2.3 化学反应的限度和反应条件的控制 第2课时 学案.doc

第2课时化学反应的限度和反应条件的控制1认识可逆反应，了解化学平衡的含义。2会判断化学平衡状态。3了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。1可逆反应：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可逆反应的特点：3化学平衡状态：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，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变的状态。4化学反应的限度：在给定条件下，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，化学反应限度的意义在于决定了反应物的最大转化率。5控制化学反应条件的意义：通过对化学反应条件的控制。改变化学反应的速率和化学反应的限度，促进对人类有利的化学反应，抑制有害的化学反应。新知探究1为什么高炉中的化学反应不能按照化学方程式的计量数关系完全反应？提示：高炉中发生的化学反应是可逆反应，反应物不能完全转化为产物。2什么是可逆反应？可逆反应有哪些特点？提示：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是可逆反应；可逆反应的特点：(1)正反应和逆反应发生的条件相同，(2)正反应和逆反应同时发生，(3)不管反应时间长短，反应物总有剩余，最终反应物与生成物共存。32h2o22h2o和2h2o2h2o2是互为可逆反应吗？提示：不是；因为可逆反应必须是在同一条件下同时进行。名师点拨(1)可逆反应的特点有“四同”：同一反应；(反应处于)同一条件；(正、逆反应)同时进行；(反应物和生成物)同时存在。(2)可逆反应用化学方程式表示时，不用“=”，而用“”。对点演练1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)通过改变反应条件，可逆反应中反应物的转化率可达到100%。()(2)so2和o2的反应可写为2so2o22so3。()(3)caoco2=caco3和caco3caoco2属于可逆反应。()答案：(1)(2)(3)新知探究对于可逆反应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：(1)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。(2)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。(3)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。问题讨论1什么是化学平衡状态？化学平衡研究的对象是什么？提示：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化学平衡状态有哪些特征？提示：(1)等：v正v逆0。(2)动：化学平衡状态是一种动态平衡。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。(3)定：反应物的浓度和生成物的浓度不再改变。(4)变：外界条件(温度、浓度、压强等)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。名师点拨化学平衡状态的判断v(正)v(逆)是化学平衡的本质，反应混合物中各组分的浓度保持不变是现象。因此，判断一个可逆反应是否达到平衡状态时可抓住“本质”，利用“现象”进行判断。具体方法为：1直接标志(1)v(正)v(逆)0。同一种物质的生成速率等于消耗速率；在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；在化学方程式两边的不同物质生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。(2)各组分的浓度保持一定。各组分的浓度不随时间的改变而改变；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)反应体系中总压强不随时间变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。(2)混合气体的密度不随时间变化(适用于等压条件下反应前后气体体积不等的反应和等容条件下有固、液体参与或生成的反应)。(3)对于反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反应，若体系颜色不再变化，则反应达到平衡状态。对点演练2对于化学反应的限度的叙述，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解析：选d任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，即反应达到化学平衡，此时v正v逆，对同一可逆反应，达到化学平衡时，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，引起v正与v逆不相等时，化学平衡被破坏，化学反应的限度也会发生改变。