2020化学新苏教必修：专题二第一单元第2课时化学反应的限度含解析.doc

教学资料范本2020化学新苏教必修：专题二第一单元第2课时化学反应的限度含解析编 辑：_时 间：_第2课时化学反应的限度学习目标核心素养建构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。知 识 梳 理一、可逆反应1.实例(1)Cl2与H2O的反应。化学反应方程式：Cl2H2OHClHClO。溶液中微粒：“三分子” H2O、Cl2、HClO；“四离子” H、Cl、ClO、OH。反应特点：Cl2和H2O发生反应 不能(填“能”或“不能”)进行到底。(2)按表中实验步骤完成实验、填写下表空格：实验步骤实验现象实验结论溶液颜色由无色变为褐色有I2生成溶液分层、上层为浅绿色、下层油状液体呈紫红色反应中有Fe2和I2生成溶液变为血红色上层清液中存有未反应的Fe3反应特点上述实验中反应的离子方程式是2Fe32I%&2Fe2I2；由实验可知、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。2.可逆反应(1)可逆反应的概念是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。【自主思考】1. 2NaHCO3Na2CO3CO2H2O和Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3属于可逆反应吗？提示不属于可逆反应、因为两个反应的反应条件不相同。2.在一密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2、一定条件下、经足够长的时间、最终能否得到2 mol SO3?提示不能、该反应是可逆反应、反应不能完全进行到底、生成SO3的物质的量小于2 mol。二、化学反应限度1.化学反应的限度可逆反应在同一条件下既可以向正反应方向进行、同时又可以向逆反应方向进行、反应物不能完全转化为生成物、即可逆反应有一定的限度。2.化学平衡的建立对于可逆反应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。3.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：等：v正v逆0；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；定：反应物的浓度和生成物的浓度不再改变；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。【自主思考】3.当可逆反应达到平衡、反应停止了吗？提示没有停止反应、只是两向速率相等、但不为零。4.在密闭容器中进行反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)、当SO2、O2、SO3的浓度之比为212时能否说明该反应达到化学平衡状态？提示不能、因为不能说明各组分的浓度一定不变、也不能说明该反应的正、逆反应速率相等。效 果 自 测1.判断正误、正确的打“”、错误的打“”。(1)2H2O22H2O与2H2O2H2O2互为可逆反应。()(2)通过改变反应条件、可逆反应中反应物的转化率可达到100%。()(3)SO2和O2的反应可写为2SO2O22SO3。()(4)化学反应达到限度时、正、逆反应速率相等。()(5)可逆反应达到平衡后、正反应和逆反应都停止。()(6)若将1 mol N2和3 mol H2充入密闭容器中充分反应、最终生成2 mol NH3。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2.CO和H2在一定条件下可以合成乙醇：2CO(g)4H2(g)CH3CH2OH(g)H2O(g)、下列叙述中能说明上述反应在一定条件下已达到最大限度的是()A.CO全部转化为乙醇B.正反应和逆反应的化学反应速率均为零C.CO和H2以12的物质的量之比反应生成乙醇D.反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化解析可逆反应的最大限度即化学平衡、对于可逆反应、反应不能进行到底、所以A项不正确；化学平衡为动态平衡、正、逆反应速率相等且不为零、B项不正确；C项不能说明正、逆反应速率相等、不正确。答案D探究一化学平衡特征【合作交流】1.从正反应方向建立平衡状态、正逆反应速率如何变化？提示v正减小、v逆增大、平衡时v正v逆。2.对于N23H22NH3反应、达到平衡时、v正(N2)v逆(H2)、对吗？提示不对、平衡时v正(N2)v逆(H2)。【点拨提升】化学平衡状态的特征【典题例证1】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 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。答案A 【学以致用1】在373 K时、密闭容器中充入一定量的NO2和SO2、发生如下反应：NO2SO2%&NOSO3、平衡时、下列叙述正确的是()NO和SO3的物质的量一定相等；NO2和SO2的物质的量一定相等；体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量；SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等A.