2020_2021学年新教材高中化学第2章化学键化学反应规律第3节2化学反应的限度课件鲁科版必修2

1、第2课时化学反应的限度 一、可逆反应一、可逆反应 1.1.定义定义: :在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。 2.2.表示方法表示方法: :书写可逆反应的化学方程式时不用书写可逆反应的化学方程式时不用“=”=”号而用号而用“ ”“ ” 号。号。 必备知识必备知识自主学习自主学习 3.3.特点特点 【自主探索自主探索】 ( (情境思考情境思考) )在密闭容器中进行反应在密闭容器中进行反应:2SO:2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3(g)(g)。已知反。已知反 应过程中某一时刻应过程中某一时刻SOSO2 2、

2、O O2 2、SOSO3 3的浓度分别为的浓度分别为0.2 molL0.2 molL-1 -1、 、0.1 molL0.1 molL-1 -1、 、 0.2 molL0.2 molL-1 -1。实验小组同学预测当反应达到某时刻时 。实验小组同学预测当反应达到某时刻时, ,体系中某一物质的体系中某一物质的 浓度浓度( molL( molL-1 -1) )可能存在以下数据 可能存在以下数据: : SOSO2 2O O2 2SOSO3 3 甲组甲组0.40.40.20.2 乙组乙组0.250.25 丙组丙组0.150.150.150.15 丁组丁组0.40.4 哪一组同学的预测合理哪一组同学的预测合

3、理? ? 提示提示: :乙组。该反应为可逆反应乙组。该反应为可逆反应, ,当当SOSO2 2和和O O2 2完全转化为完全转化为SOSO3 3时时, , c(SOc(SO2 2)=c(O)=c(O2 2)=0,c(SO)=0,c(SO3 3)=0.4 mol)=0.4 molL L-1 -1; ;当 当SOSO3 3完全转化为完全转化为SOSO2 2和和O O2 2时时, , c(SOc(SO3 3)=0,c(SO)=0,c(SO2 2)=0.4 mol)=0.4 molL L-1 -1,c(O ,c(O2 2)=0.2 mol)=0.2 molL L-1 -1。根据可逆反应的特点 。根据可逆

4、反应的特点: : 可逆反应不可能进行到底可逆反应不可能进行到底, ,故平衡时故平衡时,0c(SO,0c(SO2 2)0.4 mol)0.4 molL L-1 -1,0c(SO ,0c(SO3 3) 0.4 mol0.4 molL L-1 -1,0c(O ,0c(O2 2)0.2 mol)v v逆 逆。由图可知 。由图可知, t, tm m时时As As 浓度比浓度比t tn n时小时小, ,所以所以t tm m时的逆反应速率小时的逆反应速率小 于于t tn n时的逆反应速率。时的逆反应速率。 答案答案: :acacv v正 正大于 大于v v逆 逆 t tm m时时v v逆 逆小于 小于t t

5、n n时时v v逆 逆,t ,tm m时生成物浓度较低时生成物浓度较低 3 3 O 3 4 O 3 3 O 3 4 O 3 4 O 【典例示范典例示范】 【典例典例】(2020(2020盐城高一检测盐城高一检测) )在在2 L2 L容器中有容器中有3 3种物质进行反应种物质进行反应,X,X、Y Y、Z Z的物的物 质的量随时间的变化曲线如图所示质的量随时间的变化曲线如图所示, ,反应在反应在t t时刻达到平衡。时刻达到平衡。 (1)(1)该反应的化学方程式是该反应的化学方程式是_。 (2)(2)反应起始至反应起始至t t时刻时刻,Y,Y的平均反应速率是的平均反应速率是_。 (3)(3)关于该反

6、应的说法正确的是关于该反应的说法正确的是_。 A.A.到达到达t t时刻该反应已停止时刻该反应已停止 B.B.在在t t时刻之前时刻之前X X的消耗速率大于它的生成速率的消耗速率大于它的生成速率 C.C.在在t t时刻正反应速率等于逆反应速率时刻正反应速率等于逆反应速率 D.D.在在t 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 【解析解析】(1)(1)由图知由图知, ,从从0 0t t时刻时刻,n(X),n(X)减小减小,n(Y),n(Y)增大增大,n(Z),n(Z)增大增大, ,可以确定可以确定X X为为 反应

