高中化学 2.3.2 化学反应的限度 化学反应条件的控制课件 新人教版必修2.ppt

第二章第三节化学反应的速率和限度 第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制 1 了解可逆反应的含义及其特征 2 认识化学反应的限度 知道外界条件改变时化学反应限度能发生改变 3 初步了解化学反应达到平衡状态的标志 4 了解控制反应条件在生产和科研中的作用 目标导航 基础知识导学 重点难点探究 随堂达标检测 栏目索引 分层训练 一 化学反应的限度 基础知识导学 答案 1 可逆反应 1 概念 在同一条件下方向和方向均能进行的化学反应 2 特征 反应不能 或者在一定条件下反应物与生成物 2 化学平衡状态 1 建立过程 如对于可逆反应2so2 o22so3 在一定温度下 将2molso2 g 和1molo2 g 通入一定体积的密闭容器中 其化学平衡建立的过程如图所示 正反应 逆反应 进行到底 同时存在 答案 反应开始时 正反应速率 原因是 逆反应速率 原因是 反应进行中 正反应速率的变化是 原因是 逆反应速率的变化是 原因是 反应一段时间 t1 后 正反应速率和逆反应速率的关系是 反应物的浓度 生成物的浓度 最大 反应物浓度最大 为0 生成物浓度为0 逐渐减小 反应物浓度逐渐减小 逐渐增大 生成物浓度逐渐增大 大小相等 不再改变 不再改变 2 概念 对于可逆反应 如果外界条件 等 不发生改变 当反应进行到一定程度时 与相等 反应物的与生成物的不再改变 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 化学平衡状态是化学反应所能进行的最大限度 温度 浓度 压强 可逆 正反应速率 逆反应速率 浓度 浓度 答案 3 特征 等 v正v逆0 动 化学平衡状态是一种平衡 达到平衡状态时 反应并没有停止 这时正反应和逆反应都依然在进行 定 反应物的浓度和生成物的浓度 变 外界条件 等 一旦改变 化学平衡状态就会被破坏 并在新的条件下建立新的化学平衡 点拨化学反应速率改变 平衡不一定发生移动 如反应前后气体体积不变的反应增大压强或使用催化剂 正逆反应速率变化程度相同 v正 v逆 平衡不移动 平衡发生移动 化学反应速率一定发生改变 移动的根本原因是外界条件改变 使v正 v逆 动态 不再改变 温度 浓度 压强 答案 议一议判断正误 正确的打 错误的打 1 任何可逆反应都有一定的限度 2 化学反应达到限度时 正 逆反应速率相等 3 化学反应的限度与时间的长短无关 4 化学反应的限度是不可改变的 答案 二 反应条件的控制 1 化学反应条件的控制 1 目的 促进的化学反应 抑制的化学反应 2 基本措施 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 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 有利 有害 答案 答案 2 提高煤的燃烧效率 1 煤燃烧时 将煤块粉碎成煤粉目的是 通入适当过量的空气可以使 若空气不足 会造成煤燃烧 生成 产生热量 且会造成污染 2 选择保温隔热且耐热的炉 灶 膛材料的主要目的是 3 充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是 增大与空气中o2的接触面积 煤粉燃烧更充分 反应速率快 煤粉充分燃烧 生成co2 放出更多的热量 不完全 co 减少 防止热量散失 将燃烧后的废气 通过热交换装置 供其他方面使用 议一议 答案不是 可逆反应是在同一条件下 正向反应和逆向反应同时进行的化学反应 以上两个反应是分别在点燃和电解两个不同条件下的反应 不属于可逆反应 2 可逆反应达到平衡后 正反应和逆反应是不是都停止了 答案不是 可逆反应达到平衡后 正反应和逆反应都仍然进行 只是正反应使反应物的减少量 生成物的增加量 与逆反应使反应物的增加量 生成物的减少量 相等 从表面看没有变化 答案 返回 一 化学平衡状态的判断 重点难点探究 例1可逆反应 2no2 2no o2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nmolo2的同时生成2nmolno2 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno 用no2 no o2表示的反应速率的比为2 2 1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 b c d 全部 解析答案 解析 中单位时间内生成nmolo2的同时必消耗2nmolno2 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 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 答案a 化学平衡状态的判断 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 规律总结 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 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 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 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 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 变式训练1在一定温度下 反应h2 g i2 g 