1、第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制 课程目标 1了解可逆反应的含义及其特征。2认识化学反应的限度，初步了解化学反应达到平衡状态的标志。3了解控制反应条件在生产和科研中的作用。图说考点 新知预习一、化学反应的限度1可逆反应(1)定义：在同一条件下和均能进行的化学反应。(2)特点正向反应和逆向反应进行。一定条件下，反应物不可能转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到。(3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“”。正反应方向逆反应方向同时全部100%2化学平衡状态(1)化学平衡的建立(2)化学平衡状态(简称)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，反应物
2、和生成物的浓度的状态。化学平衡相等不再改变二、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)燃料与接触。(2)温度达到燃料的。3提高燃料燃烧效率的措施(1)尽可能使燃料，提高能量的转化率。(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热量，提高热能的利用率。空气或氧气着火点充分燃烧即时性自测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)二次电池的充、放电为可逆反应。()(2)任何可逆反应都有一定的限度。()(3)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等。()(4)化学反应的限度与时间的长短无关。()(5)化学反应的限度是不可改变的。()2下列说法正确的是()AH2 可燃烧生成水，水可电解生
3、成 H2，上述两个反应互为可逆反应B用含 18O 的氧气氧化不含 18O 的 SO2 时，反应一段时间后，SO2 中也会含有 18OC可逆反应的反应物在一定的条件下也能完全反应D可逆反应不可能有能量变化答案：B3对化学反应限度的叙述不正确的是()任何可逆反应都有一定的限度；化学反应的限度是不可改变的；化学反应的限度与时间的长短无关；化学反应达到限度时，正逆反应的速率相等；达到平衡时，反应停止了，正、逆反应速率都为零。A BCD解析：任何反应都有一定的可逆性，所以对；条件改变，可使原平衡发生移动，所以错；达到化学平衡后，不再随时间的变化而变化，所以对；化学平衡后，正逆反应速率相等，但都大于 0，
4、是动态平衡，所以对、错。答案：B4化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是()A能够节约原料和能源B能够提高产品的产量C能够提高经济效益D能够提高化学反应速率解析：提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。答案：D5(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
5、的温度炭与水反应生成 CO 和 H2，燃烧更快，火焰更旺AB解析：往炉膛底内的热炭上喷洒少量水，即在高温下炽热的炭与 H2O 反应：C(s)H2O(g)=高温 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。技 能 素 养提升点一 化学平衡状态的特征与判断例 1 在一定温度下，反应 H2(g)I2(g)2HI(g)达到化学平衡状态的标志是()A单位时间内生成 n mol H2，同时就有 n mol HI 生成B单位时间内有 n mol H2 生成，同时就有 n m
6、ol I2 生成C容器内气体的总压强不随时间的变化而变化D1 个 HH 键断裂的同时，有 2 个 HI 键断裂【解析】生成 H2 是逆反应，生成 HI 是正反应，根据化学方程式中的化学计量数关系，如果正、逆反应速率相等，则生成 n mol H2的同时应有 2n mol HI 生成，A 错误；生成 H2 和生成 I2 均是逆反应，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应进行，生成 H2和 I2 的物质的量之比始终为 1:1，B 错误；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，反应从开始到反应达到平衡状态时，压强就一直保持不变，故气体总的压强不变不能说明反应已经达到平衡状态，C
7、 错误；断裂 HH 键是正反应，断裂 HI 键是逆反应，根据化学方程式的化学计量数关系，断裂 1 个 HH 键的同时，有 2 个HI 键断裂，其正反应速率等于逆反应速率，D 正确。【答案】D提升 1 如图所示为可逆反应 X23Y22Z2 在反应过程中的反应速率 v(molL1min1)随时间 t(min)变化的关系曲线，下列叙述正确的是()At1 min 时，只有正反应在进行Bt1 min 时，反应达到平衡状态Ct2t3 min，反应不再进行Dt2t3 min，各物质的浓度不再发生变化解析：A 项，从题图可知，t1 min 时，正、逆反应同时进行，错误；B 项，t2 min 时，反应达到平衡状
8、态，错误；C 项，平衡状态为动态平衡，错误；D 项，反应达到平衡状态后，各物质的浓度不再发生变化，正确。答案：D关键能力化学平衡的特征化学平衡的特征概括为：逆、等、动、定、变状元随笔 化学平衡状态的判断标志(1)直接标志同一种物质的生成速率等于消耗速率。v 正v 逆各组分的浓度保持一定各组分的浓度不随时间的改变而改变。(2)间接标志反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。提升点二 化学平衡状态的简单数据分析
9、计算例 2 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()c1：c21：3 平衡时，Y 和 Z 的生成速率之比 2：3 X 和 Y 的转化率不相等 c1 的取值范围为 0c10，反应又是可逆的，正确。【答案】D 提 升 2 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
10、、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 molL
11、1,0c(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)molL10.05mol，此时 SO3 的浓度为(0.20.05)molL10.25 molL1，C 错误。答案：B状元随笔 极限法讨论可逆反应中各物质的物质的量(1)在讨论可逆反应各物质的物质的量时可以采用极限法讨论，即假设反应向正反应方向进行到底求出生成物的最大量和反应物的最小量；或假设反应向逆反应方向进行到底求出生成物的最小量和反应物的最大量，进而求出平衡时各物质的物质的量的范围。(2)平衡时各组分的浓度保持不变，不是浓度相等，也不是等于化学计量数之比，换言之，若
12、反应一段时间后，各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比，则反应不一定达到平衡状态。关键能力有关化学平衡的简单计算解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。如：设 a mol、b mol 分别是 A、B 两物质起始物质的量，mx mol为反应物 A 的转化物质的量，nx mol 为反应物 B 的转化物质的量，则：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始/mol a b 0 0转化/mol mxnxpxqx平衡/molamxbnxpxqx(1)关于反应物转化率的计算A 的转化率A的转化量A的起始量100%
13、(计算式中 A 的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)。(2)关于某组分的体积分数的计算A 的体积分数体系中A的物质的量体系中总的物质的量100%。状元随笔 两点注意：(1)转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；(2)这里 a、b 可指物质的量、浓度、体积等；(3)对反应物：平衡时的量起始的量转化的量；对生成物：平衡时的量起始的量转化的量。同时要注意差量法、守恒法等简单计算方法在化学平衡中的应用。形成性自评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
14、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：A2在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，当 m、n、p、q 为任意整数时，达到平衡的标志是()体系的压强不再改变体系的温度不再改变各组分的浓度不再改变各组分的质量分数不再改变反应速率 v(A)：v
15、(B)：v(C)：v(D)m：n：p：q单位时间内 m mol A 发生断键反应，同时 p mol C 也发生断键反应A BCD解析：判断化学平衡的根本标志是 v 正v 逆，中 m mol A断键，则同时生成 p mol C，而 p mol C 也发生断键反应，因此对 C 而言 v 正v 逆，正确；中反应任意时刻反应速率之比都等于化学计量数之比，错误；平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变，则各组分的质量分数也不再改变，、正确；间接标志是体系的温度不再变，正确；因 mn 与 pq 的相对大小不确定，故无法确定，则错误。因此选 B。答案：B3对于可逆反应 MNQ 达到平衡时，下列说法正确的是(
16、)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 2mol 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：C4一定温度下，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
17、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 molHH 键断裂的同时断裂 2 mol HO
18、 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：C5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；2SO2O22SO3 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
19、 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：C6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
20、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 nmol 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 nmol H2 的同时都消耗 n mol CO，错误。答案：(1)D(2)B练后感悟 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。
