6.2.2化学反应的限度与控制（讲义）（原卷版）高一化学思维课堂（人教版2019）

第六章第二节第2课时化学反应的限度第六章第二节第2课时化学反应的限度学习目标：学习目标：1.了解可逆反应；2.理解化学平衡状态和学会平衡状态的判断；3.了解控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用。可逆反应可逆反应知识整理知识整理1．可逆反应的定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应【要点诠释】不管反应方程式如何书写，向右方向进行的反应叫正反应，向左方向进行的反应叫逆反应。一个可逆反应是2个反应组成的体系，含有2个反应速率：v(正)和v(逆)来表示各相应反应的快慢程度，v(正)与v(逆)既相互联系又各自独立。2．可逆反应的特点：（1）反应不能进行到底（2）在一定条件下反应物与生成物同时存在（3）由正反应和逆反应2个反应组成，正、逆反应方向同时进行，分别用v(正)和v(逆)来衡量各自反应进行的快慢。（4）若条件保持一定，最终都会建立一个化学平衡状态。3．可逆反应的表示方法：可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“=”号。化学平衡化学平衡知识整理知识整理1．化学平衡的建立（1）浓度对速率的影响的角度对于可逆反应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浓度速率变化v正、v逆关系反应开始反应物浓度最大v正最大v正＞v逆生成物浓度为0v逆为0反应进行中反应物浓度逐渐减小v正逐渐减小v正＞v逆生成物浓度逐渐增大v逆增大反应一段时间(t1)后反应物浓度不再改变v正不变v正＝v逆≠0生成物浓度不再改变v逆不变（2）利用速率—时间(v­t)图像分析化学反应速率和化学平衡图表图像题是化学试题中的一类特殊题型，其特点为图表图像是题目的主要组成部分，把所要考査的化学知识附于图表或图像上，具有简明、直观、形象的特点。该类试题分析方法如下：看图表①看面：弄清图表中横、列或图像中横、纵坐标所表示的含义。②看线：弄清图表中数据变化趋势或图像中线的走向和变化趋势。③看点：弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等。④看辅助线：作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。⑤看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化算数据根据图表中的数据或图像中的数据，先确定一些比较容易计算的数据，以完善图表图像信息想规律如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系，外界条件的改变对化学反应速率的影响规律以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、逆反应速率的影响规律等作判断利用有关规律，结合图表图像，通过对比分析，作出正确判断2．化学平衡状态的概念：在一定条件下，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，称之为化学平衡状态，简称化学平衡【要点诠释】=1\*GB3①化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大限度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率=2\*GB3②对于可逆反应来说，当处于化学平衡状态时，转化率、产率达到了最大限度3．化学平衡状态的特征（1）逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应（2）等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即：v正＝v逆≠0(实质)（3）动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡（4）定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定（5）变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动典型例题典型例题1．下列关于化学平衡状态的说法中正确的是()A．改变外界条件不能改变化学平衡状态B．当某反应在一定条件下反应物转化率保持不变时即达到了化学平衡状态C．当某反应体系中气体的压强不再改变时，该反应一定达到平衡状态D．当某反应达到平衡状态时，反应物和生成物的浓度一定相等2．(选自苏教版新教材P9)对于二氧化硫与氧气化合生成三氧化硫的反应，下列说法中错误的是()A．降低温度会使反应速率减小B．使用合适的催化剂能使反应速率增大C．达到平衡状态时，仍有SO2与O2反应生成SO3D．增大压强能使SO2完全转化为SO33．(选自鲁科版新教材P63)在一定条件下，对于密闭容器中进行的反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，下列说法中，能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是()A．反应混合物中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2∶1∶2B．消耗SO2的速率与生成SO3的速率相等C．反应混合物中SO2、O2、SO3的百分组成不再改变D．生成O2的速率与生成SO3的速率相等4．某温度时，在一个2L的密闭容器中，A、B、C三种气体物质的量浓度随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白：(1)该反应的化学方程式为________________。(2)从开始至2min，B的平均反应速率为________；平衡时，C的浓度为__________，A的转化率为__________。(3)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是__________(填字母)。