高中化学必修2学案：第2课时化学反应的限度

第2课时化学反应的限度

［核心素养发展目标］1.了解可逆反应的含义及特点，知道可逆反应在一定条件下能达到化学

平衡，树立化学平衡的观念。2.理解化学平衡的特征及标志，知道条件改变时化学平衡会发

生移动，进一步培养“变化观念与平衡思想”。

—%可逆反应

r知识梳理j

i.定义

在相同条件下同时向山里两个方向进行的反应。

2.表示方法

书写可逆反应的化学方程式时，用“"代替“="，如氢气和氮气反应的化学方程式:

NTIOTT高温、高压CZTT

用+3出催化剂2NH3。

3.特点

(1)“双向性”：同时向正、逆两个方向进行。

(2)“双同性”：正、逆反应是在相同条件下同时进行。

(3)“共存性”：反应物和生成物同时存在，反应物丕熊全部转化为生成物。

r判断正误」

(1)对任何化学反应，只要一种反应物过量，就可以将另一种反应物完全转化为生成物(X)

提示有些反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物。

(2)对反应：2Ag+Br2山=2AgBr和2AgBr^=2Ag+Br2，两个反应过程为可逆反应(X)

提示可逆反应必须是在相同条件下同时进行的，这两个反应条件不同，不为可逆反应。

(3)将2moiS02和ImolCh在一定条件下充分反应，反应后体系中只存在2moiSC)3(><)

提示S02和的反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，故反应后的体系中同时

存在SO2、02和S03。

(4)工业上用CO和Fe2O3冶炼铁，可以调控CO的量，将CO完全转化为CCh从而杜绝污染(X)

提示CO和Fe2O3反应生成Fe和C02的反应为可逆反应，CO不能完全生成CO?。

r理解应用」

1.某班同学在探究S02和。2在一定条件下反应时，发现无论。2的量再足量，S02都不能完

全转化为S03,其"(S03)随时间变化如下图所示。

W（SO3）

Ot

已知信息：一定条件下在密闭容器中充入S02和18。2,反应一段时间，核素18。存在于S02、

02和S03中。

(1)试分析下列观点哪个正确，并对错误观点作出解释。

观点1只有部分SO2和O2发生反应

观点2SO2和02全部转化为so3后，部分又分解为so2

观点3SO2和。2生成SO3的同时，SO3又分解生成了SO2和

提示观点3正确，观点1、观点2错误。

如果观点1正确，据信息，在SO2、。2和SCh的混合体系中，SO2分子中则不存在示踪核素18。。

如果观点2正确，则”(S03)随时间的变化图像应为先增加到最大然后减小到一定值，即：

⑵据以上信息，说明S02和02在一定条件下生成S0.3的反应有什么特点？

提示说明SO2和02生成S03的反应是不彻底的，是可逆反应。

2.利用以下试剂，怎么证明KI和FeC13在溶液中反应为可逆反应？并说明理由。(可选试剂:

O.OlmolirKI溶液、OOlmoLL-iFeCb溶液、OlmolAKSCN溶液、淀粉溶液)

提示向2mL0.01mol1一।KI溶液中加入1mL0.01mol』rFeCL溶液，再滴加几滴

0.1mol-L1KSCN溶液，溶液呈红色，则证明KI和FeCb反应为可逆反应。据反应原理2Fe3‘

+2r=h+2Fe2+,如不是可逆反应，当KI溶液过量时，Fe3+应反应完全，加入KSCN,则

不会出现红色现象，现在溶液变红色，说明即使KI过量时，Fe3+依然有剩余，因此该反应应

为可逆反应。

\跟踪强化」

1.下列反应体系中，不属于可逆反应的是()