7、物反应物,Y,Y、Z Z为生成物为生成物,n(X)n(Y)n(Z)=0.81.20.4=231,n(X)n(Y)n(Z)=0.81.20.4=231, 故该反应的化学方程式为故该反应的化学方程式为2X 3Y+Z2X 3Y+Z。 (2)v(Y)=(2)v(Y)= molmolL L-1 -1 minmin-1 -1。 。 (3)(3)化学平衡是一种动态平衡化学平衡是一种动态平衡, ,故故A A错错; ;在在t t时刻之前时刻之前, ,可逆反应尚未达到化学平衡可逆反应尚未达到化学平衡, , 此时此时v v正 正(X)v (X)v逆 逆(X), (X),故故B B对对; ;在在t t时刻时刻, ,可

8、逆反应已达化学平衡可逆反应已达化学平衡, ,此时正、逆反应速此时正、逆反应速 率相等率相等, ,故故C C对对; ;在在t 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 再变化再变化, ,故故D D错。错。 答案答案: :(1)2X 3Y+Z(1)2X 3Y+Z(2)(2) mol molL L-1 -1 minmin-1 -1 (3)BC(3)BC c Yn Y1.2 mol0.6 tVt2 Lt mint 0.6 t 【规律方法规律方法】解答图象题的方法解答图象题的方法 【素养训练素养训练】 氢气是合成氨的重要原料氢气是合成氨的

9、重要原料, ,合成氨反应的化学方程式为合成氨反应的化学方程式为N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) (g) 2NH2NH3 3(g) (g) 。该反应为放热反应且每生成。该反应为放热反应且每生成2 mol NH2 mol NH3 3, ,放出放出92.4 kJ92.4 kJ的热量。的热量。 (1)(1)当合成氨反应达到平衡后当合成氨反应达到平衡后, ,改变某一外界条件改变某一外界条件( (不改变不改变N N2 2、H H2 2和和NHNH3 3的量的量),),反反 应速率与时间的关系如图所示。图中表示反应处于化学平衡状态的时间段应速率与时间的关系如图所示。图中表示反应处于化学平衡状

10、态的时间段(t(t1 1时时 刻后刻后) )为为_。 (2)(2)在一定温度下在一定温度下, ,向一个容积为向一个容积为1 L1 L的容器中通入的容器中通入2 mol2 mol氮气和氮气和8 mol8 mol氢气及固氢气及固 体催化剂体催化剂, ,使之反应。已知平衡时容器内气体的压强为起始时的使之反应。已知平衡时容器内气体的压强为起始时的80%80%。反应达到。反应达到 平衡时平衡时, ,放出热量为放出热量为_(_(填序号填序号) )。 A.A.小于小于92.4 kJ92.4 kJ B.B.等于等于92.4 kJ92.4 kJ C.C.大于大于92.4 kJ92.4 kJ D.D.可能大于或小

11、于或等于可能大于或小于或等于92.4 kJ92.4 kJ (3)(3)下列能证明反应已达化学平衡的标志为下列能证明反应已达化学平衡的标志为_(_(填序号填序号) )。 A.A.压强不变压强不变 B.B.体系的温度不变体系的温度不变 C.NC.N2 2、H H2 2、NHNH3 3的分子数之比为的分子数之比为132132 D.vD.v正 正(N (N2 2)=)= v v正 正(H (H2 2) ) 1 3 【解析解析】(1)v(1)v正 正=v =v逆 逆时 时, ,表明反应处于化学平衡状态表明反应处于化学平衡状态, ,故故t t2 2t t3 3,t,t4 4t t5 5段符合。段符合。 (