A．A、B、C的物质的量之比为3∶1∶3B．相同时间内消耗3molA，同时生成3molCC．相同时间内消耗3nmolA，同时消耗nmolBD．混合气体的总质量不随时间的变化而变化E．B的体积分数不再发生变化化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断知识整理知识整理1．任何情况下均可作为标志的是：（1）v(正)=v(逆)【要点诠释】v(正)=v(逆)在一个反应中，其含义是指对某一物质而言v(生)=v(消)，必须包含两个方向的速率（即正反应速率和逆反应速率）；同一物质，速率相等，不同物质，速率之比等于化学计量数之比。（2）各组分浓度(百分含量、物质的量、质量)不随时间变化2．在一定条件下可作为标志的是：（1）对于有色物质参加或生成的可逆反应体系，颜色不再变化。（2）对于反应前后气体体积变化的反应来说，气体的总的物质的量、平均相对分子质量保持不变，以及恒压下体积不再改变，恒容下压强不再改变，都可以成为判断平衡状态的标志。3．不能作为判断标志的是：（1）各物质的物质的量或浓度变化或反应速率之比=化学计量数之比。（2）有气态物质参加或生成的反应，若反应前后气体的体积变化为0，则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容)（3）对于均为气体参加或生成的体系，恒容时密度不发生变化。4．反应类型分析（如下表所示）对于密闭容器中的反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，根据对化学平衡状态概念的理解，判断下列各情况是否达到平衡。可能的情况举例是否已达平衡混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v(正)=v(逆)平衡在单位时间内消耗了nmolB，同时生成pmolC不一定平衡v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q不一定平衡在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD不一定平衡压强压强不再变化，当m+n≠p+q平衡压强不再变化，当m+n=p+q不一定平衡混合气体的平均相对分子质量（）一定，当m+n≠p+q平衡一定，当m+n=p+q不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系温度一定平衡气体的密度密度一定不一定平衡颜色反应体系内有色物质的颜色不变，即有色物质的浓度不变平衡典型例题典型例题1．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是()A．C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，反应体系中相同时间内，生成H—H键的数目与断开H—O键的数目之比为1∶2B．2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，混合气体的总物质的量不再改变C．CaCO3(s)CO2(g)＋CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变D．N2(g)＋3H2(g)2NH3，反应体系中，v正(N2)＝eq\f(1,2)v逆(NH3)2．在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦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NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡状态的是____________。(6)能说明5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)达到平衡状态的是________________。3．[双选]某温度下，在2L恒容密闭容器中投入一定量的A、B发生反应：3A(g)＋bB(g)cC(g)，12s时生成C的物质的量为0.8mol(过程如图)。下列说法中正确的是()A．2s时，用A表示的反应速率为0.15mol·L－1·s－1B．图中交点时A的消耗速率等于A的生成速率C．b∶c＝1∶2D．12s时容器内的压强为起始时的eq\f(9,13)4．利用CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)可消除NO2的污染。在1L的密闭容器中，控制不同温度，分别加入0.50molCH4(g)和1.20molNO2(g)进行上述反应，测得n(CH4)随时间变化的实验数据如表。下列说法正确的是()组别温度时间/minn/mol010204050①T1n(CH4)0.500.350.250.100.10②T2n(CH4)0.500.300.180.15A.0～10min内，CH4的反应速率：①＞②B．由实验数据可知：T1＞T2C．40min时，实验②中反应已达平衡状态D．实验①中，0～20min内，v(CH4)＝0.025mol·L－1·min－1分层练习分层练习基础性——强调基础扎实1．下列有关化学反应速率和限度的说法中，不正确的是()A．实验室用H2O2分解制O2，加入MnO2作催化剂后，反应速率明显加快B．2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3反应中，SO2的转化率能达到100%C．日常生活中用冰箱冷藏食物可降低食物变质的反应速率D．可逆反应在一定条件下达到化学反应限度时正反应速率和逆反应速率相等2．一定条件下的某可逆反应，其正反应速率v(正)和逆反应速率v(逆)随时间变化的曲线如图所示，下列有关说法正确的是()A．t1时刻，反应逆向进行B．t2时刻，v(正)>v(逆)C．t3时刻，达到反应进行的限度D．t4时刻，反应还没达到平衡状态3．一定温度下在容积不变的密闭容器中进行如下可逆反应：SiF4(g)＋2H2O(g)SiO2(s)＋4HF(g)，下列能表明该反应已达到化学平衡状态的是()①v正(SiF4)＝4v逆(HF)②HF的体积分数不再变化③容器内气体压强不再变化④混合气体的密度保持不变⑤4molO—H键断裂的同时，有2molH—F键断裂A．