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第10讲 化学反应的限度

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知识预习

一、可逆反应
1．定义：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。
2．表示：书写可逆反应的方程式不用“===”，而用“”连接。
3．特点：（1）双向性：正反应和逆反应；
（2）双同性：同一条件，同时进行；
（3）共存性：反应物与生成物共存，转化率达不到100%。

二、化学平衡的建立与特征
1．化学平衡状态的建立过程

加入反应物，从正反应方向开始 加入生成物，从逆反应方向开始

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，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。

3．化学平衡的基本特征

三、化学平衡状态的判断
1．速率相等：
①同种物质—— v正(A) = v逆(A)
②不同物质—— v正(A) : v逆(B) = a : b（化学计量数之比）
2．变量不变：
①各组分的物质的量、质量、浓度、百分含量等保持不变。
②总压强、总物质的量、混合气体的 Mr、体系的密度、颜色等，根据具体情况分析。

对点训练

题型一：可逆反应判断与特点
【例1】下列反应属于可逆反应的是(　　)
A．Na溶于水的反应
B．NH3溶于水的反应
C．可充电电池的反应，如H2O＋Zn＋Ag2OZn(OH)2＋2Ag
D．电解水生成H2和O2，点燃H2和O2的混合物生成水

【例2】在下列反应CO+H2O⇌CO2+H2中，加入C18O后，则18O存在于
A．只存在于CO和CO2中 B．存在于CO、H2O、CO2中
C．只存在于CO中 D．存在于CO、H2O、CO2、H2中

【变2】在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是
A．SO2为0.4 mol/L、O2为0.2 mol/L B．SO2、SO3均为0.15 mol/L
C．SO3为0.25 mol/L D．SO3为0.4 mol/L

题型二：化学平衡状态的特征
【变3】下列说法中不正确的是（ ）
A．当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等
C．可以通过控制反应条件，使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3
D．化学反应的限度可以通过改变条件来改变

题型三：化学平衡状态的判断
【变4-2】一定条件下，NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应，下列不能说明反应达到平衡状态的是
A．混合气体颜色保持不变 B．体系的平均相对分子质量保持不变
C．NO2和SO2的体积比保持不变 D．每消耗1 mol SO2的同时生成1 mol NO2

【变5-2】一定温度下，在恒容的密闭容器中。该反应A(g)+3B(g)=2C(g)达到平衡状态的标志有
①B的生成速率与C的消耗速率之比为3：2 ②容器中的压强不再发生变化 ③容器内混合气体的密度不变化 ④混合气体的平均相对分子质量不变 ⑤C的物质的量浓度不再变化 ⑥密闭容器中n(A)：n(B)：n(C)=1：3：2
A．①④⑤ B．②③⑤ C．②④⑥ D．②④⑤

【变5-3】在恒温恒容的密闭容器中,有可逆反应 2NO2⇌N2O4 ,下列能说明反应达到了平衡状态的 是
①NO2生成 N2O4的速率与 N2O4 分解生成 NO2速率相等时 ②C(NO2) = C(N2O4)时③N2O4处于不再分解时 ④NO2的分子数与 N2O4 分子数比为 2:1 时 ⑤体系颜色深浅不再发生改变时 ⑥反应器中压强不再随时间变化时 ⑦混合气体的平均分子量保持不变时 ⑧混合气体的密度保持不变时
A．①③⑤⑧ B．②④⑥⑧ C．③⑤⑦ D．⑤⑥⑦

题型四：化学反应速率与化学平衡
【变6-1】向容积为2.0L的密闭容器中通入一定量的N2O4(无色气体)和NO2的混合气体，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，反应吸热，体系中各物质的物质的量随时间变化如图所示。下列有关说法正确的是

A．64s时，反应达到化学平衡状态
B．到达化学平衡前，混合气体的颜色逐渐变深
C．若该容器与外界无热传递，则反应达到平衡前容器内气体的温度逐渐升高
D．前100s内，用NO2浓度的变化表示的化学反应速率是0.008 mol·L-1·s-1

【变6-3】Ⅰ.在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
（1）下图中表示NO2的变化的曲线是___________(填字母)；