12、2)(2)气体的压强为起始的气体的压强为起始的80%,80%,则气体的物质的量也为起始时的则气体的物质的量也为起始时的80%,80%,则减少量则减少量 为为20%,20%,因此因此, ,反应后气体的总物质的量减少反应后气体的总物质的量减少(2 mol+8 mol)(2 mol+8 mol)20%=2 mol20%=2 mol。 N N2 2(g)(g)+ +3H3H2 2(g) (g) 2NH2NH3 3(g)(g) 1 1 3 3 2 2n=2n=2 1 mol 1 mol3 mol3 mol 2 mol2 mol2 mol2 mol 因此反应中有因此反应中有1 mol N1 mol N2

13、2和和3 mol H3 mol H2 2反应生成反应生成2 mol NH2 mol NH3 3, ,则反应放出热量为则反应放出热量为 92.4 kJ92.4 kJ。 (3)(3)因该反应是气体分子数减少且正反应为放热的反应因该反应是气体分子数减少且正反应为放热的反应, ,故压强、温度不变能证故压强、温度不变能证 明反应达到化学平衡明反应达到化学平衡; ;反应达平衡时反应达平衡时,N,N2 2、H H2 2、NHNH3 3的浓度不再变化的浓度不再变化, ,与化学计量与化学计量 数之比无关数之比无关,C,C错误错误;D;D项项v v正 正(N (N2 2) )、v v正 正(H (H2 2) )同

14、方向同方向, ,不能说明反应到达平衡状态。不能说明反应到达平衡状态。 答案答案: :(1)t(1)t2 2t t3 3、t t4 4t t5 5(2)B(2)B(3)AB(3)AB 【课堂小结课堂小结】 【三言两语话重点三言两语话重点】 (1)(1)可逆反应不能进行彻底可逆反应不能进行彻底, ,反应物与产物共存。反应物与产物共存。 (2)(2)反应体系达到平衡状态后各种物质的浓度和百分含量保持不变。反应体系达到平衡状态后各种物质的浓度和百分含量保持不变。 (3)(3)平衡状态的特点平衡状态的特点: :逆、等、定、动、变。逆、等、定、动、变。 课堂检测课堂检测素养达标素养达标 1.(20201.

15、(2020郑州高一检测郑州高一检测) )下列关于化学平衡的说法中下列关于化学平衡的说法中, ,不正确的是不正确的是( () ) A.A.当可逆反应达到平衡时当可逆反应达到平衡时, ,正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零 B.B.当可逆反应达到化学平衡时当可逆反应达到化学平衡时, ,正、逆反应速率一定相等正、逆反应速率一定相等 C.C.当可逆反应达到化学平衡后当可逆反应达到化学平衡后, ,改变某些条件可以使平衡破坏改变某些条件可以使平衡破坏 D.D.当可逆反应达到平衡时当可逆反应达到平衡时, ,尽管正、逆反应都还在进行尽管正、逆反应都还在进行, ,但各物质的浓度保持不但各物质的浓度保持不 变

16、变 【解析解析】选选A A。可逆反应达到平衡时。可逆反应达到平衡时,v(,v(正正)=v()=v(逆逆)0)0。 2.(2.(教材二次开发教材二次开发教材习题改编教材习题改编) )反应反应2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3达到平衡后达到平衡后, ,再向再向 反应容器中充入含氧的同位素反应容器中充入含氧的同位素 O O的氧气的氧气, ,经过一段时间后经过一段时间后 O O存在于存在于 ( () ) A.OA.O2 2B.SOB.SO2 2 C.OC.O2 2和和SOSO2 2D.OD.O2 2、SOSO2 2和和SOSO3 3 【解析解析】选选D D。可逆反应在相同条件下。可

17、逆反应在相同条件下, ,可以向正、逆两个反应方向进行可以向正、逆两个反应方向进行, ,反应体反应体 系中各物质同时存在系中各物质同时存在, ,由于三种物质均含有氧元素由于三种物质均含有氧元素, ,故故 O O可能存在于三种物质中。可能存在于三种物质中。 18 8 18 8 18 8 3.3.一定条件下一定条件下, ,发生如下反应发生如下反应:2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g):2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)。在容积不变的密。在容积不变的密 闭容器中进行闭容器中进行, ,达到化学平衡状态的标志是达到化学平衡状态的标志是( () ) A.A.单位时间内生成单位时间内生成n

