第2課時化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)條件的控制新知探究(一)——化學(xué)反應(yīng)的限度1.可逆反應(yīng)(1)定義在同一條件下正反應(yīng)方向和逆反應(yīng)方向均能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時,不用“”,用“”。(2)特征雙向性反應(yīng)物生成物雙同性正、逆反應(yīng)是在下同時進(jìn)行的

共存性反應(yīng)物和生成物存在,任一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率100%

[微思考]2H2+O22H2O與2H2O2H2↑+O2↑互為可逆反應(yīng)嗎?2.化學(xué)平衡(1)化學(xué)平衡的建立在一定條件下,向反應(yīng)容器中加入N2和H2發(fā)生反應(yīng):N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。項(xiàng)目濃度速率變化v正、v逆關(guān)系開始反應(yīng)物濃度最大v正最大v正v逆

生成物濃度為0v逆為0變化反應(yīng)物濃度減小v正減小v正v逆

生成物濃度增大v逆增大平衡反應(yīng)物濃度不變v正不變v正v逆

生成物濃度不變v逆不變化學(xué)平衡建立過程中的速率—時間(v?t)圖像如圖所示。(2)化學(xué)平衡和限度化學(xué)平衡狀態(tài)在一定條件下,反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時,和相等,反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度都不再改變,達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài),簡稱化學(xué)平衡

化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到的或完成的

3.化學(xué)平衡的特征逆化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)等達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等動化學(xué)平衡是一種表面靜止?fàn)顟B(tài),反應(yīng)并未停止,是一種動態(tài)平衡定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后,各組分濃度保持不變,不隨時間變化而變化變外界條件發(fā)生改變時,原平衡狀態(tài)可能被打破,再在新條件下建立新的平衡狀態(tài)[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.在某密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)Cl2(g)+PCl3(g)PCl5(g),達(dá)到平衡后通入37Cl2,再次達(dá)到平衡時37Cl存在于()A.Cl2中 B.Cl2、PCl3中C.PCl5中 D.PCl5、Cl2、PCl3中2.(1)恒容密閉容器中的可逆反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)+O2(g),單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO,能否說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)?若混合氣體的顏色不再改變呢?能否說明?請說明理由。(2)2HI(g)H2(g)+I2(g)在溫度和體積一定時,容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化。能否說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài),請說明理由。3.在紫外線的作用下,氧氣可生成臭氧:3O2(g)2O3(g)。在一恒容密閉容器中發(fā)生該反應(yīng),能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()A.單位時間內(nèi)生成2molO3,同時消耗3molO2B.O2的消耗速率為0.2mol·L-1·s-1,O3的消耗速率為0.3mol·L-1·s-1C.氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變D.氣體密度不再改變4.(2024·湖北黃岡高一期中)在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反應(yīng)過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.4mol·L-1、0.2mol·L-1、0.4mol·L-1,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,可能存在的數(shù)據(jù)是()A.SO2為0.6mol·L-1,O2為0.4mol·L-1B.SO2為0.6mol·L-1C.SO2、SO3均為0.3mol·L-1D.SO3為0.8mol·L-15.在2L密閉容器內(nèi),800℃時反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)體系中,n(NO)隨時間的變化如表:時間/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上述反應(yīng)(填“是”或“不是”)可逆反應(yīng),在第5s時,NO的轉(zhuǎn)化率為。

(2)如圖中表示NO2變化曲線的是。用O2表示0~2s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v=。