①②③④ B．②③④C．②⑤ D．③④⑤4．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(g)＋SO2(g)NO(g)＋SO3(g)，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．反应后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综合性——强调融会贯通5．[双选]一定温度下，在容积为1L的密闭容器中进行某一反应，容器内M、N两种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是()A．该反应的化学方程式为2N(g)M(g)B．t1～t2时间内，v(N)＝eq\f(1,t2－t1)mol·L－1·min－1C．t2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态D．平衡时，物质N的转化率为75%6．180℃时将0.5molH2和1molCO2通入1L的恒容密闭容器中，反应生成甲醇蒸气(CH3OH)和某无机产物，测得各物质的物质的量随时间的部分变化如图所示，下列说法错误的是()A．该反应的化学方程式：CO2＋3H2CH3OH＋H2OB．当容器内混合气体压强不再变化时，表明反应已经达到平衡状态C．在0～3min内用H2表示的平均化学反应速率为0.1mol·L－1·min－1D．在3～10min内，反应仍未达到平衡状态7．在2L密闭容器中进行反应：aX(s)＋bY(g)cP(g)＋dQ(g)，式中a、b、c、d为化学计量数。在0～3min内，各物质的物质的量(单位为mol)的变化如下表所示：物质时间XYPQ起始0.51.01.52min末0.72.70.83min末2.7已知2min内v(Q)＝0.075mol·L－1·min－1，v(P)∶v(Y)＝2∶5。(1)试确定以下物质的相关量：起始时n(Y)＝________，2min末时n(Q)＝。(2)上述反应的化学方程式为_________________________________________________。(3)用Y表示2min内的反应速率为____________________。2min末，Q在混合气体中的体积分数为______________。(4)在保持温度和容积不变的情况下，下列关于上述反应的叙述不正确的是________。a．2min内用X表示的反应速率为0.05mol·L－1·min－1b．向容器内充入稀有气体Ar(不参与反应)，会导致体系压强增大，反应速率加快c．随着反应的进行，混合气体的平均相对分子质量不再改变即说明反应已达到平衡状态d．随着反应的进行，混合气体的密度不再改变即说明反应已达到平衡状态e．随着反应的进行，混合气体的压强不再改变即说明反应已达到平衡状态8．一定条件下，恒容密闭容器中发生某可逆反应，A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间的变化如图所示。请回答下列问题：(1)此反应的化学方程式为_______________________________________________。(2)反应从开始至4min末，用A表示的平均反应速率为________________。(3)t2的值________8(填“大于”“等于”或“小于”)，其原因是__________________。(4)某同学经分析得出如下结论，其中正确的是______(填序号)。①该反应在t1时刻达到了反应限度②保持条件不变，延续足够长的时间，容器中将可能不存在A物质③该反应达到了反应限度后物质B的质量将保持不变④改变反应条件将可能改变反应的限度9．固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体。工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图中曲线Ⅱ所示。a、b、c、d、e括号内数据表示坐标。(1)a～b、b～c、c～d、d～e四段中，平均反应速率最大的是__________，该时间段内CO2的平均反应速率是__________。(2)若在反应中加入了催化剂，则反应过程将变为图中的曲线__________(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。(3)平衡时CO2的转化率是____________；反应前后容器内的压强之比是____________。1.（2023·江苏淮安高一阶段检测）下列关于化学反应的限度的说法不正确的是（）A.任何可逆反应都有一定的限度B.有一定限度的化学反应，都是可逆反应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2.一定条件下，对于在恒容密闭容器中进行的反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g），下列说法能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是（）A.正、逆反应速率都等于零B.SO2、O2、SO3的浓度相等C.SO2、O2、SO3在容器中共存D.SO2、O2、SO3的浓度不再变化3.（2023·吉林长春高一期中）在恒温恒压的某密闭容器中加入WO3和H2进行反应WO3(s)+3H2(g)W(s)+3H2O(g)，下列说法不正确的是（）A.W(s)的质量不变可以说明反应达到平衡B.H2(g)的体积分数不再变化不可以说明反应达到平衡C.气体的平均摩尔质量恒定可以说明反应达到平衡D.气体的密度恒定可以说明反应达到平衡4.制水煤气的反应为C（s）+H2O(g)CO(g)+H2(g)，现将一定量的原料充入一个容积不变的真空密闭容器中，在恒定温度下使其发生反应，不能说明该反应达到化学平衡状态的是（）A.CO与H2的物质的量之比不变B.H2的体积分数不再发生变化C.混合气体压强保持不变D.混合气体的密度不变5.