2hi g 达到化学平衡状态的标志是 a 单位时间内生成nmolh2 同时就有nmolhi生成b 单位时间内有nmolh2生成 同时就有nmoli2生成c 容器内气体的总压强不随时间的变化而变化d 1个h h键断裂的同时 有2个h i键断裂 解析答案 解析生成h2是逆反应 生成hi是正反应 根据化学方程式中的化学计量数关系 如果正 逆反应速率相等 则生成nmolh2的同时应有2nmolhi生成 a错误 生成h2和生成i2均是逆反应 没有说明正反应速率 且不管平衡是否建立 只要反应进行 生成h2和i2的物质的量之比始终为1 1 b错误 该反应前后气体总的物质的量保持不变 在其他条件一定时 反应从开始到反应达到平衡状态时 压强就一直保持不变 故气体总的压强不变不能说明反应已经达到平衡状态 c错误 断裂h h键是正反应 断裂h i键是逆反应 根据化学方程式的化学计量数关系 断裂1个h h键的同时 有2个h i键断裂 其正反应速率等于逆反应速率 d正确 答案d 二 有关化学平衡的简单计算例2x y z为三种气体 把amolx和bmoly充入一密闭容器中 发生反应x 2y 2z 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 解析答案 答案b 解答有关化学反应速率和化学平衡时的注意事项解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时 一般需要写出化学方程式 列出起始量 变化量及平衡量 再根据题设其他条件和定律列方程求解 如 ma g nb g pc g qd g 起始 molab00转化 molmxnxpxqx平衡 mola mxb nxpxqx 规律总结 注意 1 转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例 2 这里a b可指物质的量 浓度 体积等 3 对反应物 平衡时的量 起始的量 转化的量 对生成物 平衡时的量 起始的量 转化的量 同时要注意差量法 守恒法等简单计算方法在化学平衡中的应用 变式训练2在容积可变的密闭容器中 2moln2和8molh2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 a 5 b 10 c 15 d 20 解析答案 返回 解析达到平衡时 h2转化的物质的量为8mol 25 2mol 在一定条件下 n2与h2发生反应 答案c 返回 1 下列说法中不正确的是 a 当一个可逆反应达到平衡状态时 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 这个反应的正反应速率和逆反应速率相等c 可以通过控制反应条件 使2molso2与1molo2反应生成2molso3d 化学反应的限度可以通过改变条件来改变 随堂达标检测 解析答案 1 2 3 4 5 解析对于可逆反应 达到平衡状态时 正 逆反应速率相等 反应物的转化率最大 a b正确 1 2 3 4 5 化学反应的限度可通过改变条件 如温度 压强等来改变 d正确 答案c 2 在一定温度下的恒容密闭容器中 能说明反应x2 g y2 g 2xy g 已达到平衡的是 a 容器内的总压强不随时间变化b 容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化c xy气体的物质的量分数不变d x2和y2的消耗速率相等 1 2 3 4 5 解析答案 解析该反应的特点 一是可逆反应 二是反应前后气体体积相等 根据气体压强之比等于气体物质的量之比推断 该反应在整个反应过程中总压强是不变的 a不能说明该反应已经达到平衡 同理推断 容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化而变化 b不能说明该反应已经达到平衡 x2和y2的化学计量数相等且均为反应物 其消耗速率始终相等 答案c 1 2 3 4 5 3 如下图 向a b中均充入1molx 1moiy 起始时a b的体积相等都等于al 在相同温度 压强和催化剂存在的条件下 关闭活塞k 使两容器中各自发生下述反应 x g y g 2z g w g h 0 达平衡时 a的体积为1 4al 下列说法错误的是 1 2 3 4 5 a 反应速率 vb vab a容器中x的转化率为80 c 平衡时的压强 pb pad 平衡时向a容器中充入与反应无关的气体m 能减慢a容器内化学反应的速率 1 2 3 4 5 解析答案 解析对于x g y g 2z g w g 来说 正反应是气体物质的量增大的反应 a b容器分别在恒压 恒容下建立平衡 平衡之前 由于b的气体压强增大 根据压强对化学反应速率的影响可知 每个时刻的反应速率b都将大于a容器 即反应速率 vb va a正确 1 2 3 4 5 解析答案 根据阿伏加德罗定律 同温同容时 压强之比等于物质的量之比 达平衡后 混合气体的物质的量是初始时物质的量的1 4倍 即1 4 2mol 2 8mol 即增加了0 8mol 根据化学方程式的计算可知 1 2 3 4 5 解析答案 1 2 3 4 5 从反应开始至达到平衡 反应体系的压强b a c错误 由于a是恒压条件下进行反应 平衡时向a容器中充入与反应无关的气体m 使体系的压强增大 则容器的容积扩大 使反应混合物中各组成的物质的量浓度减小 化学反应速率减慢 d正确 答案c 4 已知可逆反应 c s h2o g co g h2 g 1 若反应在一容积可变的密闭容器中进行 在其他条件不变的情况下 下列条件的改变对其反应速率无影响的是 填字母 下同 a 保持体积不变 增加co的物质的量b 将容器的体积缩小一半c 保持压强不变 充入n2使容器体积增大d 保持体积不变 充入n2使体系压强增大 解析答案 