1、专题二化学反应与能量转化第一单元 化石燃料与有机化合物第2课时 化学反应的限度课时作业01课前自主学习02课堂互动探究03随堂基础巩固一、可逆反应1可逆过程：当温度一定时，饱和溶液中的固体溶质表面的溶解过程和溶液中的溶质分子回到固体溶质表面的结晶过程一直在进行，而且两种过程的速率，于是饱和溶液的浓度和固体溶质的质量都。我们把这类过程称作。表述这类过程时，约定采用“”来代替反应中原来用的“=”号，把从左向右的过程称作；从右向左的过程称作。相等保持不变可逆过程正(向)反应逆(向)反应2可逆反应(1)定义：在同一条件下，能同时进行的化学反应。(2)表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“
2、”。(3)特点：正向反应和逆向反应进行；正向反应和逆向反应的条件；在一定条件下，反应物全部转化为生成物。正向反应和逆向反应同时相同不能二、化学平衡状态化学平衡(1)化学平衡的建立反应开始时，v 正最大，v 逆为。反应过程中：反应物浓度逐渐减少v 正逐渐。生成物浓度逐渐增大v 逆从开始逐渐。反应达到平衡时：v正v逆，反应物和生成物各组分浓度。0减小0增大不再改变(2)化学平衡建立过程中化学反应速率的变化图象。(3)概念：在一定条件下，当一个反应进行到和相等，反应物和生成物的浓度不再改变时的状态。可逆正反应速率逆反应速率(4)化学平衡状态的特征反应物和生成物处于，保持不变。达到平衡状态时，体系中所
3、有物质的保持不变，相等，且不为零，因此，体系的反应并。同一反应体系反应条件质量或浓度正逆反应速率没有停止探究点一 对化学平衡状态的理解1只有可逆反应才有可能存在化学平衡状态，不可逆反应无论怎样也不可能存在化学平衡状态，即化学平衡问题的化学反应对象是可逆反应，在解决有关化学平衡的问题时，首先看清化学反应是否为可逆反应。2一个确定的化学平衡状态，化学反应速率的特征是 v(正)v(逆)0；反应混合物的特征，是任意一种物质在混合物中所占的质量分数或物质的量分数保持不变。这两个特征是相互关联、相互影响的。有了这两个特征，可逆反应也就进行到了最大限度。3化学平衡状态是可逆反应进行到最大限度的结果，可逆反应
4、有达到化学平衡状态的可能，但可逆反应在未进行到最大限度之前还不是化学平衡状态。一经建立起化学平衡状态，就不会因时间的变化而变化。4化学反应的可逆性为化学平衡状态的建立奠定了内因性的基础，化学平衡状态的建立还必须有一定的温度、物质的浓度和气体的压强等外因性条件，否则化学平衡状态也建立不起来，以哲学的观点审视化学平衡状态的建立，内因(可逆反应)是基础，外因(温度、浓度、压强等)是条件，外因通过内因而起作用。5由于不同的可逆反应具有不同的性质，化学平衡状态的建立还必须具有一定的外部条件(温度、浓度、压强等)，所以同一个可逆反应在不同条件下建立起的化学平衡状态可能不同；不同的可逆反应建立起的化学平衡状
5、态一定不同。6对于一个既定的可逆反应，如果其他条件一定，不论采取何种途径，即反应是由反应物开始或由生成物开始，是一次投料或是分步投料，最后都能建立起同样的化学平衡状态。1已知 2SO2O2催化剂2SO3，则在催化剂、加热条件下，将 2 mol SO2和 1 mol O2充入密闭容器中进行反应最终能否生成2 mol SO3?提示：不能。可逆反应中，正反应和逆反应同时进行，均不能进行到底。即在可逆反应体系中，反应物和生成物共存，所以2 mol SO2 和 1 mol O2 不可能完全转化为 SO3，最终生成的 SO3的物质的量肯定小于 2 mol。2化学反应进行一定时间后，各组分的浓度相等或正好等
6、于化学计量数之比时，化学反应是否达到平衡？提示：不一定。化学反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不一定浓度相等，也不一定等于化学计量数之比。【例 1】对于化学反应限度的叙述，错误的是()A任何可逆反应都有一定的限度B化学反应达到限度时，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化学反应的限度是不可改变的【思路分析】(1)任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。(2)一定条件下，可逆反应达到化学平衡时，该反应即达到最大限度，此时反应物的转化率达最大值。D【解析】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
