第2課時化學(xué)反應(yīng)的限度學(xué)業(yè)要求1．了解可逆反應(yīng)的含義，知道可逆反應(yīng)在確定條件下能達到化學(xué)平衡狀態(tài)。2．體會從限度方面去相識和調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的重要性。3．相識化學(xué)變更是有條件的，學(xué)習運用變量限制方法探討化學(xué)反應(yīng)。4．了解限制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)探討中的作用。學(xué)問網(wǎng)絡(luò)學(xué)業(yè)基礎(chǔ)——自學(xué)·思記·嘗試一、可逆反應(yīng)1．定義：在相同條件下同時向正、逆兩個方向進行的反應(yīng)。2．表示方法：書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時不用“=”號而用“?”號。3．特點二、化學(xué)平衡1．化學(xué)平衡狀態(tài)的建立(1)建立過程：(2)化學(xué)平衡建立過程的圖像：2．化學(xué)平衡狀態(tài)的概念在確定條件下可逆反應(yīng)進行到確定程度時，反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時間的延長而發(fā)生變更，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率________。3．化學(xué)平衡狀態(tài)的特點三、化學(xué)平衡移動1．探究溫度對化學(xué)平衡的影響試驗原理2NO2(g)?N2O4(g)反應(yīng)放熱(紅棕色)(無色)試驗步驟試驗現(xiàn)象熱水中混合氣體顏色較常溫下的________，冷水中混合氣體顏色較常溫下的________試驗結(jié)論混合氣體受熱顏色變________，說明NO2濃度________，即平衡向________方向移動；混合氣體被冷卻顏色變________，說明NO2濃度________，即平衡向________方向移動2.化學(xué)平衡的移動化學(xué)平衡是在確定條件下建立起來的，當條件________時，原來的化學(xué)平衡將被破壞，并在新的條件下建立起新的化學(xué)平衡。此過程可以表示為：3．影響化學(xué)平衡的因素除溫度外，________、________(有氣體參與的可逆反應(yīng))等外界條件的變更也可以使化學(xué)平衡發(fā)生移動。[即學(xué)即練]1．下列反應(yīng)中，不互為可逆反應(yīng)的是()A．2NO2=N2O4與N2O4=2NO2B．H2＋I2?2HI與2HI?H2＋I2C．CO2＋H2O=H2CO3與H2CO3=CO2↑＋H2OD．CaO＋CO2=CaCO3與CaCO3CaO＋CO2↑2．氨是一種重要的化工產(chǎn)品，目前氨的主要生產(chǎn)方法是“循環(huán)法”，其主要反應(yīng)為N2＋3H22NH3。下列有關(guān)該反應(yīng)的說法不正確的是()A．N2和H2反應(yīng)不行能全部轉(zhuǎn)化為NH3B．達到平衡后，反應(yīng)就停止了，故正、逆反應(yīng)速率相等且均為零C．該反應(yīng)從起先到達到平衡的過程中，正反應(yīng)速率不斷減小，逆反應(yīng)速率不斷增大，某一時刻，正、逆反應(yīng)速率相等D．工業(yè)上生產(chǎn)NH3時，要同時考慮反應(yīng)所能達到的限度和化學(xué)反應(yīng)速率兩方面的問題3．在確定溫度下的密閉容器中，可逆反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)達到平衡狀態(tài)的標記是()A．N2、H2、NH3在容器中共存B．混合氣體的總物質(zhì)的量不再發(fā)生變更C．單位時間內(nèi)生成nmolN2，同時生成3nmolH2D．單位時間內(nèi)消耗nmolN2，同時消耗nmolNH34．常溫下，可逆反應(yīng)2NO2(g)?2NO(g)＋O2(g)在恒容密閉容器中進行，下列表示反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標記是()①單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO2②單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO③混合氣體密度不再變更④混合氣體的顏色不再變更⑤密閉容器中壓強不再變更A．②③⑤B．①③⑤C．①④⑤D．全部5．下列反應(yīng)條件的限制中不恰當?shù)氖?)A．為防止鐵生銹，在其表面涂一層防銹油漆B．為防止火災(zāi)，在面粉廠、加油站等場所要嚴禁煙火C．為加快KClO3的分解速率，加入MnO2D．為加快H2O2的分解速率，把反應(yīng)容器放到冷水中冷卻核心素養(yǎng)——合作·探究·共享一化學(xué)平衡狀態(tài)的推斷[例1]反應(yīng)：2NO2(g)?2NO(g)＋O2(g)在恒溫恒容的容器中反應(yīng)，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標記是()①單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO2；②單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO；③NO2、NO、O2的反應(yīng)速率之比為2∶2∶1；④混合氣體的顏色不再變更；⑤混合氣體的密度不再變更；⑥混合氣體的總壓強不再變更A．①④⑥B．①③④C．②③⑤D．①②③④⑤⑥狀元隨筆(1)對化學(xué)平衡狀態(tài)的推斷，從不同角度動身可以得到多種推斷依據(jù)，如濃度、壓強、體積分數(shù)、密度、平均相對分子質(zhì)量、顏色等，但最終都體現(xiàn)v正＝v逆，各組分濃度不再變更。