3(海南高考)密闭容器中进行反应a(g)b(g)c(g)d(g)，判断反应是否达到平衡的依据为()a压强不随时间改变b气体的密度不随时间改变cc(a)不随时间改变d单位时间里生成c(g)和d(g)的物质的量相等解析：选c由于反应物和生成物均为气体，且反应前后气体的物质的量不变，故气体的压强和密度在反应过程中始终保持不变，a、b不能作为反应达到平衡的标志。c(g)、d(g)均为生成物，反应的任何时刻，c(g)、d(g)的物质的量总是相等，d项错误。当c(a)不变时，反应处于平衡状态。新知探究问题讨论1化学反应条件的控制的目的是什么？提示：促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。2要使反应(包括有利和有害的)符合或接近人们的期望，你认为可采取哪些措施？提示：(1)改变化学反应速率：改变反应物的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)、固体表面积以及催化剂的合理使用等。(2)改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)等。3提高煤的燃烧效率问题探究(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉的目的是什么？提示：与空气中o2的接触面积增大，煤粉燃烧更充分，反应速率快。(2)通入过量空气的目的是什么？提示：空气充足，煤粉燃烧充分，生成co2，放出热量多，若空气不足，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)膛材料的主要目的是什么？提示：防止热量散失。(4)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取哪些措施？提示：将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。名师点拨1提高燃料的燃烧效率的措施(1)尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。(2)尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。2提高燃料的燃烧效率的意义在于节约能源、节约资源、减少污染。对点演练4下列措施可以提高燃料燃烧效率的是()提高燃料的着火点降低燃料的着火点将固体燃料粉碎将液体燃料雾化处理将煤进行气化处理通入适当过量的空气abc d解析：选c理论上，提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积，并通入适当过量的空气。对于和，由于燃料的着火点是其固有的性质，不可改变，故这两项措施不可行。所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。1下列不属于可逆反应的是()an23h22nh3bco2h2oh2co3c2no2n2o4dpbpbo22h2so42pbso42h2o解析：选d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反应2so2(g)o2(g)2so3(g)达到平衡后，再向反应容器中充入含氧的同位素 o的氧气，经过一段时间后， o原子存在于()ao2bso2co2和so2 do2、so2和so3解析：选d可逆反应在相同条件下，可以向两个反应方向进行，反应体系中各物质同时存在，由于三种物质均含有氧元素，故 o原子可能存在于三种物质中。3对化学反应速率与化学反应限度的叙述，不正确的是()a当化学反应达到最大限度时反应速率为0b同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同c化学反应的限度影响了反应物在该条件下的最大转化率d反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素解析：选a化学反应达到最大限度时，即达到了化学平衡状态；该状态是动态平衡，化学反应速率不为0。4下列各关系式中能说明反应n23h22nh3已达平衡状态的是()a3v正(n2)v正(h2)bv正(n2)v逆(nh3)c2v正(h2)3v逆(nh3)dv正(n2)3v逆(h2)解析：选ca项中都是正反应速率，不能确定是否达到平衡；b项说明v正(n2)v逆(n2)，不是平衡状态；c项中v正(h2)v逆(h2)，处于平衡状态；d项v正(n2)v逆(n2)，不是平衡状态。5将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是()使煤充分燃烧，提高煤的利用率减少so2的产生，避免造成“酸雨”减少有毒的co产生，避免污染空气减少co2的产生，避免“温室效应”abcd解析：选a煤块粉碎是为了提高煤的利用率；脱硫是为了减少so2的产生；过量空气是为了减少co的产生。6在某一容积为5 l的密闭容器内，加入 0.2 mol 的co和0.2 mol的h2o，在催化剂条件下高温加热，发生反应：co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)，反应中co2的浓度随时间变化情况如图所示：(1)根据图中数据，反应开始至达到平衡状态时，co2的平均反应速率为_，反应达到平衡状态时，c(h2)_。(2)判断该反应达到平衡状态的依据是_(填序号)。