(人教版必修2)：第2章第3节第2课时化学反应的限度和条件的控制

第2课时化学反应的限度和条件的控制1.认识可逆反应及其特点。2.了解并会判断化学平衡状态。3.初步了解化学反应条件的控制。学习目标自主学习一、化学反应的限度1．可逆反应(1)定义：在同一条件下_______________和_______________均能进行的化学反应。正反应方向逆反应方向(2)特点1．(1)2H2＋O2=====点燃2H2O和2H2O=====通电2H2↑＋O2↑属于可逆反应吗？(2)把3molH2和1molN2充入密闭容器中反应，最终可以生成2molNH3吗？思考感悟【提示】(1)二者不属于可逆反应，因为可逆反应是在相同条件下进行的，而上述两反应的反应条件不同。(2)可逆反应不能进行到底，故不能生成2molNH3。2．化学平衡状态——化学平衡(1)化学平衡的建立①反应开始时：v(正)最大，v(逆)为____。②反应过程中：反应物浓度逐渐减小→v(正)逐渐_______，生成物浓度逐渐增大→v(逆)从0开始逐渐________。③反应达到平衡时：v(正)____v(逆)，反应物和生成物各组分浓度不再改变。(2)化学平衡建立过程中化学反应速率的变化图象0减小增大＝(3)概念在一定条件下，当一个________反应进行到_______________和______________相等，反应物和生成物的浓度不再改变时的状态。思考感悟2．可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态，此时反应物的转化率最大吗？【提示】可逆反应在一定条件下达到化学平衡状态后，反应物的量不再随时间的变化而变化，因此反应物的转化率达最大值，且保持不变。可逆正反应速率逆反应速率二、化学反应条件的控制1．化学反应条件的控制促进有利反应提高________________加快_____________控制有害反应减慢______________减少甚至消除有害物质的产生控制副反应的发生原料利用率反应速率反应速率2．燃料燃烧的条件(1)燃料与_____________接触，且空气要适当过量。(2)温度达到燃料的___________。3．提高燃料燃烧效率的措施(1)尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的___________。关键是燃料与______________尽可能充分接触，且________要适当过量。(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。空气或氧气着火点转化率空气或氧气空气思考感悟3．结合燃料燃烧的条件分析灭火的措施有哪些？【提示】(1)隔绝空气(2)降低火焰的温度1．下列说法正确的是(双选)()A．平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变B．化学反应进行的时间越长，化学反应的限度越大C．当一个化学反应达到平衡状态后，各组分的物质的量浓度不再发生变化D．空气量充足时，燃料的燃烧充分自主体验解析：选CD。化学平衡是一种动态平衡，平衡后反应仍在进行，但各组分的物质的量浓度不再发生变化；化学反应在一定条件下达到平衡状态时，随着时间的增长，化学反应的限度不再变化。2．某温度下，在一固定容积的容器中进行如下反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，下列情况能够说明反应已达到平衡状态的是()A．压强不再随时间而改变时B．气体的总质量不再改变时C．混合气体颜色不再改变时D．单位时间内每生成1molI2，同时有2molHI消耗时解析：选C。判断一个反应是否达到限度，主要是看各种成分的量是否再发生改变，正、逆反应速率是否相等。因为反应中各成分均为气体且反应前后气体的物质的量相等，所以无论是否达到平衡，压强和总质量都不发生改变，故A、B两项不正确。生成I2与消耗HI的方向均为正反应方向，D项不能说明正反应速率与逆反应速率相等，故不正确。3．中国锅炉燃烧采用沸腾炉的逐渐增多，采用沸腾炉的好处在于(双选)()A．增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源B．减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成C．提高煤炭的热效率并减少CO的排放D．使燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率答案：CD课堂互动讲练化学平衡的特征和平衡状态的判断1．化学平衡的特征2．化学平衡状态的判断特别提醒：对于反应前后气体分子数不发生变化的反应，如：H2(g)＋I2(g)2HI(g)不能根据混合气体的总物质的量、压强、总体积、密度不再变化来判断反应是否达到化学平衡状态。(2011年宜昌高一检测)在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应mA(气)＋nB(气)pC(气)＋qD(气)当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是()例1①体系的压强不再改变②体系的温度不再改变③各组分的浓度不再改变④各组分的质量分数不再改变⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q⑥单位时间内mmolA发生断键反应，同时pmolC也发生断键反应A．③④⑤⑥B．②③④⑥C．①③④⑤D．