18、mol B,n mol B,同时消耗了同时消耗了3n mol C3n mol C B.B.容器内压强不随时间而变化容器内压强不随时间而变化 C.C.混合气体的密度不随时间而变化混合气体的密度不随时间而变化 D.D.单位时间内生成单位时间内生成2n mol A,2n mol A,同时生成同时生成 n mol Dn mol D 【解析解析】选选D D。化学平衡状态的最根本特征是正、逆反应速率相等。化学平衡状态的最根本特征是正、逆反应速率相等, ,但在题目中但在题目中 往往有许多不同的表达方法往往有许多不同的表达方法, ,如单位时间内总物质的量的变化、密度的变化如单位时间内总物质的量的变化、密度的变

19、化 等。解此题时的易错点是忽略此反应是反应前后气体的体积不变的反应等。解此题时的易错点是忽略此反应是反应前后气体的体积不变的反应, ,只要只要 反应一开始反应一开始, ,其气体的总压、总物质的量、密度其气体的总压、总物质的量、密度(= ,(= ,气体的总质量和容器气体的总质量和容器 的容积均不变的容积均不变) )均不随时间变化。对于反应均不随时间变化。对于反应:2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g),:2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g),由于由于 反应中气体体积不变反应中气体体积不变, ,气体的总压、气体的密度气体的总压、气体的密度(、m m、V V均不变均不变) )不变不变,

20、 ,不能说不能说 明达到平衡状态明达到平衡状态; ;单位时间内生成单位时间内生成2n mol A2n mol A则消耗则消耗n mol D,n mol D,同时生成同时生成n mol n mol D,D,则各物质的量不随时间改变而发生变化则各物质的量不随时间改变而发生变化, ,说明已达到平衡状态。说明已达到平衡状态。 m V 4.20204.2020年全球暴发了新型冠状病毒肺炎疫情年全球暴发了新型冠状病毒肺炎疫情, ,疫情期间疫情期间, ,使用使用15%15%的过氧乙酸的过氧乙酸 ( )( )溶液对环境进行消毒溶液对环境进行消毒, ,能够有效消除病菌。已知过氧乙酸能够有效消除病菌。已知过氧乙酸

21、 (CH(CH3 3COOOH)COOOH)由乙酸由乙酸(CH(CH3 3COOH)COOH)与与H H2 2O O2 2反应制得反应制得:CH:CH3 3COOH+HCOOH+H2 2O O2 2 CH CH3 3COOOH+HCOOOH+H2 2O,O, 下列有关说法正确的是下列有关说法正确的是 ( () ) A.A.降低温度可加快该反应速率降低温度可加快该反应速率 B.B.加入合适的催化剂可提高该反应速率加入合适的催化剂可提高该反应速率 C.C.达到平衡时达到平衡时,v(,v(正正)=v()=v(逆逆)=0)=0 D.D.达到平衡时达到平衡时,H,H2 2O O2 2转化率为转化率为10

22、0%100% 【解析解析】选选B B。降低温度。降低温度, ,化学反应速率会减小化学反应速率会减小,A,A错误错误; ;催化剂能够改变反应速催化剂能够改变反应速 率率, ,加入合适的催化剂可提高该反应速率加入合适的催化剂可提高该反应速率,B,B正确正确; ;达到平衡时达到平衡时, ,正逆反应速率相正逆反应速率相 等等, ,但不是等于但不是等于0,0,即即v(v(正正)=v()=v(逆逆)0,C)0,C错误错误; ;该反应为可逆反应该反应为可逆反应, ,达到平衡时达到平衡时H H2 2O O2 2 的转化率不可能为的转化率不可能为100%,D100%,D错误。错误。 5.5.对于可逆反应对于可逆