co减少的反应速率和co2减少的反应速率相等co、h2o、co2、h2的浓度相等co、h2o、co2、h2的浓度都不再发生变化解析：(1)v(co2)0.003 mol/(lmin)10 min0.03 mol/l。(2)co的减少速率和co2的减少速率相等时，说明v(正)v(逆)反应达到平衡状态；反应物与生成物的浓度不再发生变化时，表明反应达到平衡状态。反应物与生成物的浓度相等，不能说明反应达到平衡状态。答案：(1)0.003 mol/(lmin)0.03 mol/l(2)一、选择题1可逆反应达到最大反应限度的本质特征是()a反应停止了b正逆反应的速率均为零c正逆反应都还在继续进行d正逆反应的速率相等解析：选dv(正)v(逆)0是化学平衡的实质，也是判断可逆反应达到反应限度(平衡状态)最重要的特征。2下列反应体系中，不属于可逆反应的是()acl2溶解于水b氨气溶解于水c工业合成氨dna2co3co2h2o=2nahco3和2nahco3,na2co3co2h2o解析：选da项，cl2溶于水存在反应：cl2h2ohclhclo；b项，nh3溶于水存在反应：nh3h2onh3h2o；c项，n23h22nh3；d项，两反应的条件不同，不是可逆反应。3在一定条件下，对于密闭容器中进行的可逆反应：2so2(g)o2(g)2so3(g)。下列说法不正确的是()a改变反应条件可以改变该反应的限度b达到平衡后，so3、so2、o2在密闭容器中共存c达到平衡后，反应停止，正、逆反应速率都等于零dso3、so2、o2的浓度保持不变，说明该可逆反应达到了平衡状态解析：选c化学平衡状态是在一定条件下的平衡状态，则改变反应条件可以改变该反应的限度，a正确；该反应是可逆反应，则达到平衡后，so3、so2、o2在密闭容器中共存，b正确；达到平衡后，正、逆反应速率相等，但不等于零，c错误；平衡时正逆反应速率相等，则so3、so2、o2的浓度保持不变时，说明该可逆反应达到了平衡状态，d正确。4一定条件下，可逆反应2a(g)b(g)3c(g)，下列四项中处于平衡状态的是()选项正反应速率逆反应速率av(a)2 mol/(lmin)v(b)2 mol/(lmin)bv(a)2 mol/(lmin)v(c)2 mol/(lmin)cv(a)1 mol/(lmin)v(b)2 mol/(lmin)dv(a)1 mol/(lmin)v(c)1.5 mol/(lmin)解析：选d可逆反应达到平衡状态时，正逆反应的反应速率相等，即用不同物质表示的化学反应速率之比应等于化学方程式中的化学计量数之比，只有d正确。5下列关于物质“反应程度”的说法可能正确的是()a一定条件下，2 mol so2与足量o2反应可得到 2 mol so3b含4 mol hcl的浓盐酸与足量的mno2加热反应可制备1 mol cl2c10 ml 18.0 mol/l h2so4与足量铜加热反应可制备0.09 mol so2d一定条件下，1 mol n2与3 mol h2反应可制备1.0 mol nh3解析：选d因为so2与o2的反应、n2与h2的反应都是可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，a不正确，d正确；mno2只能与浓盐酸反应制取cl2，含4 mol hcl 的浓盐酸与足量mno2反应产生的cl2将少于1 mol，b也不正确。614co2与c在高温条件下发生反应： 14co2c2co，达到化学平衡后，平衡混合物中含 14c的微粒有()a14co2b14co2、14coc14co d14co2、14co、14c解析：选d建立化学平衡后，可逆反应仍然进行，当向正反应方向进行时，部分co中会有 14c，当向逆反应方向进行时，生成的c中也会部分含有 14c，即含有 14c的有co2、c、co。7在密闭容器中x2(g)2y2(g)z(g)的反应，x2、y2、z的起始浓度依次为 0.2 mol/l、0.3 mol/l、0.3 mol/l，当反应达到其最大限度(即化学平衡状态)时，各物质的浓度有可能的是()ac(z)0.45 mol/lbc(x2)0.3 mol/lc(z)0.1 mol/lcc(x2)0.5 mol/ldc(y2)0.5 mol/l解析：选d如果c(z)0.45 mol/l，则相应消耗0.3 mol/l的y2，但y2的起始浓度是0.3 mol/l，反应是可逆反应，反应物不能完全转化，a错误；如果c(x2)0.3 mol/l，则相应消耗0.1 mol/l的z，则剩余z是0.2 mol/l，b错误；如果c(x2)0.5 mol/l，则需要消耗0.3 mol/l的z，反应是可逆反应，则z的浓度不可能为0，c错误；如果c(y2)0.5 mol/l，则需要消耗 0.1 mol/l的z，剩余0.2 mol/l的z，所以d正确。8在合成氨反应中，下列说法可以确定反应达到化学平衡状态的是()a当有1 mol nn键断裂的同时，有3 mol hh 键断裂b当有1 mol nn键断裂的同时，有6 mol nh 键形成c当有1 mol nn键断裂的同时，有6 mol hh 键形成d当有1 mol nn键断裂的同时，有6 mol nh 键断裂解析：选d化学反应可看做反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成。n2(g)3h2(g)2nh3(g)，当反应达到平衡时，有v(正)v(逆)，也就是当有1 mol n2参加反应的同时有2 mol nh3分解，即1 mol nn断裂的同时，有 6 mol nh 键断裂，d项正确。