A.二氧化硫催化氧化生成三氧化硫

B.氯气和水反应

C.工业合成氨

D.水电解生成H2和。2与H2在。2中燃烧生成HzO

［答案］D

点燃

［解析］2H2。：2H2t+O2t和2H2+O22H2。的反应条件不同，不属于可逆反应。

2.反应C0（g）+H20（g）高温CCh（g）+H2（g）,达到平衡后，再向反应容器中充入含出。的

一氧化碳，经过一段时间后，18。存在于（）

A.COB.H2O

C.CO2COD.COH20C02

［答案］D

［解析］含18。的一氧化碳正向和H2。反应生成含的二氧化碳，同时含18。的二氧化碳

又逆向和H2反应生成了一氧化碳和水，故最终CO、氏0和CO2中都含有了也0。

3.反应H2（g）+L（g）2HI（g）为可逆反应，在一定条件下，向密闭容器中充入lmolH2和3moi

的I2蒸气，充分反应后，该容器内（）

A.Imolbh已耗尽B.3moi卜已耗尽

C.HI的物质的量为2moiD.HI的物质的量少于2moi

［答案］D

［解析］该反应为可逆反应，即使12蒸气过量，H2也不可能完全转化生成HI,故HI的物质

的量少于2mo1。

4.（2018•厦门一中期中）下列反应不属于可逆反应的是（）

A.工业上利用氮气和氢气合成氨气

B.2NaHCO3=^Na2CO3+H2O+CO2t和Na2CO3+H20+CO2=2NaHCO3

C.密闭容器中的二氧化氮和四氧化二氮在一定压强下可以相互转化

D.密闭容器中的二氧化硫和氧气在一定条件下可以生成三氧化硫，同时三氧化硫又可以分

解为二氧化硫和氧气

［答案］B

［解析］在相同条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应是可逆反应。工

业上利用氮气和氢气合成氨气是可逆反应，A项不符合题意；密闭容器中的二氧化氮和四氧

化二氮在一定压强下可以相互转化，是可逆反应，C项不符合题意；密闭容器中的二氧化硫

和氧气在一定条件下可以生成三氧化硫，同时三氧化硫又可以分解为二氧化硫和氧气，是可

逆反应，D项不符合题意。

二、化学平衡

r知识梳理j

1.化学平衡的概念

在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生

变化，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。

2.化学平衡状态的建立过程

物质浓度反应过程反应速率

化学平衡建立过程中化学反应速率的变化图像如下图所示。

3.化学平衡特征

口|逆：可逆反杳~|

河—|动：昵="逆去0,因此是动态平衡|

4---1等：

四定：各个组分的一度保持一定］

T变：条件改变，平衡会被破坏而建立新的平衡|

r判断正误」

(1)可逆反应达到平衡时，各组分的浓度都相同(X)

提示可逆反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，并不一定相等。

(2)可逆反应达到平衡时，反应就停止了(X)

提示可逆反应达到平衡时，正、逆反应仍在继续进行，只不过正反应速率和逆反应速率相

等而已。

(3)在一定条件下，当反应2sO2(g)+Ch(g)催y2s03(g)达到平衡时，反应混合物中SCh、

。2、S03的物质的量之比一定为2：1：2(X)

提示可逆反应达到平衡时，S02、。2和S03的浓度(物质的量)保持不变，但不一定等于化

学计量数之比。

(4)当一个可逆反应达到化学平衡状态，其根本原因是u正虱，)

提示化学平衡是一种动态平衡，其本质就是。正和。境相等。

(5)一定条件下发生的可逆反应，当各物质的物质的量或物质的量分数不再变化时，该可逆反

应一定达到化学平衡状态(J)