(3)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是。

a.v(NO2)=2v(O2)b.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變c.v逆(NO)=2v正(O2) d.容器內(nèi)密度保持不變|歸納拓展|平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)直接判斷依據(jù)v正=v逆同一物質(zhì)生成速率等于消耗速率不同物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,且表示不同方向(即“一正一逆”)間接判斷依據(jù)某些物理量各組成成分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子數(shù)、物質(zhì)的量濃度保持不變各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體的體積分?jǐn)?shù)保持不變[注意]利用某些物理量不變作判據(jù)時,要用建立平衡的過程中“變化”的物理量不變作判據(jù)。新知探究(二)——化學(xué)反應(yīng)條件的控制1.條件控制的意義(1)促進(jìn)有利反應(yīng)提高反應(yīng)速率(2)抑制有害反應(yīng)降低反應(yīng)速率2.條件控制在工業(yè)合成氨中的應(yīng)用(1)化學(xué)理論:低溫、高壓時有利于提高氨的產(chǎn)率。(2)工業(yè)實(shí)際:溫度溫度低,氨的產(chǎn)率高,反應(yīng)速率小,達(dá)到化學(xué)平衡所需時間長,生產(chǎn)成本高,工業(yè)上通常選擇在400~500℃下進(jìn)行壓強(qiáng)壓強(qiáng)越大,氨的產(chǎn)率越高,對動力和生產(chǎn)設(shè)備的要求也越高,采用的壓強(qiáng)通常為10MPa~30MPa3.提高燃料燃燒效率的條件調(diào)控(1)煤燃燒時,將煤塊粉碎成煤粉目的是增大其與空氣中O2的接觸面積,煤粉燃燒更充分,反應(yīng)更快;通入適當(dāng)過量的空氣的目的是使煤充分燃燒,放出更多能量;若空氣不足,會造成的結(jié)果為燃燒不完全,生成有毒氣體CO,造成污染且熱量產(chǎn)生少。(2)選擇保溫隔熱且耐熱的爐(灶)膛材料的主要目的是防止熱量散失。(3)充分利用煤燃燒后的廢氣中的熱量可采取的措施是將燃燒后的廢氣通過熱交換裝置,供其他使用。[微點(diǎn)撥]反應(yīng)條件調(diào)控的措施①改變化學(xué)反應(yīng)速率:改變反應(yīng)體系的溫度、物質(zhì)的濃度、氣體的壓強(qiáng)、固體的表面積以及催化劑的合理使用等。②改變可逆反應(yīng)進(jìn)行的限度:改變可逆反應(yīng)體系的溫度、物質(zhì)的濃度、氣體的壓強(qiáng)等。[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.正誤判斷(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。(1)將肉類食品進(jìn)行低溫冷藏,能使其永遠(yuǎn)不會腐敗變質(zhì)。()(2)并不是所有化工生產(chǎn)都必須使用催化劑。()(3)夏天面粉的發(fā)酵速率與冬天面粉的發(fā)酵速率相差不大。()(4)茶葉使用真空包裝,能顯著延長茶葉的儲存時間。()(5)工業(yè)合成氨的條件是高溫低壓和使用催化劑。()2.以下是2SO2+O22SO3在不同條件下達(dá)到平衡狀態(tài)時SO2的轉(zhuǎn)化率。溫度/℃壓強(qiáng)/MPa0.10.511040099.2%99.6%99.7%99.9%50093.5%96.9%97.8%99.3%60073.7%85.8%89.5%96.4%從以上數(shù)據(jù)分析,要實(shí)現(xiàn)SO2轉(zhuǎn)化率為93.5%,需控制的反應(yīng)條件是,不使用高壓的原因是。

3.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是()①提高燃料的著火點(diǎn) ②降低燃料的著火點(diǎn)③將固體燃料粉碎 ④將液體燃料霧化⑤將煤氣化處理⑥通入適當(dāng)過量的空氣A.①③④⑤ B.②③⑤⑥C.③④⑤⑥ D.①②③④4.下圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。下列有關(guān)生產(chǎn)條件的調(diào)控作用分析正確的是(填序號)。