9在一定温度下，容器内某一反应中m、n的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述正确的是()a此反应的化学方程式为2mnbt2时，正、逆反应速率相等，达到平衡ct3时，正反应速率大于逆反应速率dt1时，n的浓度是m浓度的2倍解析：选d由图像可知n为反应物，m为生成物，然后找出在相同时间段内变化的m、n的物质的量之比(与是否达到平衡无关)以确定m、n在化学方程式中的化学计量数之比，即该反应的化学方程式是 2nm。t2时刻m、n的物质的量相等，但此时m、n的物质的量仍在发生变化，反应未达到平衡状态，因此正反应速率不等于逆反应速率。t3时刻及t3时刻之后，m、n的物质的量不再改变，证明已达到平衡状态，此时正、逆反应速率相等。10(2016山东滨州高一检测)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a和氨气的体积分数b之间的关系是()aab bab cab d无法确定解析：选bh2的转化量为8 mol25%2 mol。消耗2 mol h2，则生成 mol nh3，消耗 mol n2，则平衡时nh3和n2的物质的量均为 mol，二者的体积分数相等。11在一定温度下的定容密闭容器中，下列情况表明反应a(s)2b(g)c(g)d(g)已达到反应限度的是()a混合气体的密度保持不变b有1 mol c生成的同时有1 mol d生成c混合气体的总物质的量保持不变d有1 mol a生成的同时有1 mol c消耗解析：选a物质a是固体，混合气体的密度，v(容)不变，若密度不变，说明m(气)不变，能证明反应达到平衡，a正确；b项表示的均为正反应方向，d项表示的均为逆反应方向，故b、d错误；反应前后气体的总物质的量始终不变化，c错误。12(2016山东潍坊高一检测)如图所示是425 时，在1 l密闭容器中发生化学反应的浓度随时间的变化示意图。下列叙述错误的是()a图中t0时，三种物质的物质的量相同b图中t0时，反应达到平衡状态c图中的可逆反应为h2(g)i2(g)2hi(g)d图中当c(hi)3.16 mol/l时，反应达到平衡状态解析：选b图中t0时，h2、i2、hi的物质的量相等但未保持不变，没有达到平衡状态，b项错。二、非选择题13(2016山东济南高一检测)在2 l密闭容器中有3种物质进行反应，x、y、z的物质的量随时间的变化曲线如图所示，反应在t时刻达到平衡。(1)该反应的化学方程式是_。(2)反应起始至t时刻，y的平均反应速率是_。(3)关于该反应的说法正确的是_。a到达t时刻该反应已停止b在t时刻正反应速率等于逆反应速率c在t时刻达到平衡是因为此时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等解析：(1)由图像知，从0t时刻，n(x)减小，n(y)增大，n(z)增大，可以确定x为反应物，y、z为生成物，n(x)n(y)n(z)0.8 mol1.2 mol0.4 mol231，故该反应的化学方程式为2x3yz。(2)v(y) mol/(lmin)。(3)化学平衡是一种动态平衡，故a项错；在t时刻，可逆反应已达化学平衡，此时正、逆反应速率相等，故b项对；在t时刻达到化学平衡是因为此时反应混合物中各组分的浓度不再变化，故c项错。答案：(1)2x3yz(2) mol/(lmin)(3)b14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0.5 mol/l，碘蒸气的浓度为0.25 mol/l。请填写以下空白：(1)v(hi)_；v(h2)_；h2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”、“211”或“均为恒量”)。解析：(1)v(hi)0.1mol/(lmin)；根据速率之比等于化学计量数之比，所以v(h2)0.05 mol/(lmin)；i2的起始浓度c(i2)c(hi)0.25 mol/l0.25 mol/l0.25 mol/l0.5 mol/l。开始h2和碘蒸气的物质的量相等，所以二者起始浓度相等。(2)平衡时c(hi)、c(i2)、c(h2)保持不变。答案：(1)0.1 mol/(lmin)0.05 mol/(lmin)05 mol/l(2)均为恒量15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3.0 mol和 6.0 mol，平衡时生成nh3的物质的量是 2.4 mol。已知容器的容积为5.0 l，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_。解析：n23h22nh3起始 3.0 mol 6.0 mol 0 mol转化 1.2 mol 3.6 mol 2.4 mol平衡 1.8 mol 2.4 mol 2.4 mol(1)h2的转化率100%60%。(2)n2的体积分数100%27.3%。答案：(1)60%(2)27.3%16在2 l密闭容器内，800 时no(g)和o2(g)反应生成no2(g)的体系中，n(no)随时间的变化如表所示：时间/s012345n(no)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上述反应_(填“是”或“不是”)可逆反应，在第5 s时，no的转化率为_。(2)如图中表示no2变化曲线的是_，用o2表示从02 s内该反应的平均