2018版高中化学第2章化学键化学反应与能量第2节化学反应的快慢和限度第2课时化学反应的限度学案鲁科.wps

第 2 2 课时 化学反应的限度 1了解可逆反应的特征。 2了解化学平衡的概念及特征，能够判断化学平衡状态，知道条件改变时化学平衡会发 生移动。(重难点) 化 学 平 衡 的 建 立 及 其 特 征 基础·初探 1可逆反应 2化学平衡 (1)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发 生变化，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。当可逆 反应达到化学平衡时，正、逆反应仍在继续进行，因此化学平衡是一种动态平衡。 (2)化学平衡状态的建立过程 可逆反应开始时 v 正最大，v 逆为 0，随着时间延长，v 正减小，v 逆增大，进行到一定程度， v 正v 逆0，对任何一种物质，其消耗的速率等于其生成的速率，此时各种物质浓度不再发 生变化从而达到化学平衡状态。如图所示。 (3)化学平衡的特征 “” 逆 ：可逆反应。 1 “ 动”：达平衡状态时，可逆反应并未停止，因此化学平衡是动态平衡。 “ 等”：平衡状态时，正、逆反应的速率相等。 “ 定”：平衡时，反应体系中各成分的含量(浓度或物质的量分数或气体的体积分数)保 持恒定。 “ 变”：改变条件，化学平衡状态发生改变。 探究·升华 思考探究 催化剂 对于可逆反应 2SO2O22SO3，在一定温度下，将 2 mol SO2(g)和 1 mol O2(g)通入 一定体积的密闭容器中。其化学反应速率与时间关系如图所示。 问题思考 ： 1反应开始时，v 正最大，v 逆0，原因是什么？ 【提示】 反应开始时反应物浓度最大，生成物浓度为 0。 2反应进行中，正、逆反应速率如何变化，原因是什么？ 【提示】 v 正不断减小，v 逆不断增大；反应物浓度不断减小，生成物浓度不断增大。 3反应一段时间(t1)后，v 正和 v 逆有何关系？解释原因。 【提示】 v 正v 逆；化学反应达到平衡状态，反应物和生成物浓度保持不变。 认知升华 化学平衡的判断依据 2 mnpq 时，总压强不再变化(其他条件一定) 平衡 压强 不一定平 mnpq 时，总压强不再变化(其他条件一定) 衡 间 任意化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 温度 平衡 接 (其他不变) 依 不一定平 密度 密度不再变化 据 衡 颜色 含有有色物质的体系颜色不再变化 平衡 【误区警示】 上表可总结为以下两点： 1v 正v 逆时，反应达到平衡状态； 2反应过程中，可变量保持不变时，反应达到平衡状态，恒定量不能作为平衡的标志。 题组·冲关 3 题组 1 可逆反应的特征 1下列反应不属于可逆反应的是( ) ASO2溶于水和 H2SO3分解 BH2和 I2化合成 HI和 HI 分解 CSO2与 O2化合成 SO3和 SO3分解 DNH3与 HCl 化合生成 NH4Cl和 NH4Cl受热分解生成 NH3和 HCl 【解析】 NH3HCl=NH4Cl，NH4Cl = NH3HCl，二者反应条件不同。 【答案】 D 2化学反应 H2(g)I2(g)2HI(g)是一个可逆反应，在持续加热的条件下，向密 闭容器中充入 2 mol H2和 3 mol I2蒸气，充分反应后，该密闭容器内 ( ) 【导学号：55102089】 A2 mol H2已耗尽 B3 mol I2已耗尽 CHI的物质的量等于 4 mol DHI的物质的量少于 4 mol 【解析】 该反应为可逆反应，不能进行到底，充入 2 mol H2和 3 mol I2蒸气时，I2过量， 应根据 H2计算，若 H2完全反应时生成 4 mol HI，因 H2不能完全反应，故生成 HI 的物质的量少 于 4 mol。 