1 2 3 4 5 解析a项 增加co的物质的量 由于体积不变 会使c co 增大 则速率加快 b项 容器体积缩小一半 各气体的浓度都增大 则速率加快 c项 n2不参与反应 充入n2使容器的体积增大 从而使参与反应的各组分的浓度变小 速率变慢 d项 充入n2 体系压强虽增大 但由于体积不变 则参与反应的各组分的浓度不变 对速率无影响 答案d 1 2 3 4 5 2 若反应在一容积恒定的密闭容器内进行 能判断该反应一定达到化学平衡状态的是 容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化 v正 h2o v逆 h2 容器内气体的密度不随时间而变化 容器内气体总质量不随时间而变化 消耗nmolh2的同时消耗nmolcoa b c d 1 2 3 4 5 解析答案 解析由于c是固体 只要反应未达到平衡状态 气体的质量 密度 相对分子质量就是不断变化的 它们不变时说明反应已达平衡状态 故 正确 用不同物质的反应速率表示化学平衡状态时必须一正一逆且速率数值之比等于化学计量数之比 故 正确 任何时刻 消耗nmolh2的同时都消耗nmolco 错误 答案b 1 2 3 4 5 5 将等物质的量的氢气和碘蒸气放入密闭容器中进行反应 h2 g i2 g 2hi g 正反应放热 反应经过5分钟测得碘化氢的浓度为0 5mol l 1 碘蒸气的浓度为0 25mol l 1 请填写以下空白 1 v hi v h2 氢气的起始浓度 2 若上述反应达到平衡时 则平衡浓度c hi c i2 c h2 的关系是 填 相等 2 1 1 或 均为恒量 1 2 3 4 5 0 1mol l 1 min 1 0 05mol l 1 min 1 0 5mol l 1 均为恒量 答案 返回 基础过关 分层训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 题组1控制反应条件1 煤本身是可燃物质 但是块状的煤用明火靠近都不燃烧 而当煤变为粉末状态时 在空气中达到一定的浓度遇明火即迅速爆炸 其原因是 a 粉末状态的煤比块状煤的着火点低b 粉末状态的煤比块状煤放出的热量多c 粉末状态的煤比块状煤的总表面积大d 粉末状态的煤呈气态 属于可燃性气体解析煤变为粉末状态时 总表面积大 与空气中的氧气密切接触时 一旦遇见火源 便发生剧烈的氧化还原反应 c 2 下列反应中可判断为可逆反应的是 a 氢气在氯气中燃烧生成氯化氢 氯化氢受热分解生成氢气和氯气b 氮气与氢气在高温 高压 催化剂作用下可以生成氨气 同时氨气又分解为氮气和氢气c 单质溴可以置换出碘 氯气又可以置换出溴d 氯气和水反应生成盐酸和次氯酸 次氯酸在光照条件下可分解为盐酸和氧气 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 b 解析答案 题组2正确理解化学平衡状态3 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 so3的浓度分别为0 2mol l 1 0 1mol l 1 0 2mol l 1 当反应达到平衡时 可能存在的数据是 a so2为0 4mol l 1 o2为0 2mol l 1b so2为0 25mol l 1c so2 so3均为0 15mol l 1d so3为0 4mol l 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析首先采用极限法分析 若反应向右进行到底 则有c so2 0 c o2 0 c so3 0 4mol l 1 若反应向左进行到底 则有 c so2 0 4mol l 1 c o2 0 2mol l 1 c so3 0 化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的 所以平衡时各物质的浓度范围为0 c so2 0 4mol l 1 0 c o2 0 2mol l 1 0 c so3 0 4mol l 1 a d错误 若so2为0 15mol l 1 则转化的so2的浓度为 0 2 0 15 mol l 1 0 05mol 此时so3的浓度为 0 2 0 05 mol l 1 0 25mol l 1 c错误 答案b 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 no2 so2 no so3 当化学反应达到平衡时 下列叙述正确的是 a so2和so3的物质的量一定相等b no2和so3的物质的量一定相等c 反应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d so2 no2 no so3的物质的量一定相等解析题中没有给出各物质的投料情况 no2 so2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错 该反应反应前后气体分子数不变 故反应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正确 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 c 解析答案 题组3化学平衡状态标志的判断5 在一定温度下 可逆反应2a g 3b g 2c g 达到平衡的标志是 a a的生成速率与c的分解速率相等b 单位时间生成2nmola 同时生成3nmolbc a b c的浓度不再变化d a b c的分子数之比为2 3 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析a项 a的生成速率与c的分解速率都表示逆反应速率 b项 不管反应是否平衡 