23、反应:4NH:4NH3 3(g)+5O(g)+5O2 2(g) 4NO(g)+6H(g) 4NO(g)+6H2 2O(g),O(g),下列叙述不能说明该下列叙述不能说明该 反应已达到平衡状态的是反应已达到平衡状态的是( () ) A.A.化学反应速率化学反应速率:4v:4v正 正(O (O2 2)=5v)=5v逆 逆(NO) (NO) B.NHB.NH3 3、O O2 2、NONO、H H2 2O O的分子个数比是的分子个数比是45464546 C.C.单位时间内生成单位时间内生成4 mol NO4 mol NO的同时消耗的同时消耗6 mol H6 mol H2 2O O D.D.反应混合物中

24、反应混合物中NHNH3 3的体积分数不再改变的体积分数不再改变 【解析解析】选选B B。根据用不同的物质表示同一反应时的速率关系。根据用不同的物质表示同一反应时的速率关系, ,可知可知 v v逆 逆 (O(O2 2)=v)=v逆 逆(NO), (NO),代入代入A A项中表达式可知项中表达式可知v v正 正(O (O2 2)=v)=v逆 逆(O (O2 2),),即正、逆反应速率相等即正、逆反应速率相等, ,说说 明反应已达到平衡状态。达到平衡状态时四种物质的分子个数比不一定是明反应已达到平衡状态。达到平衡状态时四种物质的分子个数比不一定是 4546,B4546,B项不能说明反应已达到平衡状态

25、。项不能说明反应已达到平衡状态。C C项项, ,单位时间内生成单位时间内生成4 mol NO4 mol NO 的同时生成的同时生成6 mol H6 mol H2 2O,O,若此时消耗若此时消耗6 mol H6 mol H2 2O,O,则正、逆反应速率相等则正、逆反应速率相等, ,说明反应说明反应 已达到平衡状态。已达到平衡状态。D D项项, ,若反应混合物中各组分的体积分数一定若反应混合物中各组分的体积分数一定, ,则说明反应已则说明反应已 达到平衡状态。达到平衡状态。 4 5 6.(20206.(2020大同高一检测大同高一检测) )合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义。合成氨工业对国

26、民经济和社会发展具有重要意义。 对于密闭容器中的反应对于密闭容器中的反应:N:N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g),(g),在在673 K673 K、30 MPa30 MPa 下下,n(NH,n(NH3 3) )和和n(Hn(H2 2) )随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是 ( () ) A.A.点点a a的正反应速率比点的正反应速率比点b b的小的小 B.B.点点c c处反应达到平衡处反应达到平衡 C.C.点点d(td(t1 1时刻时刻) )和点和点e(te(t2 2时刻时刻) )处处n(Nn(N2

27、2) )不一样不一样 D.D.点点e e处反应达到平衡处反应达到平衡 【解析解析】选选D D。由图可知。由图可知,a,a点时点时n(Hn(H2 2) )比比b b点大点大, ,即反应物浓度大即反应物浓度大, ,所以所以a a点的正反点的正反 应速率大于应速率大于b b点点,A,A项错误项错误, ,虽然虽然c c点时点时n(Hn(H2 2)=n(NH)=n(NH3 3),),但二者的物质的量仍在随时但二者的物质的量仍在随时 间发生变化间发生变化, ,故故c c点并没达到平衡点并没达到平衡,B,B项错误项错误; ;由于在由于在t t1 1、t t2 2时时,n(H,n(H2 2) )、n(NHn(

28、NH3 3) )不再不再 随时间发生变化随时间发生变化, ,表明反应已达到平衡表明反应已达到平衡, ,故故d d、e e两点处两点处n(Nn(N2 2) )相等相等,C,C项错误项错误,D,D项正项正 确。确。 7.(20207.(2020榆林高一检测榆林高一检测) )在在2 L2 L密闭容器中密闭容器中,800 ,800 时反应时反应2NO(g)+O2NO(g)+O2 2(g) (g) 2NO2NO2 2(g)(g)体系中体系中,n(NO),n(NO)随时间的变化如下表随时间的变化如下表: : 时间时间/s/s0 01 12 23 34 45 5 n(NO)/moln(NO)/mol0.02

