1、第3课时 化学反应的限度 化学平衡状态 一、化学反应的限度 1.化学反应的限度(1)新制氯水中存在_的分子，存在_和少量OH-的离 子。说明氯气与水的反应不能进行到底。(2)醋酸是一种_酸，在0.1 molL-1醋酸的水溶液中，大约只有1%的醋酸分子 电离，绝大多数仍以醋酸分子的形式存在。必备知识自主学习 Cl2、H2O、HClO H+、Cl-、ClO-弱(3)Fe3+具有强氧化性，能将I-氧化成I2，FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式 是_。过量I-能否将Fe3+还原完全？实验 操作 实验 现象 溶液变_色 液体分层：上层 _色、下层_色 溶液变为_色 实验 结论 离子方程式：_ I2
2、易溶于CCl4 上层清液 中含_ 2Fe3+2I-=2Fe2+I2 褐 无 紫 红 2Fe3+2I-=2Fe2+I2 Fe3+在氯气与水、FeCl3溶液与KI溶液的反应中，都没有完全进行到底，说明这些反应有一定的限度。2.可逆反应(1)概念：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。(2)特点：(3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“”。如Cl2 和H2O反应的化学方程式为_。醋酸的电离方程式表示为 CH3COOH CH3COO-+H+。Cl2+H2O HCl+HClO【自主探索】1.判断下列说法是否正确。(正确的打“”，错误的打“”)(1)CO2+H2O H2CO3
3、与H2CO3 CO2+H2O互为可逆反应。()提示：。二者是同时发生的。(2)可逆反应中一种反应物过量时，另一反应物可完全转化。()提示：。可逆反应不能进行到底。(3)2H2+O2 2H2O和2H2O 2H2+O2互为可逆反应。()提示：。两个反应的条件不同。2.(情境思考)高炉炼铁的反应Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，但从高炉炉顶出来的气 体中含有没有利用的CO气体。开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分 之故，于是设法增加高炉的高度。然而，令人吃惊的是，高炉增高后，高炉尾气 中的CO的比例竟然没有改变。你知道为什么吗？提示：在高炉中Fe2O3和CO反应是可逆反应，故CO不能全
4、部转化为CO2。二、化学平衡状态 1.化学平衡的建立(以2Fe3+2I-=2Fe2+I2为例)(1)反应开始时：v(正)最 _，v(逆)为 _。(2)反应过程中：反应物浓度逐渐减小v(正)逐渐_，生成物浓度逐渐增 大v(逆)从_开始逐渐_。(3)反应达到平衡时：v(正)_v(逆)，反应物和生成物的浓度_。2.化学平衡状态的概念 一定条件下的可逆反应进行到一定程度时，当正、逆反应速率_，反应物和 生成物的浓度_的状态，称为化学平衡状态。大 零 减小 零 增大=保持不变 相等 不再发生变化【自主探索】1.判断下列说法是否正确。(正确的打“”，错误的打“”)(1)一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应
5、在此条件下所能达到的最大限度。()提示：。平衡状态时正、逆反应的速率相等，反应达到最大限度。(2)化学反应达到平衡状态时，该反应停止了。()提示：。可逆反应是动态平衡。(3)化学反应的限度可以通过外界条件而改变。()提示：。条件改变，平衡状态被破坏，限度改变。2.可以通过控制反应条件，使2 mol SO2与1 mol O2完全反应生成2 mol SO3吗？提示：不可以。2SO2+O 2SO3是可逆反应，无论怎样控制条件，2 mol SO2 与1 mol O2反应不会生成2 mol SO3。关键能力合作学习 知识点一 可逆反应 1.可逆反应的“二同”：可逆反应中，正、逆两个反应是在“同一条件”下
6、“同时”进行的。2.可逆反应的“一不完全”：反应物不能“完全”转化为生成物。【合作探究】1.(教材二次开发)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后，再向反应容器 中充入含氧的同位素 的氧气，经过一段时间后 原子存在于哪些物质中？提示：O2、SO2和SO3。188 O188 O2.(思维升华)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和SO3浓度分别为0.2 molL-1、0.1 molL-1、0.2 mol L-1。当反应达到平衡时，下列各物质存在的数据是否正确？SO2为0.4 molL-1、O2为0.2 molL-1
7、 SO2为0.25 molL-1 SO3为0.4 molL-1 SO2、SO3均为0.15 molL-1【方法导引】极值转化法(1)方法：先假设反应物100%转化为生成物，求出c(反应物)的最小值和c(生成物)的最大值；再假设生成物100%转化为反应物，求出c(反应物)的最大值和c(生成物)的最小值，最后讨论分析。(2)依据：可逆反应中反应物的转化率小于100%。【典例示范】【典例】(2020温州高二检测)模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方 法，对于2HBr(g)H2(g)+Br2(g)反应。下列四个图中可以表示该反应在一定 条件下为可逆反应的是()【素养训练】(2020南京高二检测)通