(2)“變”與“不變”的推斷：某一物理量從起先到平衡的過程是“變更”的，而達到平衡后“不變”，則該物理量可以作為推斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)的依據(jù)。[提升1]光氣(COCl2)在農(nóng)藥、醫(yī)藥等領(lǐng)域都有很多用途。確定溫度下，恒容密閉容器中，CO與Cl2在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋Cl2(g)?COCl2(g)。下列說法能充分說明該反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是()A．每生成1mol光氣，消耗1mol一氧化碳B．CO、Cl2、COCl2的分子數(shù)之比為1∶1∶1C．CO、Cl2、COCl2在密閉容器中共存D．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變更狀元隨筆本題的易錯項為B，要留意反應(yīng)體系中各物質(zhì)的分子數(shù)之比或物質(zhì)的量之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比時，并不能表示此時正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)可能接著進行，即不能推斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)。關(guān)鍵實力化學(xué)平衡狀態(tài)的推斷方法1．本質(zhì)(動態(tài)特征)：v正＝v逆≠0(1)同種物質(zhì)：同一物質(zhì)的生成速率等于其消耗速率；(2)不同物質(zhì)必需標明是“異向”的反應(yīng)速率關(guān)系，如反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)?cC(g)＋dD(g)，v正Av2．表現(xiàn)(靜態(tài)特征)：各種“量”不變(1)各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、濃度不變。(2)各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)、體積分數(shù))不變。(3)溫度、壓強(化學(xué)方程式兩邊氣體體積不相等的反應(yīng))或顏色(某組分有顏色)不變。3．綜合分析舉例aA(g)＋bB(g)?cC(g)＋dD(g)狀態(tài)正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系在單位時間內(nèi)消耗了amolA，同時生成了amolA，即v正＝v逆平衡在單位時間內(nèi)消耗了bmolB，同時生成了cmolC不確定平衡vA∶vB∶vC∶vD＝a∶b∶c∶d不確定平衡在單位時間內(nèi)生成了bmolB，同時生成了dmolD平衡混合物中各組分的含量各物質(zhì)的“量”[物質(zhì)的量或質(zhì)量]或各物質(zhì)的“量”分數(shù)(物質(zhì)的量分數(shù)或質(zhì)量分數(shù))確定平衡各氣體的體積或體積分數(shù)確定平衡總壓強、總體積、總物質(zhì)的量確定不確定平衡壓強a＋b＝c＋d時，總壓強確定(其他條件確定)不確定平衡a＋b≠c＋d時，總壓強確定(其他條件確定)平衡混合氣體的平均相對分子質(zhì)量(Ma＋b＝c＋d時，M不確定平衡a＋b≠c＋d時，M平衡溫度任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變更，在其他條件不變的狀況下，體系溫度確定平衡密度密度不變不確定平衡顏色含有有色物質(zhì)的體系顏色不再發(fā)生變更平衡二化學(xué)平衡的簡潔計算[例2]將確定量N2和H2(體積比為1∶3)的混合氣體通入合成塔，反應(yīng)達到平衡后，氨的體積分數(shù)為16%，則平衡時混合氣體中N2的體積分數(shù)為________，H2的轉(zhuǎn)化率為________。狀元隨筆(1)體積分數(shù)即物質(zhì)的量分數(shù)。(2)轉(zhuǎn)化率＝轉(zhuǎn)化濃度初始濃度轉(zhuǎn)化率＝轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量初始物質(zhì)的量[提升2]在2L密閉容器中充入1molN2和3molH2，確定條件下發(fā)生反應(yīng)，2min后達到平衡狀態(tài)。相同溫度下，測得平衡時混合氣體的壓強比反應(yīng)前混合氣體的壓強減小了110請據(jù)此填空：(1)平衡時混合氣體中三種氣體的物質(zhì)的量之比為________；(2)N2的轉(zhuǎn)化率為________；(3)2min內(nèi)，NH3的平均反應(yīng)速率為________。狀元隨筆解答本題時須要敏捷利用阿伏加德羅定律，即恒溫、恒容時，氣體的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，可表示為p1∶p2＝n1∶n2。關(guān)鍵實力化學(xué)平衡的簡潔計算方法化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的有關(guān)計算中一般用“三段式”法求解，所謂“三段式”即把化學(xué)反應(yīng)中各組分按起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量三段依次列出，再依據(jù)題中條件建立數(shù)學(xué)關(guān)系式。反應(yīng)物：轉(zhuǎn)化量＝起始量－平衡量；生成物：轉(zhuǎn)化量＝平衡量－起始量。三個量中，只有轉(zhuǎn)化量與化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)成比例，起始量和平衡量則與化學(xué)計量數(shù)無干脆關(guān)系。mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)起始量ab00轉(zhuǎn)化量xnx平衡量a－xb－nx計算時依據(jù)題意和適當假設(shè)列出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，進而找到相關(guān)物理量的關(guān)系，列出方程求解。學(xué)考評價——夯實·測控·演練1．在確定條件下，向1L密閉容器中充入3molX氣體和1molY氣體，發(fā)生反應(yīng)2X(g)＋2Y(g)?3Z(g)＋2W(g)，達到化學(xué)平衡時，測出的下列各生成物濃度的數(shù)據(jù)中確定錯誤的是()A．c(Z)＝0.75mol·L－1B．c(Z)＝1.2mol·L－1C．c(W)＝0.8mol·L－1D．c(W)＝1mol·L－12．如圖是可逆反應(yīng)：X2＋3Y2?2Z2在反應(yīng)過程中的反應(yīng)速率(v)與時間(t)的關(guān)系曲線，下列敘述正確的是()A．t2～t3時，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變更B．t2時，反應(yīng)未達到限度C．t2～t3時，反應(yīng)已停止進行D．t1時，反應(yīng)只向正反應(yīng)方向進行3．確定溫度下，將3molSO2和1molO2充入確定容積的密閉容器中，在催化劑存在下進行下列反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)放熱197kJ，當達到平衡狀態(tài)時，下列說法中正確的是()A．生成SO3的物質(zhì)的量為2molB．反應(yīng)放出的熱量等于197kJC．SO2、O2、SO3的分子數(shù)之比確定為2∶1∶2D．SO2的消耗速率必定等于SO3的消耗速率4．氨基甲酸銨分解反應(yīng)為NH2COONH4(s)?2NH3(g)＋CO2(g)，在一容積恒定的容器里，發(fā)生上述反應(yīng)，可以說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡的是()A．密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變B．1molNH2COONH4分解同時有17gNH3消耗C．密閉容器中混合氣體的密度不變D．2v(NH3)＝v(CO2)第2課時化學(xué)反應(yīng)的限度學(xué)業(yè)基礎(chǔ)一、3．同一同時二、1．(1)最大0削減減小增大增大不變＝2．相等3．≠濃度移動三、1．深淺深增大吸熱反應(yīng)淺減小放熱反應(yīng)2．變更3．反應(yīng)物濃度壓強[即學(xué)即練]1．解析：可逆反應(yīng)指同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進行，又能向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng)。答案：D2．解析：該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，N2和H2反應(yīng)不行能全部轉(zhuǎn)化為NH3，A項正確；反應(yīng)達到平衡后，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，是動態(tài)平衡，速率不行能為零，B項錯誤；該反應(yīng)從起先到達到平衡的過程中，反應(yīng)物濃度不斷減小，生成物濃度不斷增大，正反應(yīng)速率不斷減小，逆反應(yīng)速率不斷增大，某一時刻正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡，C項正確；工業(yè)上生產(chǎn)NH3，既要考慮反應(yīng)時間又要考慮轉(zhuǎn)化率，即要同時考慮反應(yīng)所能達到的限度和化學(xué)反應(yīng)速率兩方面的問題，D項正確。答案：B3．解析：反應(yīng)一旦起先，無論反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，N2、H2、NH3均在容器中共存，A錯誤；該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等的反應(yīng)，若混合氣體的總物質(zhì)的量不再發(fā)生變更，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，B正確；單位時間內(nèi)生成nmolN2，同時生成3nmolH2，都表示反應(yīng)逆向進行，不能推斷反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)，C錯誤；單位時間內(nèi)消耗nmolN2的同時必定會產(chǎn)生2nmolNH3，現(xiàn)消耗nmolNH3，說明反應(yīng)正向進行，未達到平衡狀態(tài)，D錯誤。答案：B4．解析：單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO2,則v正＝v逆，反應(yīng)已達到平衡，①正確；單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO，描述的都是正反應(yīng)，不能說明反應(yīng)已達到平衡，②錯誤；依據(jù)質(zhì)量守恒定律，該反應(yīng)氣體的總質(zhì)量恒定，容器容積恒定，故混合氣體的密度恒定，即混合氣體的密度不再變更不能說明反應(yīng)已達到平衡，③錯誤；若該反應(yīng)還未達到平衡，則紅棕色的NO2的濃度變更，氣體的顏色必定變更，故當混合氣體的顏色不再變更，說明反應(yīng)已達到平衡，④正確；該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等，恒溫恒容條件下氣體的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，故密閉容器中壓強不再變更，說明反應(yīng)已達到平衡，⑤答案：C5．