和 B.和 C.和 D.和解析充入的是NO2和SO2、又NO和SO3的化学计量数之比为11、其物质的量一定相等；充入NO2、SO2的量为未知量、平衡时不一定相等；反应过程中压强保持不变、则总物质的量保持不变；充入SO2、NO2的量不确定、则平衡时反应物和生成物不一定相等。答案C探究二化学平衡状态判断方法【合作交流】3.对于可逆反应2NO2(g)2NO(g)O2(g)、能够说明反应达到平衡的标志有哪些？请举例说明(写出两条)。提示气体颜色不再变化各物质的浓度、物质的量不再变化气体总物质的量不再变化【点拨提升】化学平衡状态的判断方法(1)根据正、逆反应速率相等同一物质：同一种物质的生成速率消耗速率、即v正(A)v逆(A)。不同物质：不同方向的化学反应速率之比化学计量数之比、即v正(A)v逆(B)A、B的化学计量数之比。(2)根据各组分浓度不变各组分质量、物质的量、分子个数、物质的量浓度不变；对于有颜色变化的可逆反应、颜色不再改变；反应物的转化率不再变化。各组分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数不变。反应前后气体化学计量数改变的反应：气体的总物质的量、恒温恒容条件下气体的总压强不变。恒温恒容条件下、有气体参加且物质状态反应前后改变的反应：混合气体的密度不变。恒温恒压条件下、反应前后全是气体且气体化学计量数改变的反应：混合气体的密度不变。恒容绝热条件下：反应混合物的温度不变。关键提醒如下情况不能说明可逆反应达到化学平衡状态(1)对于反应前后气体化学计量数相等的反应、气体总物质的量不变或气体总压强不变。(2)全部由气体参加和生成的反应、恒容时气体密度不变。(3)各组分的浓度相等或成某一比例。(4)不指明v正或v逆、或指明v正或v逆、但用不同物质表示时的比例关系不符合化学计量数之比。(5)反应物和生成物全部是气体、且反应前后气体化学计量数不变的反应、平均相对分子质量不变。【典题例证2】在一定条件下、恒温恒容密闭容器中进行可逆反应：N23H22NH3、试判断下列情况能说明该反应已经达到化学平衡状态的是()单位时间内生成n mol N2同时生成3n mol H2；H2的生成速率等于NH3的生成速率；一个NN键断裂的同时、有三个HH键形成；容器中N2、H2、NH3的浓度之比为132；反应物浓度等于生成物浓度；混合气体的总物质的量不变。解析判断化学平衡状态的标志有：v(正)v(逆)、叙述的都是逆反应、根据化学计量数之比、转换为同一物质时v(正)v(逆)、叙述的是一正一逆两个反应、转化为同一物质时v(正)v(逆)、不能说明、可以。各组分浓度保持不变、强调各自的浓度不变、而不是反应物浓度等于生成物浓度、都不能说明。该反应的反应前后气体物质的量不同、气体总物质的量不变能说明反应达到平衡、可以。答案【学以致用2】一定条件下、可逆反应2A(g)B(g)3C(g)、在下列四种状态中、反应处于平衡状态的是()选项正反应速率逆反应速率Av(A)2 molL1min1v(B)2 molL1min1Bv(A)2 molL1min1v(C)2 molL1min1Cv(A)1 molL1min1v(B)2 molL1min1Dv(A)1 molL1min1v(C)1.5 molL1min1解析将逆反应速率根据化学方程式统一折算成用A表示的速率、即逆反应速率表示A的生成速率、正反应速率表示A的消耗速率、二者相等、则说明反应达到了平衡状态。答案D1.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解析根据可逆反应定义中的“同一条件下”“同时”“正、逆两个方向”可知只有B符合题意。答案B2.下列说法不正确的是()A.任何反应都存在化学平衡状态B.化学反应的限度可以通过改变条件来改变C.达到化学平衡状态时、正反应速率等于逆反应速率D.化学平衡状态是反应在该条件下所能达到的最大反应限度解析只有可逆反应才存在化学平衡状态。答案A3.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()A.SO2为0.4 molL1、O2为0.2 molL1B.SO2为0.25 molL1C.SO3为0.4 molL1D.SO2、SO3均为0.15 molL1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。答案B4.可逆反应2NO22NOO2在密闭容器中反应 、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的物质的量浓度变化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A. B.C. D.解析表示v(正)v(逆)、正确。不能表示v(正)v(逆)、不正确。只要发生反应、就有v(NO2)v(NO)v(O2)221、错误。混合气体颜色不变、说明各物质浓度不变、正确。答案A5.在一定温度下的定容容器中、当下列物理量不再发生变化时：混合气体的压强、混合气体的密度、混合气体的总物质的量、混合气体的平均相对分子质量、混合气体的颜色、各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比、某种气体的百分含量(1)能说明2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态的是_。(2)能说明I2(g)H2(g) 2HI(g)达到平衡状态的是_。