下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是（）A.H2(g)+Br2(g)2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变B.2NO2(g)N2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变C.CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变D.N2(g)+3H2(g)3NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶16.（2023·浙江9+1联盟高一期中）某温度下，在1L恒容真空密闭容器中充入5.0mol块状X，发生反应：2X（s）Y（g）+2Z（g），测得如下数据，下列说法不正确的是（）时间段/s产物Z的平均生成速率/[mol/（L·s）]0~200.100~400.0750~600.05A.第10秒时，Y的浓度小于0.50mol/LB.第30秒时，Z的体积分数约为66.7%C.将块状X改为粉末状，化学反应速率加快D.容器内压强不再变化时，达到化学反应的限度7.（2023·浙江七彩阳光高一期中）将5molH2O（g）和1molCH4混合气体通入2L容积恒定的密闭容器中，在一定条件下发生如下反应：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）维持容器内温度不变，10min末测定CH4的浓度为0.2mol/L，下列说法正确的是（）A.从反应开始到10minH2的生成速率v（H2）=0.18mol/（L·min）B.若单位时间内消耗amolCH4，同时产生3amolH2，则表明该反应达到化学平衡状态C.反应达到平衡后充入少量氦气，压强增大，化学反应速率增大D.当容器内混合气体的平均相对分子质量保持不变，则表明该反应达到化学平衡状态8.其他条件不变时，下列措施中能减慢化学反应速率的是（）A.用煤粉代替煤块燃烧B.食物存放在冰箱里C.滴入少量FeCl3溶液催化H2O2分解D.用1mol/LH2SO4代替0.1mol/LH2SO4与锌粒反应9.（2023·浙江杭州高一期中）化学反应速率和限度的研究对日常生活和工业生产有着重要意义。下列有关说法不正确的是（）A.向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺B.我国西周时期已发明用“酒曲”酿酒，原理是利用催化剂改变反应速率C.高炉炼铁中，CO和Fe2O3充分接触反应，可以全部转化为CO2和FeD.有气体参与的反应，其他条件相同时，增大压强（减小容器容积）相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大10.（2023·浙江台州山海协作体高一期中）某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）反应速率随时间变化关系如图所示。下列说法正确的是（）A.t1时，2v正（O2）>v逆（SO2）B.t2时，反应达到最大限度，反应已经停止C.温度升高可使化学反应速率加快，所以实际生产中温度越高越好D.容器中充入氦气增大压强，可以加快该反应的化学反应速率11.在一定温度下，可逆反应2NO22NO+O2在体积固定的密闭容器中进行，反应达到平衡状态的标志是（）①单位时间内生成nmolO2，同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2，同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1④混合气体的密度不再改变⑤混合气体的颜色不再改变A.①⑤ B.①③⑤ C.②④ D.以上全部12.（2023·浙江衢州高一期中）在一体积固定的密闭容器中加入反应物A、B，发生如下反应A（g）+2B（g）3C（g）。反应过程中的部分数据如下表所示。下列说法正确的是（）时间/min

浓度/（mol/L）c（A）c（B）c（C）01.01.2020.840.660.9A.在0~2min内，B的反应速率为0.1mol/（L·min）B.2min时，C的物质的量浓度为0.4mol/LC.该反应恰好在4min时达到平衡状态，此时A的转化率为30%D.在4~6min内，容器内气体分子的总物质的量不变13.（2023·浙江钱塘联盟高一期中）将1molX和3molY在2L的恒容密闭容器中混合，一定条件下发生反应X(s)+3Y(g)2Z(g)，10min时测得Y的物质的量为1.8mol。下列说法正确的是（）A.第10min时，Y的反应速率为0.06mol/（L·min）B.10min内，X的平均反应速率为0.02mol/（L·min）C.10min时，X的转化率为40%D.当混合气体的密度不再变化时，不能判断反应已达平衡状态14.用CO2、C3H8为原料可制备丙烯（C3H6），反应为CO2（g）+C3H8（g）C3H6（g）+CO（g）+H2O（g）。一定温度下，向2L恒容密闭容器中通入3molCO2、2molC3H8，测得C3H6与H2O的物质的量随时间的变化关系如下表所示，下列说法不正确的是（）t/min0t1t2t3t4n（C3H8）/mol21.410.80.8n（H2O）/mol00.611.21.2A.t3时，该反应达到平衡B.t2=10时，0~10min内用C3H8表示的平均反应速率为0.1mol/（L·min）C.当混合气体的平均相对分子质量不变时，该反应达到平衡D.平衡时与起始时气体的压强之比是31∶2515.（2023·浙江杭州高一期中）CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O是放热反应，反应过程中生成的CO2气体体积（已折算成标准状况）随反应时间变化的情况如图所示，下列说法正确的是（）A.若将块状CaCO3改成粉末状CaCO3，不能增大反应速率B.在O~t1、t1~t2、t2~t3各相同的时间段里收集到气体最多的是t2~t3C.t1~t2主要是因为温度升高使反应速率加快D.t2~t3用CO2的浓度变化表示的平均反应速率为V3−V216.（2023·浙江宁波三锋联盟高一期中）在101kPa、180℃时，将0.5molH2和1.0mol