7、外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关，但当外界条件发生改变，引起 v 正与 v 逆不相等时，化学平衡被破坏，化学反应的限度也会发生改变。在密闭的容器中进行反应：X2(g)3Y2(g)2Z2(g)，若 X2、Y2、Z2 的起始浓度分别为 0.2 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L。当反应达到平衡后，各物质的浓度可能是()AX2 为 0.1 mol/L BY2 为 0.4 mol/LCZ2 为 0.4 mol/L DY2 为 0.6 mol/LB解析：可逆反应不能进行到底，无论是从正反应方向，还是逆反应方向建立平衡，平衡时，任何物质的浓度都不可能为零。为了确定平衡时各物质
8、浓度的范围，应分两种情况讨论，并假设反应进行到底，以确定平衡时各物质浓度的极值。(1)若平衡从正反应方向建立：假设 X2、Y2 最大限度地转化为 Z2，即 Y2 完全反应，生成 Z2 的浓度为 0.2 mol/L，Z2 的最大浓度为 0.4 mol/L。注意：若 X2 完全反应，Y2 的浓度将取负值，这显然是不可能的。(2)若平衡从逆反应方向建立：假设 Z2 全部转化为 X2 和 Y2，则转化生成的 X2、Y2 的浓度为 0.1 mol/L、0.3mol/L，X2、Y2 的最大浓度为 0.3mol/L、0.6 mol/L。所以平衡时，0.1 mol/Lc(X2)0.3 mol/L,0c(Y2)
9、0.6 mol/L，0c(Z2)0.4 mol/L。探究点二 可逆反应达到化学平衡状态的标志1等正反应和逆反应的速率相等正反应速率和逆反应速率相等是概念性的，也可以理解为某一组分的生成速率和消耗速率相等，这是化学平衡的本质标志。以可逆反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)为例，下列情况也能说明正反应和逆反应速率相等。(1)用两种物质表示的正反应和逆反应速率之比等于化学计量数之比，如 v 正(N2)v 逆(H2)13，v 正(N2)v 逆(NH3)12。(2)相同时间内，同一种物质生成的物质的量和消耗的物质的量相等，如生成 a mol NH3 的同时又消耗 a mol NH3。(3)一种物质
10、变化表示发生正反应，另一种物质变化表示发生逆反应，且在相同时间内，两种物质的物质的量变化之比等于化学计量数之比，如生成 a mol N2 的同时又消耗 3a mol H2，生成 2a mol NH3 的同时又生成 a mol N2。2定反应混合物中各组分的浓度保持不变由于正反应速率和逆反应速率相等，即每一种物质的生成速率和消耗速率相等，故反应混合物中各组分的浓度均保持不变。反应混合物中各组分的浓度保持不变是化学平衡的特征标志。(1)对于一般的可逆反应来说，还可理解为：a.各组分的物质的量保持不变；b.反应物的转化率保持不变；c.生成物的产率保持不变等。(2)对于反应前后气态物质的总体积发生变化
11、且均为气体的可逆反应来说，还可引申为：a.混合气体的总物质的量保持不变；b.恒温恒压时混合气体的密度保持不变；c.混合气体的平均相对分子质量保持不变；d.恒温恒容时混合气体的压强保持不变；e.恒温恒压时混合气体的体积保持不变等。(3)对于体系中有物质显示颜色的可逆反应，还包含体系的颜色不变。(4)对于吸热反应或放热反应，绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。3在实践中，我们还可以根据下表中所列的有关项目对化学反应是否达到平衡状态进行判断：反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)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各气体的体积
12、分数一定平衡混合物体系中各成分的含量总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)在单位时间内消耗了 m mol A 的同时生成了 m mol A，即 v 正v 逆平衡在单位时间内消耗了 n mol B 的同时消耗了 p mol C，即 v 正v 逆平衡v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq，v 正不一定等于 v 逆不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内生成了 n mol B，同时消耗了 q mol D，均指 v 逆不一定平衡反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)mnpq 时，总压强一定(其他条件一定)平衡压强mnpq 时，总压强一定(其他条件