(3)能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是_。(4)能说明C(s)CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是_。(5)能说明A(s)2B(g) C(g)D(g)达到平衡状态的是_。答案(1)(2)(3)(4)(5)课时作业基础巩固1.下列关于化学平衡的说法中、不正确的是()A.当反应达到化学平衡时、反应物已完全转化为生成物B.化学平衡是一种动态平衡C.当反应达到化学平衡时、反应混合物中各成分的浓度保持不变D.化学平衡是一定条件下的平衡、当条件改变时、平衡可能会遭到破坏解析化学反应达到平衡时、反应物和生成物同时存在、A错；化学平衡是一种动态平衡、B正确；达到化学平衡时正、逆反应速率相等、各组分的浓度保持不变、C正确；外界条件的改变可能会使旧的平衡破坏而达到新的平衡、D正确。答案A 2.在密闭容器中进行的可逆反应X2(g)Y2(g) 2Z(g)、已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 molL1、0.2 molL1、0.2 molL1、在一定条件下、当反应达到平衡时、各物质的浓度可能是()A.Z为0.3 molL1 B.Y2为0.35 molL1C.X2为0.2 molL1 D.Z为0.4 molL1解析对于一个可逆反应、既可以从正反应方向开始建立平衡、也可以从逆反应方向开始建立平衡、反应达到平衡时、各物质的浓度都不为0、则有： X2(g) Y2(g) 2Z(g)起始： 0.1 molL1 0.2 molL1 0.2 molL1 0 0.1 molL1 0.4 molL1 0.2 molL1 0.3 molL1 0故Z的浓度小于0.4 molL1、X2的浓度小于0.2 molL1、Y2的浓度小于0.3 molL1。答案A3.一定温度下、反应A2(g)B2(g)%&2AB(g)达到平衡的标志是()A.单位时间内生成n mol A2同时生成n mol ABB.容器内的总压强不随时间的变化而变化C.单位时间内生成2n mol AB同时生成n mol B2D.单位时间内生成n mol A2同时生成n mol B2解析在一定条件下、判断一个反应是否达到平衡、主要看正、逆反应速率是否相等、体系中各组分的浓度(或含量)是否保持不变。A选项生成A2是逆反应、生成AB是正反应、显然v(正)v(逆)、没有达到平衡；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、反应从开始至反应达到平衡、压强就一直保持不变、故压强不变不能说明反应已经达到平衡状态、故B项不是该反应达到平衡的标志；C选项表明v(正)v(逆)、反应已达到平衡状态；D选项只说明了逆反应速率、没有说明正反应速率、且不管平衡是否建立、只要反应在进行、生成A2和B2的物质的量之比始终为11、故D项不是该反应达到平衡的标志。答案C4.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。答案B5.在一定条件下、向某容器中充入N2和H2合成NH3。以下叙述错误的是()A.开始反应时、正反应速率最大、逆反应速率为零B.随着反应的进行、正反应速率逐渐减小、最后减小为零C.随着反应的进行、逆反应速率逐渐增大、最后保持恒定D.随着反应的进行、正反应速率逐渐减小、最后与逆反应速率相等且都保持恒定解析随着反应的进行、正反应速率逐渐减小、一段时间后、反应达到平衡状态、但此时反应并没有停止、只不过v正v逆0、故B项错误。答案B6.一定温度下、在某恒容的密闭容器中、建立化学平衡：C(s)H2O(g)%&CO(g)H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是()A.体系的压强不再发生变化B.v正(CO)v逆(H2O)C.生成n mol CO的同时生成n mol H2D.1 mol HH键断裂的同时断裂2 mol HO键解析A项、由于该反应前后气体体积改变、当体系的压强不再发生变化时、说明反应已达到化学平衡状态。B项、CO的正反应速率等于其逆反应速率、说明反应已达到化学平衡状态。C项、生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行、没有表示出正、逆反应速率的关系、不能说明反应已达到化学平衡状态。D项、HH键断裂和HO键断裂是两个相反的反应方向、1 mol HH键断裂的同时断裂2 mol HO键、即消耗1 mol H2的同时消耗了1 mol H2O、可知H2的消耗量等于其生成量、说明反应已达到化学平衡状态。答案C7.一定条件下、发生可逆反应：4NH3(g)5O2(g)%&4NO(g)6H2O(g)、下列叙述中、不能作为此可逆反应已经达到化学平衡状态的标志的是()A.NH3的消耗速率等于NO的生成速率B.NH3的消耗速率等于NO的消耗速率C.NH3的浓度和NO的浓度都不发生改变D.密闭容器内的压强不发生改变解析当v正v逆时、为平衡状态、A项叙述均表示正反应速率、且反应过程中二者恒相等、故不能判断可逆反应达到平衡状态；B项叙述前者表示正反应速率、后者表示逆反应速率、当二者相等时、可逆反应达到平衡状态；该反应为气体体积增大的反应、在反应过程中体系压强增大、当压强不再改变时、则达到平衡状态。答案A8.