【答案】 D 3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 0.3 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( ) 【导学号：55102090】 ASO2为 0.5 mol/L，O2为 0.2 mol/L BSO2为 0.25 mol/L CSO2、SO3均为 0.15 mol/L DSO3为 0.4 mol/L 【解析】 假设反应物全部转化为生成物，则 SO2、O2、SO3的浓度分别为 0.1 mol/L、0 mol/L、0.4 mol/L；假设生成物全部转化为反应物，则 SO2、O2、SO3的浓度分别为 0.5 mol/L、 0.2 mol/L、0 mol/L。故 0.1 mol/Lc(SO2)0.5 mol/L，0 mol/Lc(O2)0.2 mol/L，0 mol/Lc(SO3)0.4 mol/L。A 项表明 0.2 mol/L SO3完全转化为 SO2和 O2，这是不可能的；B 项表明在题给浓度的基础上有 0.05 mol·L1SO2转化为 SO3，这是可能的；C 项表明 SO2、SO3 4 的浓度在题给基础上均减少了 0.05 mol·L1，这是不可能的；D 项表明 0.2 mol·L1的 SO2 和 0.1 mol·L1O2完全转化为 SO3，这是不可能的。 【答案】 B 题组 2 化学平衡的速率及特征 4下列关于化学平衡的说法中，不正确的是( ) A当一个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 【解析】 可逆反应达到平衡时，v 正v 逆0。 【答案】 A 5在一定条件下，向某容器中充入 N2和 H2合成 NH3。以下叙述错误的是 ( ) A开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零 C随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定 D随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定 【解析】 随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，一段时间后，反应达到平衡状态，但 此时反应并没有停止，只不过 v(正)v(逆)0，故 B 项错误。 【答案】 B 题组 3 平衡状态的判断 6一定条件下，可逆反应 N23H2 2NH3达到化学平衡状态，下列说法一定正确的是 ( ) 【导学号：55102091】 A每 1 mol NN 断裂的同时有 2 mol NH 生成 BN2、H2、NH3的浓度之比为 132 CN2减少的速率和 NH3减少的速率之比为 12 1 D气体体积为初始体积的 2 【解析】 A反应速率之比是相应的物质系数之比，根据方程式可知，每 1molNN 断裂 的同时有 6 mol NH 生成，A 不正确；B.平衡时物质的浓度不再发生变化，但各种物质的浓度 之间不一定相等或满足某种关系，B 不正确；C.达到平衡状态时正逆反应速率相等，则 N2减少 的速率和 NH3减少的速率之比为 12，C 正确；D.不知道转化率，则不能确定气体体积和初始 体积的关系，D 不正确。 【答案】 C 5 7在恒定温度下使 NH2COONH4(s) 2NH3(g)CO2(g)达到平衡，不能判断该反应达到化 学平衡的是( ) Av 正(NH3)2v 逆(CO2) B密闭容器中总压强不变 C密闭容器中混合气体的密度不变 D密闭容器中氨气的体积分数不变 【解析】 反应达到平衡状态的标志有两个：一是正、逆反应速率相等；二是各物质的质 量、浓度、物质的量分数等均恒定不变；B、C 两项都体现了混合气体的质量、浓度等恒定不变， 即正、逆反应速率相等，符合题意；D 项 NH3与 CO2都是生成物，按比例生成，故无论平衡与否， 氨气体积分数均不变。 【答案】 D 8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 【解析】 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，C(g)、D(g)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。 【答案】 C 【规律总结】 1对化学平衡状态的判断，从不同的角度出发可以得到多种判断依据，如物质的量、浓 度、压强、体积分数、温度、密度、M、颜色等，但最终都体现 v(正)v(逆)，各组分浓度保持 不变。 