1、第3节 化学反应的快慢和限度 基础课时11 化学反应的限度 第2章 化学键 化学反应规律 学 习任 务1.通过对“可逆反应是如何进行的”这一问题的讨论，发展“证据推理与模型认知”和“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养。2.能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定条件，并遵循一定规律，形成“变化观念与平衡思想”的化学学科核心素养。必备知识自主预习储备 NO.1一、化学反应的限度化学平衡状态1可逆反应(1)定义：在相同条件下同时向正、逆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不用“=”而用“”。(3)特点相同同时2化学平衡状态(1)化学平衡状态的建立建立过程最大0
2、减小减小增大增大不变化学平衡建立过程的图像(2)化学平衡状态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 _，正 反 应 速 率 和 逆 反 应 速 率_，这种状态称为化学平衡状态。发生变化相等且大于0 判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)增加 O2 的量可使 SO2 全部转化为 SO3。()(2)可以通过延长化学反应的时间来改变反应的限度。()(3)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。()(4)当一个可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率都为零。()(5)反应 2SO2O22SO3 达到平衡后，再向反应
3、容器中充入含18O 的氧气，经过一段时间后，18O 原子存在于 O2、SO2 和 SO3 中。()答案(1)(2)(3)(4)(5)二、化学平衡状态的改变1实验探究温度改变对化学平衡的影响2NO2N2O4(正反应方向为放热反应)受温度的影响(1)现象温度改变混合气体颜色 c(NO2)升温(浸入热水)变深增加降温(浸入冷水)变浅减小(2)结论当其他条件不变时，升高反应体系的温度，化学平衡向_反应方向移动；降低反应体系的温度，化学平衡向_反应方向移动。同一可逆反应在不同条件下将建立起不同的化学平衡状态。2影响化学平衡移动的因素影响因素有_、_、_等。吸热放热浓度温度压强 可乐和雪碧中都溶解了二氧化
4、碳，当打开可乐或雪碧时，会看到有大量气泡产生，为什么？提示：可乐和雪碧中溶解有二氧化碳气体，二氧化碳与水反应的方程式为 CO2H2OH2CO3，打开瓶塞，压强减小，平衡向生成二氧化碳的方向移动，因此有大量气体冒出。关键能力情境探究达成 NO.2学习任务1 学习任务2 化学平衡状态的特征下图是可逆反应 X23Y22Z2 在反应过程中反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。1t1 时反应是否达到平衡状态？t2 时正、逆反应速率的关系是怎样的？提示：t1 时，反应未达平衡状态，正反应速率大于逆反应速率，t2 时，反应已经达到平衡状态，此时 v(正)v(逆)。2t2t3 时间段反应是否停止了？各物质的浓
5、度还发生变化吗？提示：t2t3 时反应已经处于平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，正、逆反应仍在进行，各物质的浓度不再随时间的变化而变化。3可逆反应达到化学平衡时，各物质的浓度相等吗？提示：不一定，达到平衡后各物质的浓度保持不变。化学平衡状态的特征1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A 可逆反应达到平衡时，v(正)v(逆)0。2一定条件下，在体积一定的密闭容器中加入 1
6、mol N2 和 3 mol H2 发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1(此式表示 1 mol N2 和 3 mol H2 完全反应放出的热量是 92 kJ)。下列有关说法正确的是()A向容器中再加入 N2，可以加快反应速率B达到化学平衡时，反应放出热量 92 kJC达到化学平衡时，正、逆反应速率都为 0D单位时间内生成 1 mol N2，同时生成 3 mol H2，说明该反应达到化学平衡状态A 向容器中再加入 N2，N2 的浓度增大，反应速率加快，A 正确；该反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以达到化学平衡时，反应放出的热量小于 92 kJ，B 错误