(1)步驟①中“凈化”可以防止雜質(zhì)與催化劑作用,降低其活性(2)步驟②中“加壓”可以加快反應(yīng)速率(3)步驟②采用的壓強(qiáng)是2×107Pa,因?yàn)樵谠搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最大(4)步驟③選擇高效催化劑是合成氨反應(yīng)的重要條件(5)目前,步驟③一般選擇控制反應(yīng)溫度為700℃左右(6)步驟④⑤有利于提高原料的利用率,能節(jié)約生產(chǎn)成本命題熱點(diǎn)——反應(yīng)速率與平衡的基本圖像分析[典例]在2.0L恒溫恒容密閉容器中充入1.0molHCl和0.3molO2,加入催化劑發(fā)生反應(yīng):4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g),HCl、O2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.t2時,v正=v逆B.t3時已處于平衡狀態(tài),升高溫度平衡狀態(tài)不會發(fā)生改變C.0~t3時間內(nèi)v(HCl)=0.4t3mol·L-1D.t3時,容器中c(Cl2)=c(H2O)=0.4mol·L-1聽課記錄:|思維建模|反應(yīng)速率與平衡圖像分析思路[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.一定溫度下,在2L的密閉容器中,X、Y、Z三種氣體的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。下列描述正確的是()A.tmin時該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)B.反應(yīng)開始到10min,用X表示的反應(yīng)速率為0.079mol·L-1·min-1C.反應(yīng)開始到10min時,Y的轉(zhuǎn)化率為79%D.反應(yīng)的化學(xué)方程式為X(g)+2Y(g)3Z(g)2.一定溫度下,在容積為1L的密閉容器中進(jìn)行某一反應(yīng),容器內(nèi)M、N兩種氣體的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。下列說法正確的是()A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為N(g)2M(g)B.t1~t2時間內(nèi),v(N)=1t2?tC.t2時,正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)D.平衡時,物質(zhì)N的轉(zhuǎn)化率為75%課下請完成課時跟蹤檢測(十三)第2課時化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)條件的控制新知探究(一)1.(2)同一條件同時小于[微思考]提示:不是。兩個化學(xué)反應(yīng)的條件不同。2.(1)>>=(2)可逆正反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率最大程度[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.選D當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后,向容器中通入37Cl2,化學(xué)平衡正向移動,反應(yīng)產(chǎn)生的PCl5中含有37Cl,該反應(yīng)是可逆反應(yīng),含有37Cl的PCl5會部分分解產(chǎn)生Cl2、PCl3,因此Cl2、PCl3中也存在37Cl,則最終反應(yīng)再次達(dá)到平衡時37Cl存在于PCl5、Cl2、PCl3中。2.(1)單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO,其中描述的都是正反應(yīng)方向的速率,不能說明反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)?；旌蠚怏w的顏色不變,即c(NO2)保持不變,說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。(2)不能。在該反應(yīng)中,反應(yīng)前后的氣體的總物質(zhì)的量不變,反應(yīng)無論是否達(dá)到化學(xué)平衡,反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)都不隨時間變化。3.選CA項(xiàng),生成O3和消耗O2均是正反應(yīng)方向,不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);B項(xiàng),消耗O2是正反應(yīng)方向,消耗O3是逆反應(yīng)方向,且兩者速率之比不等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài);C項(xiàng),根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)m不變,n是變化的,故M=mn不再改變,說明n不再變化,說明已達(dá)平衡狀態(tài);D項(xiàng),該反應(yīng)在體積不變的容器中進(jìn)行時,氣體密度為定值,4.選B根據(jù)反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)可知,若SO2濃度為0.6mol·L-1,則O2、SO3濃度分別為0.3mol·L-1、0.2mol·L-1,存在這種可能,故B正確,A錯誤;根據(jù)題干可知,SO2濃度為0.3mol·L-1時,SO3濃度為0.5mol·L-1,反之SO3濃度為0.3mol·L-1時,SO2濃度為0.5mol·L-1,故C錯誤;SO3濃度為0.8mol·L-1時,SO2和O2完全反應(yīng),但是該反應(yīng)為可逆反應(yīng),SO2和O2不可能反應(yīng)完全,故D錯誤。5.解析:(1)由表格中數(shù)據(jù)可知反應(yīng)進(jìn)行至3s時,NO的物質(zhì)的量保持不變,可說明該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。反應(yīng)至5s時,消耗n(NO)=0.020mol-0.007mol=0.013mol,即NO的轉(zhuǎn)化率=0.013mol0.020mol×100%=65%。(2)隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行,c(NO2)逐漸增大,達(dá)到平衡時消耗0.013molNO,即c(NO2)最大值為0.013mol÷2L=0.0065mol·L-1,即曲線b可表示NO2濃度變化。0~2s內(nèi)反應(yīng)中消耗0.020mol-0.008mol=0.012molNO,則消耗0.006molO2,v(O2)=0.006mol2L×2s=1.5×10-3mol·L-1·s-1。(3)未指明反應(yīng)進(jìn)行的方向,無法判斷是否達(dá)到平衡,a錯誤;反應(yīng)前后體積不同,當(dāng)壓強(qiáng)保持不變時,達(dá)到平衡狀態(tài),b正確;NO和O2的速率符合化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系且方向不同,達(dá)到平衡狀態(tài),c正確;容器內(nèi)密度始終保持不變,不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)答案:(1)是65%(2)b1.5×10-3mol·L-1·s-1(3)bc新知探究(二)1.(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×2.500℃、0.1MPa高壓條件要求設(shè)備強(qiáng)度高,成本增大,且轉(zhuǎn)化率增大的不大3.選C著火點(diǎn)是物質(zhì)本身的屬性,不能提高也不能降低。4.(1)(2)(4)(6)命題熱點(diǎn)[典例]選C從圖像知,t3時反應(yīng)物的物質(zhì)的量不再變化,為平衡狀態(tài),v正=v逆。t2不是平衡狀態(tài),v正≠v逆,A項(xiàng)錯誤;升高溫度,平衡狀態(tài)發(fā)生改變,B項(xiàng)錯誤;0~t3時間內(nèi)v(HCl)=(0.3?0.1)×4mol2L×t3min=0.4t3mol·L-1·min-1,C項(xiàng)正確;t3時c(Cl2)=c(H2O)=2(0.3?0.1)mol2.0L=0.2[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]1.選Ctmin時v正≠v逆,A錯誤;由圖像知,v(X)=(1.2?0.41)mol2L×10min=0.0395mol·L-1·min-1,B錯誤;由圖像知,X、Y為反應(yīng)物,Z為生成物,即X∶Y∶