解析：在鐵制品表面涂一層防銹油漆，可削減其與空氣的接觸，從而防止鐵生銹，A正確；面粉顆粒、汽油等都是易燃物質(zhì)，為防止火災(zāi)，在面粉廠、加油站等場所要嚴禁煙火，B正確；KClO3在有催化劑時會快速分解產(chǎn)生O2，所以為加快KClO3的分解速率，加入催化劑MnO2，C正確；H2O2在溫度較高時簡潔發(fā)生分解反應(yīng)，所以為加快H2O答案：D核心素養(yǎng)[例1]解析：①生成O2的速率指正反應(yīng)速率，生成NO2的速率指逆反應(yīng)速率，單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO2，說明正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。②生成O2和NO的速率均指正反應(yīng)速率，任何時候單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時，均生成2nmolNO，故不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。③化學(xué)反應(yīng)速率之比恒等于化學(xué)計量數(shù)之比，故NO2、NO、O2的反應(yīng)速率之比為2∶2∶1不確定是平衡狀態(tài)。④NO2為紅棕色氣體，當其濃度不變時，混合氣體的顏色就不再變更，故說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。⑤依據(jù)ρ＝mV⑥恒溫恒容時，壓強之比等于物質(zhì)的量之比，該反應(yīng)是一個正向氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng)，混合氣體的總壓強不再變更，說明氣體的總物質(zhì)的量不再變更，故說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。綜上所述，正確的組合為①④⑥。答案：A[提升1]解析：生成1mol光氣與消耗1mol一氧化碳，所表示的都是正反應(yīng)，依據(jù)化學(xué)方程式可知，每生成1mol光氣，都要消耗1mol一氧化碳，故不能作為反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)，A錯誤；CO、Cl2、COCl2的分子數(shù)之比為1∶1∶1，不能表示各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變更，不能推斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，B錯誤；該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，無論是否達到平衡狀態(tài)，CO、Cl2、COCl2都能在密閉容器中共存，C錯誤；合成光氣的反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量削減的反應(yīng)，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再變更，說明各物質(zhì)的物質(zhì)的量不再變更，即反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D正確。答案：D[例2]解析：依據(jù)三段式法，首先列出三個量，即起始時反應(yīng)物的物質(zhì)的量、各組分轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量和平衡時各組分的物質(zhì)的量。設(shè)起始時充入1molN2、3molH2，轉(zhuǎn)化的N2的物質(zhì)的量為xmol，則N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)起始量/mol130轉(zhuǎn)化量/molx3x2x平衡量/mol1－x3－3x2x平衡時混合氣體的總物質(zhì)的量為(4－2x)mol，依題意有2x4-2xN2的體積分數(shù)為1-x4-2x×100%＝1-答案：21%27.6%[提升2]解析：依據(jù)恒溫、恒容時，反應(yīng)前后混合氣體的壓強之比等于其物質(zhì)的量之比，可得平衡時混合氣體的物質(zhì)的量削減了4mol×110＝0.4mol。由化學(xué)方程式N2(g)＋3H2(g)?2NH3N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)n(起始)/mol130n(轉(zhuǎn)化)/mol0.20.60.4n(平衡)/mol0.82.40.4(1)平衡時混合氣體中三種氣體的物質(zhì)的量之比為0.8mol∶2.4mol∶0.4mol＝2∶6∶1。(2)N2的轉(zhuǎn)化率為0.2mol1mol(3)2min內(nèi)，NH3的平均反應(yīng)速率為0.4mol2L×2min＝0.1mol·L－1答案：(1)2∶6∶1(2)20%(3)0.1mol·L－1·min－1學(xué)考評價1．解析：依據(jù)三段式法計算：2X(g)＋2Y(g)?3Z(g)＋2W(g)起始濃度/(mol·L－1)3100極限轉(zhuǎn)化濃度/(mol·L－1)201.51事實上可逆反應(yīng)不能進行究竟，故2mol·L－1<c(X)<3mol·L－1、0mol·L－1<c(Y)<1mol·L－1、0mol·L－<c(Z)<1.5mol·L－、0mol·L－1<c(W)<1mol·L－1，比照各選項，答案選D。答案：D2．解析：t2～t3