单位时间内生成nmola的同时一定生成3nmolb 即v正不一定等于v逆 a b c的浓度不再变化 表明已达到平衡状态 但平衡状态时a b c的分子数之比不一定为2 3 2 d不正确 答案c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 6 向绝热恒容密闭容器中通入so2和no2 一定条件下使反应so2 g no2 g so3 g no g 达到平衡 正反应速率随时间变化的示意图如下所示 由图可得出正确的结论是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 a 反应在c点达到平衡状态b 反应物浓度 a点小于b点c 反应物的总能量低于生成物的总能量d t1 t2时 so2的转化率 a b段小于b c段 解析化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变 其实质是正反应速率等于逆反应速率 c点对应的正反应速率显然还在改变 故一定未达平衡 a错误 a到b时正反应速率增加 反应物浓度随时间不断减小 b错误 从a到c正反应速率增大 之后正反应速率减小 说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响 说明该反应为放热反应 即反应物的总能量高于生成物的总能量 c错误 随着反应的进行 正反应速率越快 消耗的二氧化硫就越多 则so2的转化率将逐渐增大 d正确 答案d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 7 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amola 同时生成3amolb a 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amola 同时生成3amolb a b c的分子数之比为1 3 2a b c d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 答案a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 题组4有关化学平衡的计算8 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浓度分别为0 1mol l 1 0 3mol l 1和0 08mol l 1 则下列判断不合理的是 c1 c2 1 3 平衡时 y和z的生成速率之比2 3 x和y的转化率不相等 c1的取值范围为0 c1 0 14mol l 1a b c d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析分析浓度变化关系 x g 3y g 2z g c起始 mol l 1c1c2c3c平衡 mol l 10 10 30 08反应的化学方程式中反应物化学计量数之比为1 3 所以反应中x和y必然以1 3消耗 因为达平衡时x和y浓度之比为1 3 故c1 c2 1 3 正确 平衡时y和z的生成速率之比应该和化学方程式对应化学计量数之比相等 故y和z的生成速率之比为3 2 错误 由于起始时反应物是按化学方程式化学计量数之比配料 故x和y转化率相等 错误 运用极限法 假设z完全转化为反应物 c1的极限值为0 14mol l 1 而题设c1 0 反应又是可逆的 正确 答案d 9 在一定温度下 发生如下反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g 起始时 充入的n2和h2的物质的量分别是3 0mol和6 0mol 平衡时生成nh3的物质的量是2 4mol 已知容器的容积为5 0l 试求 1 h2的转化率是 2 平衡时混合气体中n2的体积分数是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 解析n2 g 3h2 g 2nh3 g 起始3 0mol6 0mol0mol转化1 2mol3 6mol2 4mol平衡1 8mol2 4mol2 4mol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 1 60 2 27 3 10 一定温度下 在容积为vl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 能力提升 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2 2 t1到t2时刻 以m的浓度变化表示的平均反应速率为 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是 填字母 a 反应中m与n的物质的量之比为1 1b 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 单位时间内每消耗amoln 同时生成bmolme 混合气体的压强不随时间的变化而变化 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析达到平衡状态时 各组分的浓度不再发生变化 物质的量之比不变 不能说明物质的量相等 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amoln和生成bmolm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 答案ce 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11