2020化学新人教必修：化学反应的限度化学反应条件的控制 含解析.doc

教学资料范本2020化学新人教必修：化学反应的限度化学反应条件的控制 含解析编 辑：_时 间：_第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制学习目标核心素养建构1.认识可逆反应及其特征。2了解并会判断化学平衡状态。3初步了解化学反应条件的控制。知 识 梳 理一、化学反应的限度1可逆反应(1)定义：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)特点正向反应和逆向反应同时进行。一定条件下、反应物不可能全部转化为生成物、即反应物的转化率不可能达到100%。(3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“%&”。2化学平衡状态(1)化学平衡的建立(2)化学平衡状态(简称化学平衡)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、反应物和生成物的浓度不再改变的状态。【自主思考】1可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态、此时反应物的转化率最大吗？提示可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态后、反应物的量不再随时间的变化而变化、因此反应物的转化率达最大值、且保持不变。二、化学反应条件的控制1化学反应条件的控制2燃料燃烧的条件(1)燃料与空气或氧气尽可能接触。(2)温度达到燃料的着火点。3提高燃料燃烧效率的措施(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尽可能接触、且空气要适当过量。(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能、提高热能利用率。【自主思考】2结合燃料燃烧的条件分析灭火的措施有哪些？提示(1)隔绝空气(2)降低火焰的温度效 果 自 测1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(1)(2)(3)(4)2(1)炭在火炉中燃烧得很旺时、在往炉膛底内的热炭上喷洒少量水的瞬间、炉子内的火会更旺这是因为_。(2)如果欲使炉内炭更充分燃烧、下列措施可行的是()A向炉内吹空气B把块状炭碾碎C使用H2O作催化剂 D提高炉膛内的温度解析往炉膛底内的热炭上喷洒少量水、即在高温下炽热炭与H2O反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)、这样炭经反应变成气体燃料、燃烧时与空气接触充分、燃烧充分且快、所以炉火更旺。使用催化剂或提高炉内温度只能更快地完成燃烧过程、而并不能为炭燃烧的更充分提供条件。答案(1)炭与水反应生成CO和H2、燃烧更快、火焰更旺(2)AB探究一、化学平衡的建立和特征【合作交流】1化学平衡状态建立后、反应停止、反应速率为0、这句话对吗？提示不对。从下图可知、化学平衡建立后、v(正)v(逆)0、说明反应并没有停止。2在反应达到化学平衡状态时、各组分的浓度及质量分数、体积分数均保持_(填“相等”“不变”)、_相等、_符合化学计量数之比。(填“一定”“不一定”)提示不变不一定不一定【点拨提升】1化学平衡建立的速率图像2化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变、即：【典题例证1】对于可逆反应MNQ达到平衡时、下列说法正确的是()AM、N、Q三种物质的浓度一定相等BM、N全部变成了QC反应物和生成物的浓度都保持不变D反应已经停止解析平衡时反应物、生成物的浓度之比应从两个方面考虑：一是反应物的起始浓度、二是化学方程式中的化学计量数。如2 mol M与1 mol N反应、无论怎样反应、M与N的浓度永远不相等、所以“M、N、Q三种物质的浓度一定相等”这种说法是错误的、A错误；此反应是可逆反应、B错误；反应物和生成物的浓度都保持不变、可以说明反应达到平衡状态、但未停止、C正确、D错误。答案C【学以致用1】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化学反应达到限度时、正逆反应速率相等D化学反应的限度与时间的长短无关解析A项反应达到最大限度时v正v逆0、A项错误；同一化学反应、条件改变、化学平衡可能被破坏、反应限度可能就会被改变、B项正确；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。答案A探究二、化学平衡状态的判断【合作交流】1判断可逆反应已达到平衡状态的依据有哪些？提示直接判据：a.正逆反应速率相等；b.各物质浓度不变。间接判据：百分含量、物质的量、压强、平均相对分子质量、密度、颜色不随时间改变。2如何理解正逆反应速率相等 ?提示同一物质的生成速率和消耗速率相等。【点拨提升】判断标志特别提醒在分析和解答时要注意审题、看清楚题目中给出的反应条件是恒温恒容还是恒温恒压、化学方程式中气体的前后化学计量数是否相等、是否有非气态物质参与。