①③④⑥【解析】判断化学平衡的根本标志是v(正)＝v(逆)，⑥中mmolA断键，则同时生成pmolC，而pmolC也发生断键反应，因此对C而言v(正)＝v(逆)，⑥正确，而⑤中没有指明反应速率的方向，错误；平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变，则各组分的质量分数不再改变，③、④正确；间接标志是体系的温度不再改变，故②正确。但因m＋n与p＋q的相对大小不确定，故①无法确定。若m＋n＝p＋q，则压强始终不变化，则①错误。因此选B。【答案】B【误区警示】(1)因未仔细审题，即未读懂“不传热的密闭容器”而错误地认为体系的温度始终不变化而不选②。(2)片面的认为v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q(即反应速率之比等于化学计量数之比)就是v(正)＝v(逆)，忽视了反应的方向问题，从而错选⑤，而导致本题错选A。变式训练1下列方法中可以证明2HIH2＋I2(g)一定达到平衡状态的是________。(填序号)①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂③HI的体积分数与I2的体积分数相等④反应速率v(H2)＝v(I2)＝12v(HI)⑤v(HI)∶v(H2)∶v(I2)＝2∶1∶1⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化解析：注意化学平衡状态的实质是正、逆反应速率相等，要仔细分析各项叙述中的反应速率。①中正、逆反应速率不相等，④、⑤是相同的，都是指的单向反应速率，故均不正确。平衡时，各物质的浓度或百分含量保持不变，并不一定相等，故③不正确。该反应前后气体分子数不变，故压强、相对分子质量、气体密度均不随反应的进行而改变，⑦、⑧、⑩均不正确。各气体中只有I2有颜色，反应进行时，随I2的浓度改变，颜色会发生改变，颜色不再改变时，说明已达平衡，故②⑥⑨正确。答案：②⑥⑨化学反应条件的控制1．控制化学反应条件的目的化学反应有的快、有的慢，有的进行程度大、有的进行程度小，有的对我们有利、有的对我们不利。控制反应条件，促进有利的化学反应(提高反应物的转化率即原料的利用率，加快反应速率等)，抑制有害的化学反应(减缓反应速率，减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生等)，使化学反应向着对我们有利的方向转化。2．控制化学反应条件的基本措施(1)通过改变反应温度、溶液浓度、气体压强(或浓度)、固体表面积以及催化剂的使用等，改变化学反应的速率。(2)通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强(或浓度)等，改变可逆反应进行的限度。(2011年哈尔滨高一检测)下列选项中，能使煤炭燃烧更充分，提高热能利用率的最佳措施是()A．多加煤以使炉火更旺B．把煤炭做成大煤球C．在煤中掺和一些黄泥做成蜂窝煤D．把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧例2【解析】A项中只会增加煤的用量，不会使煤炭燃烧充分，也不能提高热能的利用率；B、C项无论从煤的粉碎程度，还是空气用量上都比不上D项。【答案】D变式训练2下列措施可以提高燃料的燃烧效率的是()①提高燃料的着火点②降低燃料的着火点③将固体燃料粉碎④将液体燃料雾化⑤将煤气化处理A．①③④⑤B．②③⑤C．③④⑤D．①②③④解析：选C。着火点是可燃物的固有属性，不会改变，①、②均错，③④⑤均可以提高燃料的燃烧效率。探究整合应用(1)氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的化学方程式如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)该反应为放热反应且每生成2molNH3，放出92.4kJ的热量。当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量)，反应速率与时间的关系如图所示。图中表示反应处于化学平衡状态的时间段(t1时刻后)为________。(2)在一定温度下，向一个容积为1L的容器中通入2mol氮气和8mol氢气及固体催化剂，使之反应。已知平衡时容器内气体的压强为起始时的80%。①N2的转化率为________。②反应达到平衡时，放出热量为________(填序号)。A．小于92.4kJB．等于92.4kJC．大于92.4kJD．可能大于或小于或等于92.4kJ(3)下列能证明反应已达化学平衡的标志为________。A．压强不变B．体系的温度不变C．N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2D．v(N2)正＝13v(H2)正【解析】(1)v(正)＝v(逆)时，表明反应处于化学平衡状态，故t2～t3，t4～t5段符合。(2)气体的压强为起始的80%，则气体的物质的量也为起始时的80%，则减少量为20%，因此，反应后气体的总物质的量减少(2mol＋8mol)×20%＝2mol。N2＋3H22NH3132Δn＝2变化量：1mol3mol2mol2mol因此反应中有1molN2和3molH2反应生成2molNH3，则反应放出热量为92.4kJ，N2转化率为1mol2mol×100%＝50%。(3)因该反应是气体分子数减少且正反应为放热的反应，故压强、温度不变能证明反应达到化学平衡，反应达平衡时，N2、H2、NH3的浓度不再变化，与化学计量数之比无关，C错误；D项v(N2)正、v(H2)正同方向，不能说明反应到达平衡状态。【答案】(1)t2～t3；t4～t5(2)①50%②B(3)AB