最新版高中化学-专题2-第一单元-第2课时-化学反应的限度学案-苏教版必修2

1第2课时化学反应的限度一、化学反应限度1．Cl2与H2O的反应化学方程式Cl2＋H2OHCl＋HClO溶液中微粒三分子H2O、Cl2、HClO四离子H＋、Cl－、ClO－、OH－反应特点反应不能进行到底2.FeCl3溶液与KI溶液的反应实验步骤实验现象溶液颜色由无色变为褐色溶液分层，上层为浅绿色，下层油状液体呈紫色溶液变为血红色实验结论有I2生成有Fe2＋和I2生成上层清液中含有未反应的Fe3＋离子方程式2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2反应特点I－过量条件下，反应物Fe3＋不能完全转化为生成物，即可逆反应具有一定的限度3.可逆反应(1)概念：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，2不用“===”，用“”。(2)特征①双向性：反应物正向反应逆向反应生成物。②双同性：正、逆反应是在同一条件下同时进行的。③共存性：反应物和生成物同时存在。1化学反应限度是在给定的条件下，可逆反应所能达到或完成的程度。化学反应限度的意义在于决定了反应的最大转化率。2不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同；同一可逆反应在不同条件如温度、浓度、压强等下，其反应限度不同。例1对于化学反应限度的叙述，错误的是()A．任何可逆反应都有一定的限度B．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等C．化学反应的限度与时间的长短无关D．化学反应的限度是不可改变的考点可逆反应与化学平衡状态题点化学平衡状态的特征答案D解析任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，此时v正＝v逆，对同一可逆反应，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关，但当外界条件发生改变时，化学反应的限度也会发生改变。例2在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)催化剂△2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2和SO3浓度分别为0.2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是()A．SO2为0.4mol·L－1、O2为0.2mol·L－1B．SO2为0.25mol·L－1C．SO3为0.4mol·L－1D．SO2、SO3均为0.15mol·L－1考点化学平衡状态的判断题点恒容下非等体反应平衡状态的判断答案B解析假设SO2、O2完全转化为SO3，则c(SO2)＝c(O2)＝0，c(SO3)＝0.4mol·L－1；假设SO3完全转化为SO2和O2，则c(SO2)＝0.4mol·L－1，c(O2)＝0.2mol·L－1，c(SO3)＝0，而可逆3反应的特点是反应不能进行到底，故A、C错误；又因为反应物SO2和生成物SO3不可能同时减小，故D错误。二、化学平衡状态1．化学平衡状态的建立(1)可逆反应过程中正、逆反应速率的变化①反应开始时：反应物浓度最大，正反应速率最大；生成物浓度为0，逆反应速率为0。②反应过程中：反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小；生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。③反应达平衡时：反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，正反应速率和逆反应速率相等。(2)用图像表示化学平衡状态的建立2．化学平衡状态(1)化学平衡状态的概念如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与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。(2)化学平衡状态的特征(1)可逆反应必须在一定的外界条件下(如温度、浓度、压强等)才能建立化学平衡。相同条件下(如温度、浓度、压强等)，可逆反应无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终达到的平衡状态是相同的，即“殊途同归”。(2)化学平衡状态的判断依据直接判断依据v正＝v逆同一物质生成速率等于消耗速率不同物质化学反应速率之比等于化4学计量数之比，且表示不同方向(即一正一逆)间接判断依据各物质的某些物理量保持不变各组分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数保持不变例3某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是()①正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等②反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同③混合物的组成比例不会随时间而改变A．①B．①③C．②D．①②③考点可逆反应与化学平衡状态题点化学平衡状态的特征答案B解析可逆反应达到平衡状态时，v正＝v逆≠0，且各组分的含量保持不变，故①③正确；而反应物和生成物浓度相同，只是反应达到的某一特殊状态，并不一定达到平衡。思维启迪化学反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不要理解为浓度相等，也不要理解为浓度之比等于化学计量数之比。例4在体积固定的容器中，对于反应A(g)＋B(g)3C(g)(正反应为放热反应)，下列叙述为平衡状态标志的是()①单位时间内由A、B生成C的分子数与分解C的分子数相等②外界条件不变时，A、B、C浓度不随时间变化③体系温度不再变化④体系的压强不再变化⑤体系的分子总数不再变化A．①②B．①②③C．①②③④D．①②③④⑤考点化学平衡状态的判断题点恒容条件下非等体反应平衡状态的判断答案D解析①同一物质的正、逆反应速率相等，说明已达平衡；②浓度不变，说明已达平衡；③如果该反应没有达到平衡，则反应要和外界有能量的交换，必然导致体系温度改变。体系温度不变，说明已达平衡；④⑤由于该反应是一个体积改变的反应，没有达到平衡之前，压强是改变的，分子总数也是改变的，只有平衡了，二者才不会改变，故①②③④⑤均正确。5易错警示(1)化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时，要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，转化为同种物质的速率进行比较。