8、常把在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应 称为“可逆反应”。下列反应属于可逆反应的是()A.4Na+O2=2Na2O B.NaOH+HCl=NaCl+H2O C.N2+3H2 2NH3 D.SO2+2H2S=2H2O+3S【解析】选C。4Na+O2=2Na2O是能自行发生的氧化还原反应，非可逆反应，A不选；NaOH+HCl=NaCl+H2O是酸碱中和反应非可逆，B不选；合成氨气是可逆反应，故C选；SO2+2H2S=2H2O+3S是能自行发生的氧化还原反应，非可逆反应，D不选。知识点二 化学平衡状态 1.化学平衡状态的特征“五字口诀”2.化学平衡状态的判断：(1)等：v(正)=v
9、(逆)对同一物质来说，该物质的消耗速率和生成速率相等，就意味可逆反应的v(正)=v(逆)，反应达到平衡。对于两种不同的物质，两物质的v(正)、v(逆)之比等于两物质的化学计量数之比时，反应达到平衡。正、逆反应 速率的关系 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)单位时间内消耗m mol A，同时生成 m mol A，即v(正)=v(逆)平衡 单位时间内消耗n mol B，同时消耗 p mol C，即v(正)=v(逆)平衡 v(A)v(B)v(C)v(D)=mnp q，v(正)不一定等于v(逆)不一定 平衡 单位时间内消耗n mol B，同时生成 p mol C，相当于只给出v(正)，v(正
10、)不一定等于v(逆)不一定 平衡(2)定：“定”是指反应体系中_的浓度、物质的量、气体的体积、各物质的分 子数、反应物的转化率和反应_不再变化时，反应达到平衡状态。(3)特殊标志 反应体系中总压强不随时间变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。混合气体的密度不随时间变化(适用于等容条件下有固、液体参与或生成的反应)。对于反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反应，若体系颜色不再变化，则反应达 到平衡状态。各组分 体系的温度【合作探究】1.(思维升华)如何理解“正逆反应速率相等即达到平衡状态”？提示：是指同一物质的生成速率和消耗速率相等。2.对于反应A(s)2B(g)+C(g)，若密闭容器中气体B
11、的体积分数不变，能否 说明该反应达到平衡状态？提示：否。在A的分解反应中，因反应物是固体，无论反应是否达到平衡，B的 体积分数始终为 ，所以密闭容器中B的体积分数不变，不能说明达到平衡状态。23【典例示范】【典例】一定温度下，在恒容密闭容器中进行的可逆反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)。判断下列描述中反应处于平衡状态的是_。单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO 用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为221的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 密闭容器中压强不再改变的状态 混合气体的
12、平均相对分子质量不再改变的状态【解题指南】解答本题要明确以下两点：(1)遇到压强时，分析反应前后气体的总物质的量是否变化。(2)混合气体的平均相对分子质量判断平衡状态时，按公式 进行分析。m()Mn()总总【母题追问】(1)该反应的密闭容器中密度不再改变，能否说明反应达到平衡？提示：否。在定容的容器中，可以根据=来判断。(2)当c(NO2)=c(NO)时，该反应是否达到平衡状态？提示：否。因为c(NO2)=c(NO)时，并不能说明NO2或NO的浓度保持不变。故无法 判断反应是否达到平衡状态。mV【规律方法】平衡状态判断两方法：正逆相等、变量不变(1)“正逆相等”：反应速率必须一个是正反应的速率
13、，另一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的消耗速率和生成速率相等。(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当该量不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为平衡状态的判断依据。【素养训练】一氧化氮(NO)是第一个被发现的参与体内信号传导的气体信号分子，在神经 系统、免疫系统、心血管系统等都发挥着重要作用。NO2和SO2在催化剂的作用 下，可以生成NO。一定条件下，将NO2与SO2在密闭容器中发生NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)，下列不能说明反应达到平衡状态的是()A.体系温度不发生变化 B.混合气体颜色保持不变 C.SO3的体积分数保持不变 D.