7、；化学平衡为动态平衡，化学反应达到平衡时反应仍然在进行，因此正、逆反应速率都不为 0，C 错误；单位时间内生成 1 mol N2，同时生成 3 mol H2，表示的都是反应逆向进行，因此不能说明该反应达到化学平衡状态，D 错误。化学平衡状态的判定1在密闭容器中进行反应 2SO2(g)O2(g)催化剂2SO3(g)，当SO2、O2、SO3 的浓度之比为 212 时能否说明该反应达到化学平衡状态？提示：不能。因为不能说明各组分的浓度一定不变。也不能说明该反应的正、逆反应速率相等。2对于在容积固定的密闭容器中进行的反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，当压强恒定时，一定达到平衡吗？密度一定时
8、呢？提示：压强恒定时，反应一定达到平衡，因为压强恒定，说明各气体的物质的量恒定；但密度恒定时，不一定达到平衡，因为气体的总质量不变，容积不变，密度在任何时刻都不变。3 对 于 在 容 积 固 定 的 密 闭 容 器 中 进 行 的 反 应：H2(g)I2(g)2HI(g)，当压强恒定时，一定达到平衡吗？密度或混合气体平均相对分子质量一定时呢？提示：均不一定，因为该反应在反应前后气体的物质的量不变，所以压强、密度、混合气体平均相对分子质量均不变。化学平衡状态的判断可逆反应达到化学平衡状态有两个主要特征，一是正反应速率和逆反应速率相等；二是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。这两个特征是判断可逆
9、反应达到平衡状态的核心依据。以反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)为例进行分析：1直接依据(1)速率特征：指“等”，即 v(正)v(逆)。类型判断依据是否平衡 在单位时间内消耗了 m mol A，同时生成了 mmol A，即 v(正)v(逆)平衡正、逆反应速率的关系 在单位时间内消耗了 n mol B，同时消耗了 pmol C，则 v(正)v(逆)平衡 类型判断依据是否平衡 vAvBvCvDmnpq，v(正)不一定等于 v(逆)不一定平衡在单位时间内生成了 n mol B，同时消耗了 qmol D，均指 v(逆)不一定平衡 正、逆反应速率的关系 单位时间内同一物质断裂的化学键与生成的
10、化学键的物质的量相等平衡(2)含量特征：指“定”，即反应混合物中各组成成分的含量保持不变。例如：类型判断依据是否平衡 各物质的物质的量或物质的量分数一定平衡 各物质的质量或质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡混合物体系中各成分的含量总体积、总压强、总物体的量一定不一定平衡2间接依据(1)若 mnpq，则混合气体的总物质的量、体系温度、总压强、平均摩尔质量不随时间的改变而改变，可说明反应达到了平衡状态。(2)反 应 体 系 中 有 色 物 质 的 颜 色 不 再 改 变。如 反 应2NO2(g)N2O4(g)(N2O4 气体为无色，NO2 气体呈红棕色)，在恒温恒容密闭容器中，若混合气
11、体的颜色不再发生变化，说明反应达到了平衡状态。(3)若 mnpq，气体的总物质的量、总体积、总压强、平均摩尔质量、密度都不随时间的变化而变化，因此不能作为化学平衡状态的判断依据。【例题】密闭容器中进行反应 A(g)B(g)C(g)D(g)，判断反应是否达到平衡的依据为()A压强不随时间改变B气体的密度不随时间改变Cc(A)不随时间改变D单位时间里生成 C(g)和 D(g)的物质的量相等C 由于反应物和生成物均为气态，且反应前后气体的物质的量不变，故气体的压强和密度在反应过程中始终保持不变，A、B 不能作为反应达到平衡的标志。C(g)、D(g)均为生成物，反应的任何时刻，生成的 C(g)、D(g
12、)的物质的量总是相等，D 项错误。当 c(A)不变时，说明单位时间内生成的 A 与消耗的 A 的量相等，即反应处于平衡状态。变式旁通(1)当 A、B、C、D 的浓度之比为 1111 时，能否说明该反应达到化学平衡？(2)当容器中混合气体平均相对分子质量一定时，能否说明该反应达到化学平衡？提示：(1)不能，因为不能说明各组分的浓度一定不变。也不能说明该反应的正、逆反应速率相等。(2)不能，因为该反应 m 总、n 总都不变，所以混合气体平均相对分子质量不变。1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：3SiCl
13、4(g)2N2(g)6H2(g)高温 Si3N4(s)12HCl(g)Q(Q0)，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()A3v 逆(N2)v 逆(H2)Bv 正(HCl)4v 正(SiCl4)C混合气体密度保持不变Dc(N2)c(H2)c(HCl)136C A 项、B 项中无法比较同一物质正、逆反应速率的大小，故无法判断反应是否达到化学平衡状态；C 项，因为反应在密闭恒容的容器中进行，反应达到化学平衡状态时，各组成成分的质量不再发生变化，又 Si3N4 是固体，所以混合气体密度保持不变，可以作为判断达到化学平衡状态的标志。2在一定温度下，下列叙述不是可逆反应 A