(2)利用v正＝v逆0判断平衡状态时注意：反应速率必须是一正一逆，不能都是v正或都是v逆。1．下列关于化学反应限度的说法中正确的是()A．一个可逆反应达到的平衡状态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，正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零C．平衡状态时，各物质的浓度保持相等D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变考点可逆反应与化学平衡状态题点化学反应限度的理解答案A解析反应达到平衡时v正＝v逆≠0，各物质浓度保持不变但不一定相等，且当外界条件发生改变时，这种状态可能会发生改变，B、C、D错误。2．(2017·杭州市学军中学模拟)一定条件下的可逆反应2NO2(红棕色)2NO(无色)＋O2(无色)，在恒压密闭容器中充入NO2，达到化学平衡状态的标志是()A．反应停止了B．NO的正反应速率与O2的逆反应速率相等C．c(NO)∶c(O2)＝2∶1D．气体的颜色不再变化考点化学平衡状态的判断题点恒压下非等体反应平衡状态的判断答案D解析A项，反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，但反应并没有停止，故错误；B项，NO6的正反应速率与O2的逆反应速率之比为2∶1时才能确定反应达到平衡状态，故错误；C项，c(NO)∶c(O2)始终是2∶1，不能作为判断是否达到平衡的依据，故错误；D项，混合气体的颜色不再改变，说明NO2气体的浓度不变，达到平衡状态，故正确。3．在体积不变的密闭容器中发生反应N2(g)＋3H2(g)高温、高压催化剂2NH3(g)，下列叙述表示该反应处于化学平衡状态的是()A．N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2B．混合气体的密度不随时间变化C．当有1molN≡N键断裂时，有6molN—H键断裂D．单位时间内生成2amolNH3，同时消耗amolN2考点化学平衡状态的判断题点恒容下非等体反应平衡状态的判断答案C解析A中，N2、H2、NH3的浓度之比等于化学计量数之比时，不能确定是否处于平衡状态；B中，因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变；C中，当有1molN≡N键断裂时，相当于生成2molNH3(1molNH3中含有3molN—H键)，即形成6molN—H键，同时有6molN—H键断裂，符合v正(NH3)＝v逆(NH3)，故处于化学平衡状态；D中，两反应速率均表示正反应速率，反应进行的任何阶段均成比例。4．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上述反应________(填“是”或“不是”)可逆反应，在第5s时，NO的转化率为________。(2)如图所示，表示NO2变化曲线的是________。用O2表示0～2s内该反应的平均速率v＝________________________________________________________________________。(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。a．v(NO2)＝2v(O2)b．容器内压强保持不变c．v逆(NO)＝2v正(O2)7d．容器内密度保持不变考点化学平衡状态的判断题点化学平衡状态的相关综合答案(1)是65%(2)b1.5×10－3mol·L－1·s－1(3)bc解析(1)该反应是可逆反应，5s时，NO转化率为0.020mol－0.007mol0.020mol×100%＝65%。(2)由平衡体系2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)知，NO2为生成物，Δn(NO2)＝Δn(NO)＝0.020mol－0.007mol＝0.013mol，平衡时c(NO2)＝0.013mol2L＝0.0065mol·L－1，故表示NO2变化曲线的为b。v(NO)＝ΔcNOΔt＝ΔnNOV·Δt＝0.020mol－0.008mol2L×2s＝0.003mol·L－1·s－1，则v(O2)＝12v(NO)＝0.0015mol·L－1·s－1。(3)a项中未指明正、逆反应速率，故无法说明该反应是否达到平衡状态；由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应，当容器内压强保持不变时，说明该反应已达到平衡状态，故b项正确；c项中已说明正、逆反应速率相等，故说明该反应已达到平衡状态；由于气体总质量不变，气体总体积也不变，因此，无论该反应是否达到平衡，容器内密度保持不变，故d项无法说明该反应是否达到平衡状态。[对点训练]题组一化学平衡状态1．下列不属于可逆反应的是()A．氯气与水反应生成盐酸与次氯酸B．N2与H2在一定条件下可以生成NH3，同时NH3又可分解为N2和H2C．电解水生成H2和O2，氢气和氧气转化为H2OD．SO2溶于水和H2SO3分解考点可逆反应与化学平衡状态题点可逆反应的判断答案C解析可逆反应指在同一条件下，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，电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气点燃生成水，反应条件不同，不是可逆反应。2．在密闭容器中发生反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1和0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到一定限度时，各物质的浓度8可能是()A．X为0.2mol·L－1B．Y为0.1mol·L－1C．Z为0.4mol·L－1D．Z为0.1mol·L－1时，Y为0.4mol·L－1考点可逆反应与化学平衡状态题点可逆反应的特点答案B解析化学反应的限度决定了可逆反应中的各成分是不能完全转化的，反应可能正向进行，也可能逆向进行，所以当反应达到一定限度时各物质的浓度范围为0c(X)0.2mol·L－1，0c(Y)0.6mol·L－1，0c(Z)0.4mol·L－1。而当c(Z)＝0.1mol·L－1时，c(Y)＝0.45mol·L－1。3．向一密闭容器中放入1molX，进行可逆反应2X(g)3Y(g)，反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是()A．t1时，只有正反应B．t2～t3时，反应不再发生C．t2时，容器内有1.5molYD．t2～t3时，X、Y的物质的量均没