2“”“” 变不变 判断法： 某一物理量在从开始到平衡的过程是“变化”的，而达平衡后则“不变”，则此物理量是 判断平衡状态的标志。 化 学 平 衡 的 移 动 基础·初探 1实验探究温度对化学平衡的影响 6 (1)实验原理：二氧化氮(NO2)通常为红棕色气体，四氧化二氮(N2O4)通常为无色气体。在 常温、常压下，二氧化氮就能转化为四氧化二氮，且反应是可逆的，正反应为释放热量的反应。 反应的化学方程式为 2NO2(g) N2O4(g)。 (2)实验现象：将装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的烧瓶分别浸入冷水和热水中，观 察到的现象分别是浸到冷水中时混合物颜色变浅，浸到热水中时混合物颜色变深。 (3)实验现象分析：其他条件一定，升高温度后二氧化氮的百分含量增大，四氧化二氮的 百分含量减小，然后保持一个新的百分含量不变；降低温度后二氧化氮的百分含量减小，四氧 化二氮的百分含量增大，然后保持一个新的百分含量不变。 2实验结论 (1)温度改变，会使可逆反应 2NO2(g) N2O4(g)的化学平衡被破坏，且被破坏后的可逆 反应向另一个平衡状态移动。 (2)升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。 3影响化学平衡移动的因素：温度、浓度、压强。 探究·升华 思考探究 1化学平衡状态时 v 正和 v 逆有何关系？ 【提示】 v 正v 逆。 2对于反应 2NO2 N2O4，升高温度反应速率怎样变化？为什么平衡向吸热反应方向移 动？ 【提示】 升高温度，v 正、v 逆均增大，化学平衡向着吸热方向移动，说明吸热方向速率 增大的更多，使 v 吸热v 放热。 3v 正、v 逆同时改变一定能引起平衡移动吗？ 【提示】 不一定。当 v 正v 逆时平衡不移动。 认知升华 1化学平衡移动的概念：已达化学平衡的可逆反应中，当条件改变时，原来的化学平衡 被破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡的过程。 2化学平衡移动过程可表示为 3化学平衡移动的本质是不同程度地改变了 v 正和 v 逆，只有条件改变后 v 正v 逆，平衡 才发生移动。 【温馨提醒】 催化剂能同倍数的改变 v 正和 v 逆，故催化剂不影响化学平衡状态。 7 题组·冲关 题组 1 化学平衡移动及影响因素 1引起化学平衡移动的根本原因是( ) A浓度的改变 B压强的改变 C使用了催化剂 D正、逆反应速率的改变 【解析】 其他条件一定时浓度和压强的改变可以使正、逆反应速率发生改变，但它们使 化学平衡发生移动是通过改变正、逆反应速率来实现的，因此化学平衡移动的根本原因是正、 逆反应速率的改变。使用催化剂可以改变反应速率，但它对正、逆反应速率的影响是相同的， 即催化剂不能使化学平衡发生移动。 【答案】 D 2下列叙述不能肯定判断某化学平衡发生移动的是( ) 【导学号：55102092】 A反应体系的温度改变 B反应混合物中各组分的百分含量改变 C正、逆反应速率改变 D反应物的转化率改变 【解析】 正、逆反应速率改变后可能 v 正v 逆，则平衡不移动。 【答案】 C 题组 2 化学反应速率与化学平衡移动的关系 3一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 ( ) At1时刻，v 正v 逆 Bt2时刻，v 正v 逆 Ct2时刻，反应达到最大限度 Dt3时刻，反应停止 【解析】 根据图象可知在 t1时刻，v 正v 逆，反应正向进行，A 项正确；t2时刻，v 正v 逆，反应处于平衡状态，B 项正确；t2时刻，反应处于平衡状态，该反应达到最大限度，C 项正 确；t3时刻，反应处于平衡状态，此时反应仍然在进行，只是各物质的浓度都保持不变，D 项 错误。 8 【答案】 D 4对于达到平衡状态的可逆反应：2NH3 N23H2，当改变外界条件时： (1)v(正)v(逆)时，平衡向_方向移动。 (2)v(正)v(逆)时，平衡_移动。 (3)v(正)v 逆(N2) v 逆(NH3)，故平衡正向移动。 2 【答案】 (1)正反应 (2)不 (3)逆反应 (4)正反应 9