13、一定)不一定平衡体系的密度密度一定不一定平衡温度任何化学反应中都伴随着能量变化，在其他条件不变时，体系温度一定(其他条件不变)平衡反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)当 mnpq 时，M r一定平衡混合气体的平均相对分子质量(M r)当 mnpq 时，M r一定不一定平衡其他如反应体系内有色物质的颜色稳定不变平衡【例 2】某温度下，在一固定容积的容器中进行化学反应H2(g)I2(g)2HI(g)，下列情况一定能说明反应已达到化学平衡状态的是()A压强不随时间的改变而改变B气体的总质量不再改变C混合气体中各组成成分的含量不再改变D单位时间内每消耗 1 mol I2，同时有 2 mol H
14、I 生成C【思路分析】判断某反应是否达到化学平衡状态，主要是看各组成成分的含量是否发生变化，正反应速率与逆反应速率是否相等。【解析】该反应中各组成成分均为气体且反应前后气体的物质的量相等，故无论是否达到化学平衡状态，压强和质量都不发生改变，A、B 项不正确；消耗 I2 与生成 HI 的方向均为正反应方向，D 项不能说明正反应速率与逆反应速率相等，故不正确。在体积固定的容器中，对于反应 A(g)B(g)3C(g)(正反应为放热反应)，下列叙述为平衡状态标志的是()单位时间内由 A、B 生成 C 的分子数与分解 C 的分子数相等外界条件不变时，A、B、C 浓度不随时间变化体系温度不再变化体系的压强
15、不再变化体系的分子总数不再变化ABCDD解析：同一物质的正、逆反应速率相等，说明已达平衡；浓度不变，说明已达平衡；如果该反应没有达到平衡，则反应要和外界有能量的交换，必然导致体系温度改变。体系温度不变，说明已达平衡；由于该反应是一个体积改变的反应，没有达到平衡之前，压强是改变的，分子总数也是改变的，只有平衡了，二者才不会改变，故均正确。1下列反应中，属于可逆反应的是()A2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2和 Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3B氯水中 Cl2H2OHClHClOC SO2 Br2 2H2O=2HBr H2SO4 和2HBr H2SO4(浓)=Br2SO22H2OD2
16、H2O 通电点燃 2H2O2B 解析：可逆反应是在相同的条件下发生的既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应，A 项和 D 项两个反应发生的条件不同，不是可逆反应；SO2Br22H2O=2HBrH2SO4和 2HBrH2SO4(浓)=Br2SO22H2O 反应的条件也不同，也不属于可逆反应。2一定条件下的可逆反应 2NO2(红棕色)2NO(无色)O2(无色)，在恒压密闭容器中充入 NO2，达到化学平衡状态的标志是()A反应停止了BNO 的正反应速率与 O2 的逆反应速率相等Cc(NO)c(O2)21D气体的颜色不再变化D3下列关于化学反应限度的说法中不正确的是()A当一个可逆反应达到平
17、衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度B当一个可逆反应进行到平衡状态时，那么这个反应的正向反应速率和逆向反应速率相等C平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变D化学反应的限度可以通过改变条件而发生改变C 4将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。可以判断该分解反应已经达到平衡的是()A2v(NH3)v(CO2)B密闭容器中总压强不变C密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变D密闭容器中氨气的体积分数不变B解析：A 项，不能表示正
18、逆反应速率相等；B 项，反应正向进行则压强增大，总压强不变时，说明反应已达平衡状态；C 项，根据该反应方程式的特点，反应过程中 n(NH3)n(CO2)始终等于 21，所以平均相对分子质量不变不能证明反应达到平衡；D 项，反应物是固体，NH3 的体积分数始终为23。5向一密闭容器中充入 1 mol N2 和 3 mol H2，发生可逆反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到化学平衡时，下列说法正确的是()AN2 和 H2 刚好完全转化为 NH3B正反应速率等于逆反应速率且都为零CN2、H2、NH3 的物质的量浓度相等D容器内气体的平均摩尔质量不再变化D解析：可逆反应反应物不能完全转化，A
