化学反应速率与限度第2课时——化学反应的限度-讲与练高一化学必修二.doc

化学反应的限度讲与练
知识点一　化学反应限度
基本知识：
1．可逆反应
(1)定义：在同一条件下 和 均能进行的化学反应。
(2)特征
①可逆反应在一定条件下不能进行到底,只能进行到一定程度,反应有一定限度,即达到　　　　　,此时各物质的量都 （等于、大于、小于）零; 
②书写可逆反应的化学方程式时，不用“===”，用“ ”。
答案：1．(1)正反应方向和逆反应方向。
（2）①　平衡状态　, 大于 （  ② 用“”。
2．化学平衡状态的建立
(1)化学平衡状态的建立过程
在一定条件下向反应容器中加入SO2和O2发生反应：2SO2＋O22SO3

浓度
速率变化
v正、v逆关系
开始
反应物浓度
v正
v正 v逆
生成物浓度
v逆
变化
反应物浓度
v正
v正 v逆
生成物浓度
v逆
平衡
反应物浓度
v正
v正 v逆
生成物浓度
v逆

(2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立

答案：(1)

浓度
速率变化
v正、v逆关系
开始
反应物浓度最大
v正最大
v正＞v逆
生成物浓度为0
v逆为0
变化
反应物浓度减小
v正减小
v正＞v逆
生成物浓度增大
v逆增大
平衡
反应物浓度不变
v正不变
v正＝v逆
生成物浓度不变
v逆不变

(2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立

3．化学平衡状态
如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当 反应进行到一定程度时， 与 相等，反应物的浓度与生成物的浓度都 ，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。
答案： 可逆 ，正反应速率 逆反应速率 ， 不再改变，
4.影响化学反应的限度的因素
(1)决定因素:化学反应的限度首先决定于　　　　　　　　　。不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同,反应物的最大转化率不同。 
(2)外界因素:化学反应的限度受　　　、　　　、　　　等条件的影响。改变其中的一个条件,可以在一定程度上改变一个化学反应的　　　。
答案：反应物的化学性质 (2)温度、浓度、压强 限度
随堂演练
1.可逆反应在一定条件下达到化学平衡时,下列说法不正确的是 (　　)
A.正反应速率等于逆反应速率 B.反应物和生成物浓度不再发生变化
C.反应体系中混合物的组成保持不变 D.正、逆反应速率都为零
【答案】D
【解析】 正反应速率等于逆反应速率,则达到化学平衡,A正确;反应物和生成物浓度不再发生变化,达到化学平衡,B正确;反应体系中混合物的组成保持不变,达到化学平衡,C正确; 达到化学平衡时,正、逆反应都在进行,正、逆反应速率不为零,D不正确。
2.在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明反应X2(g)+Y2(g)2XY(g)已达到平衡的是(　　)
A.容器内的总压强不随时间变化 B.容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化
C.XY气体的物质的量分数不变 D.X2和Y2的消耗速率相等
【答案】C
【解析】该反应的特点:一是可逆反应;二是反应前后气体体积相等。根据气体压强之比等于气体物质的量之比推断,该反应在整个反应过程中总压强是不变的,A项不能说明该反应已经达到平衡;同理推断,容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化而变化,B项不能说明该反应已经达到平衡;X2和Y2的化学计量数相等,其消耗速率始终相等,D项不能说明该反应已经达到平衡。
3．反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，达到平衡后，再向反应容器中充入含18O的一氧化碳，经过一段时间后，18O存在于(　　)
A．CO B．H2O C．CO2、CO D．CO、H2O、CO2
【答案】D
【解析】　含18O的一氧化碳和H2O正向反应生成含18O的二氧化碳，同时含18O的二氧化碳和H2又逆向反应生成了一氧化碳和水，故最终CO、H2O和CO2中都含有了18O。
4.可逆反应X2+3Y22Z3,在反应过程中,反应速率(v)与时间(t)关系曲线如图所示,
下列叙述不正确的是 (　　)
A.t1时,正反应速率大于逆反应速率
B.t1~t2,逆反应速率逐渐减小
C.t2时,正反应速率与逆反应速率相等
D.t2~t3,各物质的浓度不再发生变化
【答案】B
【解析】 由图可知,在t1时可逆反应未达到平衡状态,正反应速率大于逆反应速率;t1~t2,正反应速率逐渐减小,逆反应速率逐渐增大;从t2时刻反应达到平衡状态,正反应速率与逆反应速率相等,t2~t3,仍为平衡状态,反应并没有停止,各物质的浓度不再发生变化。
知识点二　化学平衡状态的判断依据
基本知识：
1.直接依据——根据速率关系
①同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。
②不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bBcC＋dD，＝ 。
2.间接依据——根据各组分的量
首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。
即：—
3.完成下表
条件
是否平衡
正、逆反应
速率的关系
　v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v正不一定等于v逆