14、容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化【课堂小结】三言两语话重点 (1)可逆反应：“二同”“一不完全”。(2)化学平衡状态的判断 直接标志：“等”“定”。间接标志：物质的量、颜色、压强、密度等。课堂检测素养达标 1.下列反应体系中，不属于可逆反应的是()A.Cl2溶解于水 B.氨气溶解于水 C.工业合成氨 D.Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3和2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O 2.假设某化学反应的反应过程如图所示，观察分析，符合图中变化的化学反应为()A.A2+3B2 2AB3 B.2AB2+B2 2AB3 C.2A2B+5B2=4AB3 D.2AB2+B2=2AB
15、3 3.在密闭容器中，进行如下反应：X2(g)+Y2(g)2Z2(g)，已知X2(g)、Y2(g)、Z2(g)的起始浓度分别为0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.2 molL-1，在一定条件下，反应达到平衡时，各物质的物质的量浓度可能为()A.c(Z2)=0.4 molL-1 B.c(Y2)=0.35 molL-1 C.c(X2)=0.2 molL-1 D.c(Y2)=0.2 molL-1【解析】选B。采用极值转化法，根据可逆反应不能进行到底求出物质的量浓 度的范围，即0c(Z2)0.4 molL-1，0c(X2)0.2 molL-1，0.2 mol L-1c(Y2)0.4 mol
16、L-1。【加固训练】对化学反应限度的叙述，错误的是()A.化学反应的限度不可改变 B.反应达到限度时，正逆反应速率相等 C.化学反应的限度与时间的长短无关 D.任何可逆反应都有一定的限度【解析】选A。化学反应的限度可通过改变外界条件而改变。4.用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机 的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)。一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是()A.v逆(N2)=3v正(H2)B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)
17、C.混合气体密度保持不变 D.c(N2)c(H2)c(HCl)=136 5.(双选)(教材二次开发教材习题改编)在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入体积一定的密闭容器中，发生如下反应：2SO2+O2 2SO3，当达到化学 平衡状态时，下列说法中不正确的是()A.向容器中充入He气，压强增大，反应速率增大 B.混合气体的平均相对分子质量不再改变，标志该反应达到平衡状态 C.达到化学平衡状态时，反应体系中SO2与SO3共有2 mol D.可以通过延长化学反应的时间来改变化学反应的限度 【加固训练】在一定条件下的恒容容器中发生如下反应2AB(g)A2(g)+B2(g)，能证明反应
18、 达到平衡状态的标志是()A.容器内压强不随时间变化 B.容器内3种气体AB、A2、B2共存 C.容器中各组分的体积分数不随时间变化 D.AB的消耗速率等于A2的消耗速率 6.在某一容积为5 L的密闭容器内，加入 0.2 mol 的CO和0.2 mol 的H2O，在催 化剂条件下高温加热，发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，反应中CO2 的浓度随时间变化情况如图所示：(1)根据图中数据，反应开始至达到平衡状态时，CO2的平均反应速率为_，反应达到平衡状态时，c(H2)=_。(2)判断该反应达到平衡状态的依据是_(填序号)。CO减少的反应速率和CO2减少的反应速率相等 C
19、O、H2O、CO2、H2的浓度相等 CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化 素养新思维 7.庄子在知北游里说：“天地有大美而不言，四时有明法而不议，万物有成理而不说。”化学反应的发生也自有它的道理！在一定的条件下会达到一定的平衡。在200 时，将2 mol H2(g)和3 mol I2(g)充入体积为2 L的密闭容器中，发生 反应：I2(g)+H2(g)2HI(g)。(1)反应刚开始时，由于c(H2)=_，c(I2)=_，而c(HI)=_。(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)_，c(I2)_，c(HI)_，则化学反应速率v(正)_，v(逆)_。(3)当反应进行到v(正)与v(逆)_时，此可逆反应就达到了最大限度，若 保持外界条件不变时，混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强都将_。