提示当可逆反应达到平衡时，。正=。迄，则各组分的物质的量或物质的量分数一定不再发

生变化。

r理解应用」

1.对于可逆反应，2so2+O22so3，在一定温度下，将2amolSC)2(g)和amolC)2(g)通

入一定体积的密闭容器中，其反应速率与时间关系如图所示。

⑴反应开始时，01H最大，。逆=0,原因是什么？

提示反应开始时，反应物SO2和02浓度最大，故。正最大，生成物S03浓度为0,故。比

=0。

(2)反应进行中，正、逆反应速率如何变化，原因是什么？

提示随着反应进行，SC)2和。2浓度逐渐减小，SO3浓度逐渐增大，所以。正逐渐减小，Vit

逐渐增大。

(3)在h时间后，和。逆'有何关系？SO2、02、SO3的浓度如何变化？

提不在台时刻后，VJ'和。法'相等，反应体系中的SC)2、。2、SO3的浓度保持不变。

(4)当SO2、。2、SO3浓度之比为2：1：2时;该反应一定达到化学平衡状态了吗？

提示不一定，只有当。'正=。'反应物及生成物各组分的浓度不再变化时，才达到化学

平衡状态。

(5)判断化学反应达到平衡状态的核心依据是什么？

提示判断化学平衡状态的核心依据为。正=。展，宏观特征为各组分的浓度保持不变。

2.一定温度下，可逆反应：2NO2(g)△2NO(g)+Ch(g)在容积恒定的密闭容器中反应，

达到平衡状态的标志是(填序号)。

①单位时间内生成"molCh，同时生成2"molNCh

②单位时间内生成nmolO2,同时生成2nmolNO

③用NO2>NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2：2：1

④混合气体的密度不再改变

⑤混合气体的颜色不再改变

⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变

⑦NO2的物质的量分数不再改变

⑧混合气体总物质的量不再变化

［答案］①⑤⑥⑦⑧

■归纳总结・

判断可逆反应达到平衡的标志

(1)微观标志(本质)：同一物质。亚(X)=o速(X),不同物质。式X)：。虱Y)=化学计量数之比。

⑵宏观标志：“变量”“不变”的状态

如各组分的浓度、物质的量、物质的量分数、气体体积分数等，“变量”如果不再变化，则

为平衡状态。

r跟踪强化」

i.下列关于化学平衡的说法中，不正确的是()

A.当可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率都为零

B.当可逆反应达到化学平衡时，正、逆反应速率一定相等

C.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

D.当可逆反应达到平衡时，尽管正、逆反应都还在进行，但各物质的浓度保持不变

［答案］A

［解析］可逆反应达到平衡时，Va=V化学平衡应为动态平衡。

2.对于在密闭容器中、一定条件下进行的可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),能说明反应

已达到平衡状态的是()

A.各物质体积分数相等

B.c(NH3)保持不变

C.各物质浓度相等

D.C(NH3):C(N2)：以m)=2：1：3

［答案］B

［解析］平衡时各物质的体积分数、浓度比取决于反应开始时物质的投料比以及反应的程度，

不能用来作为判断是否达到平衡状态的依据，故A、C、D错误；达到化学平衡状态时，正、

逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生改变，故B正确。

3.下列说法中，可以表明反应N2+3H22NH3已达到平衡状态的是()

A.ImolN三N键断裂的同时，有3moiH—H键形成

B.ImolN三N键断裂的同时，有3moiH—H键断裂

C.ImolN三N键断裂的同时，有6moiH—H键形成

D.ImolN三N键断裂的同时，有6moiN—H键形成

［答案］A

［解析］当ImolN三N键断裂的同时，必然有3moiH—H键断裂，而现在有3moiH—H键形

成，故H—H键断裂和形成的量相等，H2的物质的量则不改变，一定为平衡状态，故A正确。

4.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

［答案］B

［解析J开始时，最大，。连为0,随着反应的进行，。正逐渐减小，。过逐渐增大，最终，v

正迄W0,化学反应达到平衡，故化学平衡为动态平衡，故选B。

5.下列叙述能说明反应2A(g)+B(g)2c(g)已达平衡状态的有()