（2）800℃，反应达到平衡时，NO的转化率是___________；
（3）用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=___________。
Ⅱ．将一定量纯净的氨基甲酸铵(NH2COONH4)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)。
（4）下列不能判断该分解反应已经达到化学平衡状态的是___________(填选项)；
A．v正(NH3)=2v逆(CO2) B．密闭容器中氨气的物质的量不变
C．容器中CO2与NH3的物质的量之比保持不变 D．密闭容器中总压强保持不变
E．形成6个N-H键的同时有2个C=O键断裂 F．气体平均相对分子质量不变
（5）能使该反应的反应速率增大的是___________(填选项)；
A．及时分离出CO2气体 B．适当升高温度
C．加入少量NH2COONH4(s) D．保持容器体积不变，充入N2
（6）如图所示，上述反应中断开反应物中化学键吸收的能量___________形成生成物中化学键放出的能量(填写“大于”“等于”“小于”)。

提分作业

【练1】一定条件下的某可逆反应，其正反应速率v(正)和逆反应速率v(逆)随反应时间t的变化如图所示。下列判断不正确的是(　　)

A．t1时刻，v(正)>v(逆)
B．t2时刻，v(正)＝v(逆)
C．t2时刻，反应达到最大限度
D．t3时刻，反应停止

【练2】下列关于化学平衡状态的叙述不正确的是
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、逆反应速率为零
D．达到平衡时，反应物和生成物的浓度不再发生变化

【练3】下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是（　　）
A．H2（g）+Br2（g） 2HBr（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B．2NO2（g） N2O4（g），恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C．CaCO3（s）CO2（g）+ CaO（s），恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D．N2（g）+3H2（g） 2NH3（g），反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3:1

【练4】在一定条件下的恒容密闭容器中发生可逆反应2X(g)⇌Y(g)+Z(s)，下列不能说明该反应达到化学平衡状态的是
A．2v正(X)=v逆(Y) B．反应容器中Y的质量分数不变
C．体系压强不再变化 D．混合气体的密度不再变化

【练5】100℃时，将0.1molN2O4置于1L密闭的烧瓶中，然后将烧瓶放入100℃的恒温槽中，烧瓶内的气体逐渐变为红棕色：N2O4(g)2NO2(g)。下列结论不能说明上述反应在该条件下已经达到平衡状态的是
①烧瓶内气体的颜色不再加深，
②N2O4的消耗速率与NO2的生成速率之比为1∶2，
③NO2的生成速率与NO2消耗速率相等，
④NO2的物质的量浓度不变，
⑤烧瓶内气体的质量不再变化，
⑥烧瓶内气体的压强不再变化，
⑦烧瓶内气体的密度不再变化，
⑧烧瓶内气体的平均相对分子质量不再变化
A．②⑤⑦ B．①③④⑥⑧ C．只有③ D．只有⑤

【练6】在恒容密闭容器中发生2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，下列说法能够判断该反应达到化学平衡状态的个数是
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO
②单位时间内NO2、NO、O2的物质的量浓度变化量之比为2︰2︰1
③混合气体的颜色不再改变
④混合气体的密度不再改变
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变
⑥混合体系中c(NO)保持不变
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个

【练7】（2021·峨山彝族自治县第一中学高二期中）某温度时，在一个容积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，下列有关说法错误的是

A．该反应的化学方程式为X＋3Y2Z
B．2 min时，反应达最大限度，但化学反应仍在进行
C．反应开始至2 min，Z的反应速率为0.05 mol·L-1·min-1
D．反应达到平衡时，压强是开始时的0.9倍

【练8】如图表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化的情况，t是到达平衡状态的时间。试回答：

（1）该反应的反应物是___。
（2）该反应的化学反应方程式为____。
（3）若达到平衡状态的时间是2min，A物质的平均反应速率为___。
（4）假设该反应在体积固定的密闭容器中进行，下列能做为判断该反应达到化学平衡状态的标志的是___。
A．每有3molA消耗，就会有3molC消耗 B．B的体积分数保持不变
C．气体的密度保持不变 D．B和C的浓度之比1：3
（5）达到平衡时，A的体积分数是___。