　在单位时间内生成了n mol B,同时消耗了q mol D,v正不一定等于v逆

变化量达不变的关系
混合物体
系中各成分的含量
　各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定

　各物质的质量或各物质的质量分数一定

　各气体的体积或体积分数一定

　总体积、总压强、总物质的量一定

变化量达不变的关系
压强
　m+n≠p+q时,总压强一定(其他条件一定)

　m+n=p+q时,总压强一定(其他条件一定)

混合气体的平均相对分子质量(Mr)
Mr一定,且m+n≠p+q

Mr一定,且m+n=p+q

变化量达不变的关系
温度
　任何化学反应都伴随着能量的变化,当体系温度一定时(其他条件一定)

体系的密度
密度一定

其他
　如体系颜色不再变化等

答案：从上到下依次不一定平衡、不一定平衡、、平衡、平衡、平衡、不一定平衡、平衡、不一定平衡、平衡、不一定平衡、平衡、不一定平衡、平衡
随堂演练
1.在一恒温、恒容的密闭容器中发生反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不再变化时,能够表明该反应已达平衡状态的是 (　　)
A.混合气体的压强 B.混合气体的平均相对分子质量
C.A的物质的量浓度 D.气体的总物质的量
【答案】B
【解析】因反应前后气体分子数不变,故无论反应是否平衡,混合气体的压强和气体的总物质的量都不改变;A为固态,其物质的量浓度为常数;反应正向进行时,混合气体的质量增加,则混合气体的平均相对分子质量变大,故混合气体的平均相对分子质量不变能说明反应达到平衡状态。
2.对于可逆反应4NH3+5O24NO+6H2O(g),下列叙述正确的是 (　　)
A.达到平衡状态,2v正(NH3)=3v逆(H2O)
B.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.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大
D.反应达到平衡时,反应物的转化率一定小于100%
【答案】D
【解析】根据不同物质的反应速率与化学计量数的关系,达到平衡状态,3v正(NH3)=2v逆(H2O),A错误;单位时间内生成x mol NO必定消耗x mol NH3,故不能判断反应是否达到平衡状态,B错误;达到化学平衡时,若增加容器体积,各气体物质的浓度均减小,故正、逆反应速率均减小,C错误;由于该反应是可逆反应,反应达到平衡时,反应物并未完全反应,故反应物的转化率小于100%,D正确。
3．(2020·武汉高一期中)在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于(　　)
A．5% B．10% C．15% D．20%
【答案】C
【解析】　达到平衡时，H2转化的物质的量为8 mol×25%＝2 mol。在一定条件下，N2与H2发生反应：
　　　　　　　　　　N2＋3H22NH3
起始物质的量/mol 2 　8　 0
转化物质的量/mol 　2
平衡物质的量/mol 　6
同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为×100%≈15%
4．在2 L密闭容器中，800 ℃时，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。
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)上图中，A点处v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)图中表示NO2变化的曲线是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________________。
(3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母，下同)。
a．v(NO2)＝2v(O2)
b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2)
d．容器内的密度保持不变
(4)下列能使该反应的反应速率增大的是________。
a．及时分离出NO2气体
b．适当升高温度
c．增大O2的浓度
d．选择高效的催化剂
【答案】　(1)大于　(2)b　1.5×10－3 mol·L－1·s－1　(3)bc　(4)bcd
【解析】　(1)图中表明A点的反应时间小于1 s，表格中数据表明在0～1 s内n(NO)呈减小状态，则反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)在向右进行，v正＞v逆。
(2)上述反应向右进行，则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表格中数据表明上述反应从开始到平衡，n(NO)的减小量为0.020 mol－0.007 mol＝0.013 mol，则n(NO2)的增加量为0.013 mol。上述反应容器的容积为2 L，则平衡时c(NO2)＝0.006 5 mol·L－1，则表示NO2变化的曲线是b。表格中数据表明，在0～2 s内n(NO)减小量为0.020 mol－0.008 mol＝0.012 mol，则n(O2)的减小量为0.006 mol，容器容积为2 L，则Δc(O2)＝0.003 mol·L－1，反应时间为2 s，根据v＝计算得v(O2)＝1.5×10－3 mol·L－1·s－1。
(3)化学平衡状态中正、逆反应速率相等，v正(NO2)＝2v逆(O2)体现了上述反应中正、逆反应速率相等，v(NO2)＝2v(O2)则不可以。上述反应，在达到平衡之前气体总物质的量不守恒，则在恒温、恒容下气体总压强不守恒；在达到平衡之后气体总物质的量守恒，则在恒温、恒容下气体总压强守恒。总之，上述反应的容器内压强保持不变，说明反应已经到达平衡。上述反应，在达到平衡前后气体质量守恒，由于容器容积不变，则容器内的密度不变不能说明反应达到平衡。
(4)其他条件一定，升高温度或增大反应物的浓度或使用催化剂，都能使化学反应速率增大；反之，可使化学反应速率减小。