影响。因此，选择适宜的反应条件，既可以增大反应速率，缩短生产周期，又可以达到较大的反应限度，从而获得较大的产率。12在一定条件下，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中，反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如图。回答下列问题：(1)该反应的化学方程式为_。(2)0t1 s内A的反应速率为_。(3)反应后与反应前的压强之比为_。(4)(t110)s时，A气体的体积分数为_，此时v正(A)_(填“”“”或“”)v逆(B)。(5)关于该反应的说法正确的是_(填字母)。at1 s时反应已停止b在t1 s之前B气体的消耗速率大于它的生成速率c在t1 s时C气体的正反应速率等于逆反应速率答案(1)3AB2C(2) molL1s1(3)913(4)22.2%(5)bc解析(1)从0到t1 s时，c(A)0.8 molL10.2 molL10.6 molL1，c(B)0.5 molL10.3 molL10.2 molL1，c(C)0.4 molL1，三者之比为c(A)c(B)c(C)0.6 molL10.2 molL10.4 molL1312，所以化学方程式为3AB2C。(2)0t1 s内A的反应速率为 molL1s1。(3)压强之比等于物质的量之比，为913。(4)A气体的体积分数为22.2%；在t1(t110)s反应处于平衡状态，v正(A)3v逆(B)，故v正(A)v逆(B)。(5)a项，可逆反应不可能停止，错误；b项，在t1 s之前，反应未达平衡，仍然向正反应方向进行，故B气体的消耗速率大于它的生成速率，正确；c项，在t1 s时，反应达到平衡，故C气体的正反应速率等于逆反应速率，正确。13.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究：将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15 mL 5%的H2O2溶液的大试管中，并用带火星的木条测试。下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据：MnO2触摸试管情况观察结果反应完成所需的时间粉末状很烫剧烈反应，带火星的木条复燃3.5 min块状微热反应较慢，火星红亮但木条未复燃30 min(1)写出大试管中发生反应的化学方程式：_，该反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。(2)实验结果表明，催化剂的催化效果与_有关。.某可逆反应在体积为5 L的密闭容器中进行，03 min内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。(3)该反应的化学方程式为_。(4)反应开始至2 min时，B的平均反应速率为_。(5)能说明该反应已达到平衡状态的是_(填字母)。av(A)2v(B)b容器内压强保持不变c2v逆(A)v正(B)d容器内混合气体的密度保持不变(6)在密闭容器里，通入a mol A(g)、b mol B(g)、c mol C(g)，发生上述反应，当改变下列条件时，反应速率会减小的是_(填序号)。降低温度加入催化剂增大容器体积答案(1)2H2O22H2OO2放热(2)催化剂接触面积的大小(3)2AB2C(4)0.1 molL1min1(5)b(6)解析(1)大试管中的反应是过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气，化学方程式为2H2O22H2OO2；