1、2.3.2 化学反应的限度以及反应条件的控制【典例导悟】【典例1】下列方法中可以证明2HI H2+I2（g）一定达到 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 HI的体积分数与I2的体积分数相等 反应速率v（H2）=v（I2）= v（HI） v（HI）v（H2）v（I2）=211 温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化 温度和体积一定时容器内压强不再变化 条件一定，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 温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化 【思路点拨】解答本题要注意以下三点：（
2、1）要从不同的角度分析正、逆反应速率。（2）反应过程中压强是否发生变化。（3）颜色、密度的变化情况。【自主解答】注意化学平衡状态的实质是正、逆反应速率 相等，要仔细分析各项叙述中的反应速率。中正、逆反应速率不相等，、是相同的，都是指的单向反应速率，故均不正确。平衡时，各物质的浓度或百分含量保持不变，并不一定相等，故不正确。该反应前后气体分子数不变，故压强、相对分子质量、气体密度均不随反应的进行而改变，、均不正确。各气体中只有I2有颜色，反应进行时，随I2的浓度改变，颜色会发生改变，颜色不再改变时，说明已达平衡，故正确。 答案： 【互动探究】若将反应换成：2NO2 N2O4，用题中从 到的叙述，
3、能判断反应达到平衡状态的是哪几项？ 提示：2NO2N2O4是一个反应前后气体体积改变的反应。反应进行过程中，气体分子数会发生变化，故对气体压强、密度、颜色、相对平均分子质量都会产生影响。故均正确。 【变式训练】在一定温度下，反应：2A（s）+2B（g） C（g）+D（g）在恒容容器中进行，不能说明该反应已经达到平衡的是（ ） A.容器内的压强不随时间而变化 B.混合气的密度不再随时间而变化 C.A的质量不再改变 D.平衡混合气体的平均相对分子质量不再改变 【解析】选A。设反应正向进行，则恒容时，A的质量减少，混合气体的压强因反应前后气体分子数不变而不变；密度因气体质量增加而增大；平均相对分子质
4、量因m混增大而n混不变而增加，而反应正向（或逆向）进行时，不变的量不能成为平衡的标志，变化的量则能，A错。 【典例2】下列措施，能使煤炭燃烧更充分，提高热能利用率的是 来源:学科网A.多加煤以使炉火更旺 B.把煤炭做成大煤球 C.把煤中掺和一些黄泥做成蜂窝煤 D.把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧 【规范解答】选D。A项中只会增加煤的用量，不会使煤炭燃烧充分，也不能提高热能的利用率；B、C项无论从煤的粉碎程度，还是空气用量上都比不上D项。 【变式训练】下列措施可以提高燃料的燃烧效率的是（ ） 提高燃料的着火点降低燃料的着火点将固体燃料粉碎将液体燃料雾化将煤气化处理 A.B. C.D. 【解析】选C。
5、燃料的着火点是燃料的固有性质，无法改变，不可行；将固体燃料粉碎，液体燃料雾化或将煤气化都可以增大接触面积，使燃烧更充分。 【学业达标训练】【解析】选A。可逆反应是在相同条件下同时向两个方向进行的化学反应，A项中的反应不是同时向两个方向进行，且两个反应方向的条件不相同。 2.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】选A。平衡状态就是一个反应在该条件下所能达到的最大
6、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，这种状态也会发生改变，B、C、D错误。 3.一定温度下，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 AB B.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 B2 D.单位时间内生成n mol A2同时生成n mol B2 【解析】选C。在一定条件下，判断一个反应已经达到平衡，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
7、AB是正反应。显然v（正）V（逆），没有达到平衡。B选项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，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。 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。 4.（2010广州高一检测）下列各关系式中能说明反应N2+3H22NH3已达平衡状态的是（ ） A.3v正（N2）=v正（
8、H2） B.v正（N2）=v逆（NH3） C.2v正（H2）=3v逆（NH3） D.v正（N2）=3v逆（H2） 【解析】选C。A项中都是正反应速率，无法确定是否达到平衡；B项说明v正（N2）v逆（N2），不是平衡状态；C项中v正（H2）=v逆（H2），处于平衡状态；D项v正（N2） v逆（N2），不是平衡状态。 5.对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是（ ） 来源:学科网ZXXKA.提高反应物的平衡转化率 B.以同样程度改变正逆反应的速率 C.增大正反应速率，降低逆反应速率 D.改变平衡混合物的组成 【解析】选B。催化剂只能同等程度的改变正逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间，但不会改变平衡