14、(g)3B(g)2C(g)达平衡时的特征的是()C 的生成速率与 C 的分解速率相等；单位时间内生成 a mol A，同时生成 3a mol B；A、B、C 的浓度不再变化；A、B、C 的压强不再变化；混合气体的总压强不再变化；混合气体的物质的量不再变化；单位时间内消耗 a mol A，同时生成 3a mol B；A、B、C 的分子数之比为 132。A BC DA 本反应是一个物质的总量改变的反应，气体总体积也在改变，总压强也在改变，所以这些量不再改变也是判断平衡的标志之一。另外还要注意，本题要求选择的是“不是达到平衡的标志”。学习效果随堂评估自测 NO.31 2 3 4 5 1下列对可逆反应
15、的认识正确的是()A SO2 Br2 2H2O=H2SO4 2HBr与2HBr H2SO4(浓)=Br2SO22H2O 互为可逆反应B既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应C在同一条件下，同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应DH2Cl2=光照 2HCl 与 2HCl=电解 H2Cl2互为可逆反应1 2 3 4 5 C A、D 项中反应条件不同，均不是可逆反应，错误；B 项中也未强调在相同条件下，错误。1 2 3 4 5 2下列关于化学平衡状态的叙述错误的是()A化学平衡是所有可逆反应都存在的一种状态B在给定条件下，达到平衡时可逆反应完成程度达到最大C达到平衡时，正、逆反
16、应速率均为零D达到平衡时，反应物和生成物的浓度不再发生变化C 化学平衡是动态平衡，正、逆反应速率均不为零。1 2 3 4 5 3可逆反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)，下列能够说明反应已经达到平衡的是()ANH3 不再分解B正、逆反应都还在继续进行C每生成 2 mol NH3 的同时，消耗 3 mol H2D每生成 2 mol NH3 的同时，生成 1 mol N21 2 3 4 5 D A 项，平衡时反应并没有停止，正、逆反应速率不等于 0，错误，B 项，反应开始后，正、逆反应均在持续进行，只是达到平衡时二者速率相等，错误；C 项，生成 NH3 和消耗 H2 都表示的是正反应速率，错
17、误；D 项，生成 1 mol N2 的同时消耗 2 mol NH3，所以正、逆反应速率相等，正确。1 2 3 4 5 4在一定温度下的某容积不变的密闭容器中，建立下列化学平衡：C(s)H2O(g)高温 CO(g)H2(g)。不能确定上述可逆反应在一定条件下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 H2D反应体系的密度不再改变1 2 3 4 5 C 反应无论达到平衡，还是未达到平衡，生成 n mol CO 的同时都会生成 n mol H2。1 2 3 4 5 5在 2 L 密闭容器中，800 时反应 2NO
18、(g)O2(g)一定条件2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：时间/s012345 n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.0071 2 3 4 5(1)上述反应_(填“是”或“不是”)可逆反应。1 2 3 4 5(2)如图所示，表示 NO2 变化曲线的是_。用 O2 表示从 02 s 内该反应的平均速率 v_。(3)能说明该反应已达到平衡状态的是_(填序号)。Av(NO2)2v(O2)B容器内压强保持不变Cv 逆(NO)2v 正(O2)D容器内密度保持不变1 2 3 4 5 解析(1)该反应是可逆反应。(2)由平衡体系 2NO(g)O
19、2(g)一定条件2NO2(g)知，NO2 为生成物，平衡时 n(NO2)n(NO)0.020 mol0.007 mol0.013 mol，c(NO2)0.013 mol2 L0.006 5 molL1，故表示 NO2 变化曲线的为 b。02 s 内，v(NO)c（NO）tn（NO）Vt0.020 mol0.008 mol2 L2 s0.003 molL1s1，则 v(O2)12v(NO)0.001 5 molL1s1。1 2 3 4 5(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；由于该反应是反应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，容器内密度保持不变，故 D 项无法说明该反应是否达到平衡状态。答案(1)是(2)b 0.001 5 molL1s1(3)BC点击右图进入 基 础 课 时 落 实 谢谢观看 THANK YOU!