29、00.0200.0100.0100.0080.0080.0070.0070.0070.0070.0070.007 (1)(1)上述反应上述反应_(_(填填“是是”或或“不是不是”) )可逆反应。可逆反应。 (2)(2)如图所示如图所示, ,表示表示NONO2 2变化曲线的是变化曲线的是_。用。用O O2 2表示从表示从0 02 s2 s内该反应的内该反应的 平均速率平均速率v=_v=_。 (3)(3)能说明该反应已达到平衡状态的是能说明该反应已达到平衡状态的是_(_(填序号填序号) )。 A.v(NOA.v(NO2 2)=2v(O)=2v(O2 2) ) B.B.容器内压强保持不变容器内压强保

30、持不变 C.vC.v逆 逆(NO)=2v (NO)=2v正 正(O (O2 2) ) D.D.容器内密度保持不变容器内密度保持不变 【解析解析】(1)(1)该反应是可逆反应。该反应是可逆反应。 (2)(2)由平衡体系由平衡体系2NO(g)+O2NO(g)+O2 2(g) 2NO(g) 2NO2 2(g)(g)知知,NO,NO2 2为生成物为生成物, ,平衡时平衡时 n(NOn(NO2 2)=n(NO)=0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol,)=n(NO)=0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol, c(NOc(NO2 2)= =0.006 5 mol)=

31、 =0.006 5 molL L-1 -1 故表示故表示NONO2 2变化曲线的为变化曲线的为b b。 0 02 s2 s内内,v(NO)= ,v(NO)= 则则v(Ov(O2 2)= v(NO)=0.001 5 mol)= v(NO)=0.001 5 molL L-1 -1 s s-1 -1。 。 1 2 0.013 mol 2 L 11 c NOn NO0.020 mol0.008 mol 0.003 mol Ls , tVt2 L2 s (3)A(3)A项中未指明正、逆反应速率项中未指明正、逆反应速率, ,故无法说明该反应是否达到平衡状态故无法说明该反应是否达到平衡状态; ;由于该由于该

32、 反应是反应前后气体体积不相等的反应反应是反应前后气体体积不相等的反应, ,当容器内压强保持不变时当容器内压强保持不变时, ,说明该反应说明该反应 已达到平衡状态已达到平衡状态, ,故故B B项正确项正确;C;C项中说明正、逆反应速率相等项中说明正、逆反应速率相等, ,故说明该反应已故说明该反应已 达到平衡状态达到平衡状态; ;由于气体总质量不变由于气体总质量不变, ,气体总体积也不变气体总体积也不变, ,因此因此, ,无论该反应是否无论该反应是否 达到平衡达到平衡, ,容器内密度保持不变容器内密度保持不变, ,故故D D项无法说明该反应是否达到平衡状态。项无法说明该反应是否达到平衡状态。 答

33、案答案: :(1)(1)是是(2)b(2)b0.001 5 mol0.001 5 molL L-1 -1 s s-1 -1 (3)BC(3)BC 【素养新思维素养新思维】 8.8.某化学实验小组同学设计如图所示装置某化学实验小组同学设计如图所示装置, ,烧瓶烧瓶A A、B B中装有相同浓度的中装有相同浓度的NONO2 2和和 N N2 2O O4 4的混合气体的混合气体, ,中间用止水夹中间用止水夹K K夹紧夹紧, ,烧杯甲中盛放烧杯甲中盛放100 mL 6 molL100 mL 6 molL-1 -1的盐酸 的盐酸, , 烧杯乙中盛放烧杯乙中盛放100 mL100 mL的冷水的冷水, ,两烧杯液体温度相同。现向烧杯甲的溶液中放入两烧杯液体温度相同。现向烧杯甲的溶液中放入 25 g NaOH25 g NaOH固体固体, ,同时向烧杯乙中放入同时向烧杯乙中放入