【典题例证2】可逆反应：2NO2%&2NOO2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全部解析中单位时间内生成n mol O2的同时必消耗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；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【学以致用2】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Bv正(CO)v逆(H2O)C生成n mol CO的同时生成n mol H2D1 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C1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2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3D化学反应的限度可以通过改变条件来改变解析对于可逆反应、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；2SO2O2%&2SO3是可逆反应、无论怎样控制条件、反应物的转化率不可能达到100%、即2 mol SO2与1 mol O2反应不会生成2 mol SO3、C错；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C2一定温度下、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的同时生成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的同时生成n mol B2D单位时间内生成n mol A2的同时生成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项中、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；B项中、压强不随时间的变化而变化、不能说明反应混合物中A2、B2和AB的浓度是否保持一定、也不能说明v(正)是否等于v(逆)。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、反应从开始至达到平衡、压强一直保持不变、故压强不变不能说明反应是否达到平衡状态；C项表明v(正)v(逆)、反应已达到平衡状态；D项中、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。答案C3一定条件下、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()ANH3的消耗速率等于NO的生成速率BNH3的消耗速率等于NO的消耗速率CNH3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A4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 COABCD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)B5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 molL1、碘蒸气的浓度为0.25 molL1。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”、“211”或“均为恒量”)。答案(1)0.1 molL1min10.05 molL1min10.5 molL1(2)均为恒量课时作业1.下列反应条件的控制中不恰当的是()A.为防止铁生锈、在其表面涂一层防锈油漆B.为防止火灾、在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火C.为加快KClO3的分解速率、加入MnO2D.为加快H2O2的分解速率、把反应容器放到冷水中冷却解析在铁制品表面涂一层防锈油漆、可减少其与空气的接触、从而防止铁生锈、A正确；面粉颗粒、汽油等都是易燃物质、为防止火灾、在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火、B正确；KClO3在有催化剂时会快速分解产生O2、所以为加快KClO3的分解速率、加入催化剂MnO2、C正确；H2O2在温度较高时容易发生分解反应、所以为加快H2O2的分解速率、应把反应容器放到温水中加热、D错误。答案D2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答案B3.某恒温恒容密闭容器中、发生如下反应：2A(g)B(g)%&3C(g)D(s)、下列说法能表明该反应已达到平衡状态的是()A.混合气体的平均相对分子质量不再改变B.容器内气体的总物质的量不随时间而变化C.D的浓度不随时间变化而改变D.单位时间内生成2n mol A的同时、生成n mol B解析根据M、D是固体、反应前后气体的物质的量不变、但质量是改变的、因此当平均相对分子质量不再改变、说明达到平衡状态、故A项正确；D是固体、根据反应前后气体的化学计量数之和相等、即物质的量始终不变、故B项不能作为达到平衡状态的标志；D是固体、浓度视为常数、故C项不能作为达到平衡状态的标志；反应进行的方向都是逆反应、故D项不能作为达到平衡状态的标志。答案A4.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.图中的逆反应为H2(g)I2(g)%&2HI(g)D.图中当c(HI)3.16 molL1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0.2 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 molL1CSO2、SO3均为0.15 molL1DSO3为0.4 molL1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)0.4 molL1；若反应向左进行到底、则有：c(SO2)0.4 molL1、c(O2)0.2 molL1、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0c(SO2)0.4 molL1、0c(O2)0.2 molL1、0c(SO3)0.4 molL1、A、D错误；若SO2为0.15 molL1、则转化的SO2的浓度为(0.20.15)molL10.05 mol、此时SO3的浓度为(0.20.05)molL10.25 molL1、C错误。