对于反应A(g)B(g) 3C(g)(正反应为放热反应)、下述为平衡状态标志的是()单位时间内A、B生成C的分子数与分解 C的分子数相等外界条件不变时、A、B、C浓度不随时间变化体系温度不再变化体系的压强不再变化体系的分子总数不再变化A. B.C. D.解析正、逆反应速率相等；浓度不变、说明已达平衡；如果该反应没有达到平衡则反应要和外界有能量的交换、必然导致体系温度改变、现在体系温度不变、说明已达平衡；、由于该反应是一个体积改变的反应、没有达到平衡之前、压强是改变的、分子总数也是改变的、只有平衡了、二者才不再改变、故均正确。答案D9.下列可以证明2HI(g) H2(g)I2(g)已达到平衡状态的是()单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂温度和体积一定时、混合气体的密度不再变化v(H2)v(I2)0.5v(HI)c(HI)c(H2)c(I2)211温度和体积一定时、某一生成物的浓度不再变化温度和体积一定时、容器内压强不再变化温度和压强一定时、混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时、混合气体的颜色不再变化A. B.C. D.解析A项、该反应反应物和生成物全部是气体、所以温度和体积一定时混合气体的密度始终不变；未指明是正反应方向还是逆反应方向；三种物质的浓度比等于相应的化学计量数比时不一定是平衡状态；不能作为达到平衡状态的标志、A项错误。B项、温度和体积一定时、容器内压强始终不变；温度和压强一定时、混合气体的平均相对分子质量始终不变；不能作为达到平衡状态的标志、B项错误。C项、单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI、说明正反应速率大于逆反应速率、C项错误、D项、一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂、表明正、逆反应速率相等；温度和体积一定时、某一生成物浓度不再变化、符合化学平衡的定义；温度和体积一定时、混合气体的颜色不再变化、说明碘的浓度不再变化、可以作为达到平衡状态的标志、D项正确。答案D10.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下图所示、下列表述中正确的是() A.反应的化学方程式为2MNB.t2时、正、逆反应速率相等、达到平衡C.t3时、正反应速率大于逆反应速率D.t1时、N的物质的量浓度是M的物质的量浓度的2倍解析本题主要考查化学反应速率和化学平衡的有关内容。从图像可知、t1时N的物质的量为6 mol、M的物质的量为3 mol、故N的物质的量浓度是M的2倍、同时也可以得出反应的化学方程式为2NM；t2时、M、N的物质的量虽然相等、但尚未达到平衡状态、因为此时M的物质的量还在增大、N的物质的量还在减小；t3时M、N的物质的量保持不变、说明反应已达到平衡状态、则此时正反应速率等于逆反应速率。故正确答案为D。答案D能力提升11.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(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n mol H2的同时消耗n mol COA. B.C. D.解析(1)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。(2)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n mol H2的同时都消耗n mol CO、错误。答案(1)D(2)B12.在2 L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时刻之前X的消耗速率大于它的生成速率C.在t时刻正反应速率等于逆反应速率D.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)0.81.20.4231、故该反应的化学方程式为2X3YZ。(2)v(Y) mol(Lmin)1。(3)化学平衡是一种动态平衡、故A错；在t时刻之前、可逆反应尚未达到化学平衡、此时v正(X)v逆(X)、故B对；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C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D错。答案(1)2X3YZ(2) mol(Lmin)1(3)BC13.一定条件下、在体积为3 L的密闭容器中反应CO(g)2H2(g) CH3OH(g)达到化学平衡状态。(1)500时、从反应开始到达到化学平衡状态、以H2的浓度变化表示的化学反应速率是_(用nB、tB表示)。(2)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是_(填字母、下同)。a.v生成(CH3OH)v消耗(CO)b.混合气体的密度不再改变c.混合气体的平均相对分子质量不再改变d.CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化(3)300 时、将容器的容积压缩到原来的、在其他条件不变的情况下、对平衡体系产生的影响是_。a.c(H2)减小b.正反应速率加快、逆反应速率减慢c.CH3OH的物质的量增加d.重新达到平衡时、减小解析(1)0tB时间内、生成nB