19、 错误；可逆反应达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率相等，但不为零，B 错误；反应平衡时各物质的浓度是否相等取决于起始时各物质的量的关系和转化的程度，C 错误；随反应进行，气体的总物质的量减小，气体的平均摩尔质量增大，容器内气体的平均摩尔质量不再变化，说明达到平衡状态，D 正确。6 对 于 可 逆 反 应：4NH3(g)5O2(g)催化剂4NO(g)6H2O(g)，下列说法正确的是()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达到平衡状态时，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
20、应速率关系是：2v 正(NH3)3v 正(H2O)A解析：根据反应速率之比等于化学方程式的计量数之比有：4v 正(O2)5v 正(NO)，所以 4v 正(O2)5v 逆(NO)时表示化学反应达到平衡，故 A 项正确；生成 NO、消耗 NH3 均为正反应的变化，未表示逆反应的变化情况，故 B 项错误；由于反应物、生成物均为气体，所以增加容器体积，正反应速率和逆反应速率都会减小，故 C 项错误；因为 v 正(NH3)v 正(H2O)23，即 3v 正(NH3)2v 正(H2O)，故 D 项错误。7一定温度下，向容积为 2 L 的密闭容器中充入一定量 NO2和 N2O4 的混合气体，发生反应：2NO
21、2(g)N2O4(g)，测得各物质的量随时间的变化如图所示。(1)曲线(填“X”或“Y”)表示 NO2 的物质的量随时间的变化曲线。在 0 到 3 min 内 N2O4 的反应速率为。(2)若降低温度，则 v(正)(填“加快”“减慢”或“不变”，下同)，v(逆)。(3)若上述反应分别在甲、乙两个相同容器内同时进行，分别 测 得 甲 中 v(NO2)0.3 mol/(Ls)，乙 中 v(N2O4)6 mol/(Lmin)，则中反应更快。X0.05mol/(Lmin)减慢减慢甲(4)下列能说明该反应已达到化学平衡状态的是(填标号)。Av(NO2)2v(N2O4)B容器内压强不再发生变化C容器内分子
22、总数不再发生变化D容器内 N2O4 与 NO2 物质的量相同E消耗 n mol N2O4 的同时生成 2n mol NO2BC解析：(1)由方程式 2NO2(g)N2O4(g)，可知反应中 NO2 的物质的量变化较大，则 X 表示 NO2 的物质的量随时间的变化曲线，v(N2O4)0.7 mol0.4 mol2 L3 min0.05 mol/(Lmin)。(2)温度降低，正、逆反应速率都减慢。(3)分别测得甲中 v(NO2)0.3 mol/(Ls)，乙中 v(N2O4)6 mol/(Lmin)，则甲中：v(NO2)2v(N2O4)0.360 mol/(Lmin)，相当于 v(N2O4)9 mo
23、l/(Lmin)，则甲反应较快。(4)达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，A 项没有标明正、逆反应，错误；此化学反应中伴随着压强变化，故当压强不再发生变化时，反应达到平衡，B 正确；此化学反应中伴随着物质的量变化，故当分子总数不再变化时，即物质的量不变，反应达平衡，C 正确；平衡时 N2O4 与 NO2 两者物质的量不一定相等，D 错误；平衡时正、逆反应速率相等，而 E 选项均表示逆反应速率，E 错误。8(1)下列方法可以证明 2HI(g)H2(g)I2(g)已达平衡状态的是(填序号)。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
24、裂；百分组成(H2)(I2)时；反应速率 v(H2)v(I2)vHI2时；c(HI)c(H2)c(I2)211 时；温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化时；温度和体积一定时，容器内压强不再变化时；条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时；温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化时；温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化时。(2)在上述的说法中能说明 2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是(填序号)。解析：本题考查如何判断一个可逆反应是否达到平衡状态，解题的关键是掌握化学平衡状态的标志。观察第(1)题反应的特征可知：此反应在反应前后气体的体积不发生变化，即在反应的任何一个阶段，容器内压强不发生改变。气体的总质量不变、总的物质的量不变，因此混合气体的密度、平均相对分子质量均不发生改变。观察第(2)题反应的特征：反应前后气体体积发生改变，因此混合气体的平均相对分子质量、混合气体密度都发生改变，当反应处于平衡状态时，这些都不再改变，此时 c(NO2)恒定，颜色不再变化。温示提馨请 做：课时作业 10PPT文稿（点击进入）