答案B6某温度时、在容积为3 L的密闭容器中、X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析、下列结论错误的是()A该反应的化学方程式为2ZY%&3XB反应开始至2 min末、X的化学反应速率为0.2 molL1s1C该反应是由正、逆反应同时开始的、最终建立平衡D若增加或减少X的物质的量、化学反应速率一定会发生明显的变化解析从图中横、纵坐标及曲线的变化趋势可找到X、Y、Z转化的物质的量之比、即可写出该反应的化学方程式2ZY%&3X、故A项正确；根据化学反应速率的计算公式、可求出X的化学反应速率：v(X)0.001 1 molL1s1、故B项错误；根据题图中曲线均不通过原点、可判断该可逆反应是由正、逆反应同时开始的、故C项正确。因X为气体、改变其物质的量、必然会导致其浓度的改变、因此化学反应速率也会随之改变、故D项正确。答案B7在体积固定的容器中、对于反应A(g)B(g) 3C(g)(正反应为放热反应)、下列叙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 BC D解析同一物质的正、逆反应速率相等、说明已达平衡；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、二者才不会改变、故均正确。答案D8一定条件下、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0.1 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23X和Y的转化率不相等c1的取值范围为0c10.14 molL1A B C 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化学计量数之比为13、所以反应中X和Y必然以13消耗、因为达平衡时X和Y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对应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0.14 molL1、而题设c10、反应又是可逆的、正确。答案D9.将气体A、B置于固定容积为2 L的密闭容器中、发生如下反应：3A(g)B(g)%&2C(g)2D(g)、反应进行到10 s末、达到平衡、测得A的物质的量为1.8 mol、B的物质的量为0.6 mol、C的物质的量为0.8 mol、则：(1)用C表示10 s内反应的平均反应速率为_。(2)反应前A的物质的量浓度是_。(3)10 s末、生成物D的浓度为_。(4)平衡后、若改变下列条件、生成D的速率如何变化(填“增大”“减小”或“不变”)。编号改变的条件生成D的速率降低温度增大A的浓度使用催化剂恒容下充入Ne(不参与体系内的化学反应)解析(1)v(C)0.04 molL1s1。(2)c(A)1.5 molL1。(3)c(D)0.4 molL1。(4)降低温度、反应速率减小；增大反应物浓度、使用催化剂、反应速率增大；恒容条件下充入稀有气体、反应物的浓度不变、反应速率不变。答案(1)0.04 molL1s1(2)1.5 molL1(3)0.4 molL1(4)减小增大增大不变10一定温度下、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_(填字母)。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单位时间内每消耗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解析(1)化学计量数之比等于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)物质的量之比为1：1、不能说明物质的量不再变化、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。答案(1)2(2) molL1min1(3)CE11NO2与SO2混合可发生放热反应：NO2SO2%&SO3NO。在100 下将1 mol NO2与1 mol SO2的混合气体置于绝热(不与外界进行热交换)恒容密闭容器中发生上述反应。(1)SO2的正反应速率随时间变化的趋势如图所示、则下列说法正确的是_(填序号、下同)。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当t1t2时、SO2的平均反应速率：ab段小于bc段D当t1t2时、SO2的消耗量：ab段大于bc段(2)判断此反应达到平衡状态的标志是_。A体系的压强不再发生变化B混合气体的密度不变C混合气体的平均相对分子质量不变D各组分的物质的量浓度不再改变E体系的温度不再发生变化Fv(NO2)正v(NO)逆解析(1)反应达到平衡状态时、反应速率应保持不变、A项错误；随着反应的进行、反应物浓度越来越小、所以反应物浓度：a点大于b点、B项错误；由图可知、ab段的平均反应速率小于bc段、所以t1t2时、SO2的消耗量：ab段小于bc段、C项正确、D项错误。(2)该反应为气体体积不变的放热反应、在绝热的条件下进行、则体系的温度是不断升高的、直至平衡状态。根据上面的分析可知、反应过程中温度升高、体积不变、则体系压强增大、当体系的压强不再发生变化