9、状态，所以不能改变平衡混合物的组成，也不能提高反应物的转化率。 6.下列反应条件的控制中，不恰当的是（ ） A.为了防止铁生锈，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MnO2 D.为加快H2O2的分解速率，把反应容器放到冷水中冷却 【解析】选D。冷水温度低，会降低反应速率。 7.在一定条件下，容器内 某一反应M、N的物质的量 随反应时间变化的曲线如 图所示，下列表述中正确 的是（ ） A.反应的化学方程式为2M N B.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的浓度是M的浓
10、度的2倍 【解析】选D。由图像知，0t2时间内N的浓度的变化量是 M浓度的变化量的2倍，可得反应的方程式为2NM； t2时刻时体系并未达到平衡，故正反应速率与逆反应速率不相等；t3时刻反应已达到平衡，此时v（正）=v（逆），因此选项A、B、C的说法都是错误的。 8.铁是工业生产的重要物资，也是地壳中的有限资源，自然界中铁矿石主要有赤铁矿（Fe2O3）和磁铁矿（Fe3O4）等，金属铁是在高炉中冶炼的，高炉炼铁除了加入铁矿石外，还需加入焦炭和生成炉渣的石灰石。 （1）请写出下列高炉炼铁中发生反应的化学方程式： 磁铁矿被焦炭还原成铁：_； 部分焦炭在高炉中生成CO： _ ； 赤铁矿被CO还原成铁：
11、_ ； （2）炼铁高炉的高度增加后，铁矿石与CO接触更充分了，但高炉尾气的CO比例并没有减少，原因是： _ 。 【解析】注意Fe2O3与CO的反应为可逆反应，一定条件下， 高温该反应可以达到最大限度。 高温高温答案：（1）Fe3O4+4C=3Fe+4CO 高温C+O2=CO2，CO2+C=2CO 高温（或2C+O2=2CO） Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 （2）该反应已达到了平衡状态（或该反应不能进行到 底，或该反应进程达到了最大限度） 9.（2010郑州高一检测）在一定温度下，发生如下反 应：N2+3H2 2NH3，起始时，充入的N2和H2的物质的 量分别是3.0 mol和6.0 m
12、ol，平衡时生成NH3的物质的量 是2.4 mol。已知容器的容积为5.0 L，试求： （1）H2的转化率。 （2）平衡时混合气体中N2的体积分数。 【素能综合检测】一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分） 1.对可逆反应4NH3（g）+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是（） A.达到化学平衡时，4v正（O2）=5v逆（NO） B.若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3,则反应达到平衡状态 C.达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 D.化学反应速率关系是：2v正（NH3）=3v正（H2O） 【解析】选A。A
13、项，反应达平衡时，v正（O2）与v逆（NO） 之比等于对应物质的化学计量数比；B项，若单位时间内生成x mol NO,同时生成x mol NH3,表明反应到达平衡；C项，增大容器容积，压强减小，各物质的浓度减小，正、逆反应速率均减小；D项，3v正（NH3）=2v正（H2O）。 2.（2010南通高一检测）在一定温度下，可逆反应 X（g）+3Y(g) 2Z(g)达到平衡的标志是（） A.Z的生成速率是X消耗速率的2倍 B.单位时间生成a mol X，同时生成3a mol Y C.X、Y、Z的浓度不再变化 D.X、Y、Z的分子数之比为132 【解析】选C。由化学平衡状态的定义可知，达到化学平衡状态
14、的根本标志是v（正）=v（逆），它可以有各种表现形式。A只表示出了v（正），B只表示出了v（逆），D选项中三种分子数之比与化学方程式中的化学计量数之比相等与化学平衡状态无关。 3.X、Y、Z为三种气体。把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生X+2Y2Z反应，达到平衡时。若它们的物质的量满足n(X)+n(Y)=n(Z),则Y的转化率为（） A.（a+b）/b100% B.2(a+b)/5b100% C.2(a+b)/b100% D.(a+b)/5b100% 【解析】选B。设参加反应的Y的物质的量为x。 4.（多选）（思维拓展题）可逆反应N2（g）+3H2(g) 2NH3(g)，5
15、00 时，将2 mol N2和2.25 mol H2充入容积为10 L的密闭恒容容器中进行反应，则达到平衡时，NH3的浓度不可能达到的值是（） A.0.1 molL-1 B.0.2 molL-1 C.0.05 molL-1 D.0.15 molL-1 【解析】选B、D。该题中N2过量，假设2.25 mol H2完全反应，生成NH3的浓度为0.15 molL-1，但该反应是可逆反应，H2不可能完全生成NH3，故NH3的浓度小于 0.15 molL-1。故选B、D。 5.下列关于化学反应限度的叙述错误的是() A.不同的化学反应，限度可能不同 B.可以通过改变反应物浓度来控制化学反应的限度 来源:
16、学科网来源:学科网C.可以通过延长化学反应的时间来改变反应的限度 D.催化剂不能控制化学反应的限度 【解析】选C。不同化学反应，限度可能不同，A正确；可通过改变反应物浓度控制化学反应限度，但不能用催化剂来控制反应限度，因为催化剂只能同等程度地改变正、逆化学反应速率，B、D均正确；反应时间无法改变反应限度，C错误，故选C。 二、非选择题（本题包括3小题，共30分） 6.（8分）（2008上海单科改造题）在2 L密闭容器内，800 时反应2NO（g）+O2（g）2NO2（g）体系中， n（NO）随时间的变化如表： (1)上述反应_ （填“是”或“不是”）可逆反应，在第5 s时，NO的转化率为_ 。
17、 (2)如图中表示NO2变化曲线的是 _ 。用O2表示从0 s2 s内 该反应的平均速率v= _ 。 来源:学科网(3)能说明该反应已达到平衡状态 的是_ 。 a.v(NO2)=2v(O2) b.容器内压强保持不变 c.v逆（NO）=2v正（O2） d.容器内密度保持不变 (3)a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；由于该反应是前后气体体积不相等的反应，当容器内压强保持不变时，说明该反应已达到平衡状态,故b项正确；c项中已说明正、逆反应速率相等，故说明该反应已达到平衡状态；由于气体总质量不变，气体总体积也不变，因此，无论该反应是否达到平衡，容器内密度总保持不变，故d项无
18、法说明该反应是否达到平衡状态。 答案：(1)是65% (2)b1.510-3 mol/（Ls）(3)b、c 7.（8分）作为国家正在实施的“西气东输工程终点站，上海将逐步改变以煤、石油为主的能源结构，这对解决城市环境污染意义重大。”目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤气，浦东新区居民开始使用东海天然气作为燃料。管道煤气的主要成分是CO、H2和少量烃类，天然气的主要成分是CH4。它们的燃烧反应如下： 根据以上化学方程式判断：燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是_。因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改进方法是_（填“增大”或“减小”）进风口，如不作改进可能产生的
19、不良结果是_，管道煤气中含有的烃类，除甲烷外，还有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它们的某些性质见表。 试根据以上某个关键数据解释冬天严寒的季节有时管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因是_ 。 【解析】根据化学方程式，2体积CO或H2燃烧时只需1体积 O2，而1体积CH4燃烧时需2体积O2，故管道煤气的灶具改烧天然气时，要增大进风口，若O2量不足，会使燃料燃烧不充分而产生CO污染空气。根据表中数据丁烷沸点为 -0.5 ，冬天时易凝结为液体。 答案：天然气增大不能充分燃烧（生成有毒的CO）丁烷遇冷凝结为液体使管内气流不畅 实验探究 8.（14分）恒温下,将a mol N2与b mol H2的混合气体通
20、入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应： N2（g）+3H2（g）2NH3（g） （1）若反应进行到某时刻t时，n（N2）=13 mol,n(NH3)= 6 mol,计算a的值。 （2）反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8 L（标准状况下），其中NH3的含量（体积分数）为25%。计算平衡时NH3的物质的量。 （3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比（写出最简整数比，下同），n始n平=_。 （4）原混合气体中，ab=_。 （5）达到平衡时，N2和H2的转化率之比，（N2） （H2）=_。 【解析】（1）由反应的化学方程式得知，反应掉的N2和生成NH3的物质的量之比为12， 设反应掉
21、的N2的物质的量为x mol，则x6=12 解之x=3则a=13+3=16 （2）平衡时NH3的物质的量为 （716.8 L/22.4 Lmol-1）25%=8 mol。 （3）可利用差量法计算：假设气体总物质的量减少y， N2+3H22NH3n 1322 8 moly 解得y=8 mol 所以原混合气体的总的物质的量为 716.8 L/22.4 Lmol-1+8 mol=40 mol。原混合气体与平衡混合气体总物质的量之比为4032=54。 （4）前面已经计算出来原混合气体中a=16,所以H2的物质的量b=40-16=24 所以ab=1624=23。 (5)N2+3H2 2NH3 开始1624 0 转化4 12 8 平衡 12 12 8 N2、H2的转化率之比为（N2）（H2）= =12。 答案：（1）16（2）8 mol （3）54（4）23（5）12