①A、B、C的浓度相等

②单位时间内，消耗amolB,同时生成2amolC

③单位时间内，消耗amolA,同时生成0.5amolB

④外界条件不变时，物质总质量不随时间改变

⑤外界条件不变时，气体总物质的量不再变化

⑥A、B、C分子数之比为2：1：2

A.①②③⑥B.①③④⑤

C.②④⑤D.③⑤

［答案］D

I解析I①和⑥各组分的浓度是否相等及分子数之比与平衡无关；②中B的消耗表示。正，C

的生成也表示。事两者相等不能表明反应达平衡；④中总质量不变不能表明反应达平衡，

因为根据质量守恒定律，不管反应是否达平衡，物质的总质量一直保持不变；而③中表示。

SL—Vit,可表明反应达平衡状态；⑤对于反应前后气体物质的量变化的反应，总分子数不变

可表明反应达平衡状态。

三、化学平衡移动

r知识梳理」

1.化学平衡的移动

化学平衡是在一定条件下建立起来的，当条件改变时,原来的化学平衡将被破坏，并在新的

条件下建立起新的化学平衡。

此过程可以表示为

化学平衡的移动

2.影响化学平衡的因素

(1)温度：其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动;降低温度，平衡向放热

反应的方向移动。

(2)其他因素：除温度外，逖度、压强(有气体参加的可逆反应)等外界条件的改变也可以使化

学平衡发生移动。

r判断正误」

(1)当外界条件改变后，正、逆反应速率都发生改变，则化学平衡一定发生移动(X)

提示化学平衡移动的本质是不同程度地改变了。正和。.，只有条件改变后，。正"。之，化

学平衡才发生移动。

(2)对一个化学平衡体系，当其他条件不变时，温度升高，则化学平衡一定发生移动(J)

提示当其他条件不变时，升高温度，平衡一定会发生移动，因为任何化学反应都伴随着能

量变化，当升高温度，。工和。运则一定发生不同程度变化，故。正羊。造，平衡发生移动。

(3)增大反应物的量，则平衡一定向正向移动(X)

提示若反应物为固体或纯液体，增大反应物的量，平衡不移动。

(4)如果化学平衡向正向移动，则反应物的浓度一定会减小，而生成物的浓度一定增加(X)

提示化学平衡向正向移动，其本质为。上之，但条件改变可能有多种途径，如增大反应

的体积(降低压强)，平衡向正向移动，则反应物及生成物浓度可能都减小。

r理解应用」

1.已知2NCh(g)N2O4(g),正反应方向为放热反应，现将封有NCh和N2O4混合气体的装

(红株色)(无色)

置浸入热水和冷水中，一段时间后，现象如下图所示。

(1)甲、乙、丙三个装置中哪个装置中。(NCh)大？

提示乙中最大，甲中次之，丙中最小，即乙＞甲＞丙。

(2)甲、乙、丙三个装置气体颜色为什么不同？

提示温度升高，原平衡状态被破坏，NCh浓度升高，N2O4浓度降低，故气体颜色变深；温

度降低，原平衡状态也被破坏，NO?浓度降低，N2O4浓度升高，故气体颜色变浅。

(3)对比甲、乙、丙三个装置，升温和降温，可逆反应2NO2(g)N2OMg)的化学平衡怎样移动？

提示升高温度，化学平衡向逆向移动，降低温度，化学平衡向正向移动。

2.已知N2和H2生成NH.3,S02的催化氧化都是正反应方向为放热的可逆反应，研究发现，

降温有利于向生成NH3和S03的方向移动，升温则不利于生成NH3和SO3o

(1)结合以上信息，你认为温度对化学平衡影响的规律是什么？

提示升温，化学平衡向吸热的方向移动，降温，化学平衡向放热的方向移动。

（2）已知催化剂能同等程度地影响正、逆反应速率，不会使平衡发生移动，但实际生产中以上

两个反应都是在高温下、而且加入催化剂的条件下进行，主要考虑的因素是什么？

提示在工业生产中，既需要考虑反应的限度（平衡），又需要考虑反应速率，虽然低温下有

利于生成更多N%和S03,但反应速率太低，不经济，因此工业用高温、催化剂提高反应速

率，使之单位时间内生产出更多的产品。

-归纳总结

外界条件对平衡影响的本质理解

改变

原平衡条件新

"正二。4不同程度改心匹也邈回1的

化

学

变i/正Kt/逆।--------1।------------1平

L］/正V，.卜”逆向移动P衡

r跟踪强化」

1.（2019•石家庄高一检测）可逆反应2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）正在逆向进行时，正反应速

率和逆反应速率的大小是（）

A