2020化学新素养同步人教必修二讲义素养练第2章第3节第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制解析

第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制学习目标核心素养建构1.认识可逆反应及其特征。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。[知识梳理]一、化学反应的限度1．可逆反应(1)定义：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。(2)特点①正向反应和逆向反应同时进行。②一定条件下，反应物不可能全部转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到100%。(3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。2．化学平衡状态(1)化学平衡的建立(2)化学平衡状态(简称化学平衡)在一定条件下，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的状态。【自主思考】1．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。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提高反应的转化率加快反应速率控制有害反应减慢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2．燃料燃烧的条件(1)燃料与空气或氧气尽可能接触。(2)温度达到燃料的着火点。3．提高燃料燃烧效率的措施(1)尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能接触，且空气要适当过量。(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能利用率。【自主思考】2．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[效果自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)任何可逆反应都有一定的限度()(2)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等()(3)化学反应的限度与时间的长短无关()(4)化学反应的限度是不可改变的()答案(1)√(2)√(3)√(4)×2．(1)炭在火炉中燃烧得很旺时，在往炉膛底内的热炭上喷洒少量水的瞬间，炉子内的火会更旺这是因为____________________________________________________________________________________________________。(2)如果欲使炉内炭更充分燃烧，下列措施可行的是()A．向炉内吹空气B．把块状炭碾碎C．使用H2O作催化剂D．提高炉膛内的温度解析往炉膛底内的热炭上喷洒少量水，即在高温下炽热炭与H2O反应：C(s)＋H2O(g)=====高温CO(g)＋H2(g)，这样炭经反应变成气体燃料，燃烧时与空气接触充分，燃烧充分且快，所以炉火更旺。使用催化剂或提高炉内温度只能更快地完成燃烧过程，而并不能为炭燃烧的更充分提供条件。答案(1)炭与水反应生成CO和H2，燃烧更快，火焰更旺(2)AB探究一、化学平衡的建立和特征【合作交流】1．化学平衡状态建立后，反应停止，反应速率为0，这句话对吗？提示不对。从下图可知，化学平衡建立后，v(正)＝v(逆)≠0，说明反应并没有停止。2．在反应达到化学平衡状态时，各组分的浓度及质量分数、体积分数均保持________(填“相等”“不变”)，________相等，________符合化学计量数之比。(填“一定”“不一定”)提示不变不一定不一定【点拨提升】1．化学平衡建立的速率图像2．化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即：【典题例证1】对于可逆反应M＋NQ达到平衡时，下列说法正确的是()A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等B．M、N全部变成了QC．反应物和生成物的浓度都保持不变D．反应已经停止解析平衡时反应物、生成物的浓度之比应从两个方面考虑：一是反应物的起始浓度，二是化学方程式中的化学计量数。如2molM与1molN反应，无论怎样反应，M与N的浓度永远不相等，所以“M、N、Q三种物质的浓度一定相等”这种说法是错误的，A错误；此反应是可逆反应，B错误；反应物和生成物的浓度都保持不变，可以说明反应达到平衡状态，但未停止，C正确，D错误。答案C【学以致用1】对化学反应速率与化学反应限度的叙述，不正确的是()A．当化学反应达到最大限度时反应速率为0B．同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同C．化学反应达到限度时，正逆反应速率相等D．化学反应的限度与时间的长短无关解析A项反应达到最大限度时v正＝v逆≠0，A项错误；同一化学反应，条件改变，化学平衡可能被破坏，反应限度可能就会被改变，B项正确；任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，即反应达到化学平衡，此时v(正)＝v(逆)，对同一可逆反应，达到化学平衡时，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关。答案A探究二、化学平衡状态的判断【合作交流】1．判断可逆反应已达到平衡状态的依据有哪些？提示直接判据：a.正逆反应速率相等；b.各物质浓度不变。间接判据：百分含量、物质的量、压强、平均相对分子质量、密度、颜色不随时间改变。2．如何理解正逆反应速率相等?提示同一物质的生成速率和消耗速率相等。【点拨提升】判断标志错误!特别提醒在分析和解答时要注意审题，看清楚题目中给出的反应条件是恒温恒容还是恒温恒压，化学方程式中气体的前后化学计量数是否相等，是否有非气态物质参与。【典题例证2】可逆反应：2NO22NO＋O2在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是()①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．全部解析①中单位时间内生成nmolO2的同时必消耗2nmolNO2，知v正＝v逆，所以①能说明达到平衡状态；②所描述的都是指正反应方向的速率，无法判断；③无论达到平衡与否，物质的反应速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比；④有色气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡；因容器体积固定，密度是一个常数，所以⑤不能说明；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以⑥⑦均能说明达到平衡。答案A【学以致用2】一定温度下，在某恒容的密闭容器中，建立化学平衡：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是()A．体系的压强不再发生变化B．v正(CO)＝v逆(H2O)C．生成nmolCO的同时生成nmolH2D．1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键解析A项，由于该反应前后气体体积改变，当体系的压强不再发生变化时，说明反应已达到化学平衡状态。B项，CO的正反应速率等于其逆反应速率，说明反应已达到化学平衡状态。C项，生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行，没有表示出正、逆反应速率的关系，不能说明反应已达到化学平衡状态。D项，H—H键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向，1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键，即消耗1molH2的同时消耗了1molH2O，可知H2的消耗量等于其生成量，说明反应已达到化学平衡状态。答案C1．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2molSO2与1molO2反应生成2molSO3D．化学反应的限度可以通过改变条件来改变解析对于可逆反应，达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，反应物的转化率最大，A、B正确；2SO2＋O22SO3是可逆反应，无论怎样控制条件，反应物的转化率不可能达到100%，即2molSO2与1molO2反应不会生成2molSO3，C错；化学反应的限度可通过改变条件，如温度、压强等来改变，D正确。答案C2．一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是()A．单位时间内生成nmolA2的同时生成nmolABB．容器内的总压强不随时间的变化而变化C．单位时间内生成2nmolAB的同时生成nmolB2D．单位时间内生成nmolA2的同时生成nmolB2解析在一定条件下，判断一个反应是否达到平衡，主要看正逆反应速率是否相等，体系中各组分的浓度(或含量)是否保持不变。A项中，生成A2是逆反应，生成AB是正反应。显然v(正)＜v(逆)，没有达到平衡；B项中，压强不随时间的变化而变化，不能说明反应混合物中A2、B2和AB的浓度是否保持一定，也不能说明v(正)是否等于v(逆)。该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始至达到平衡，压强一直保持不变，故压强不变不能说明反应是否达到平衡状态；C项表明v(正)＝v(逆)，反应已达到平衡状态；D项中，只说明了逆反应速率，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应在进行，生成A2和B2的物质的量之比始终为1∶1。答案C3．一定条件下，发生可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述中，不能作为此可逆反应已经达到化学平衡状态的标志的是()A．NH3的消耗速率等于NO的生成速率B．NH3的消耗速率等于NO的消耗速率C．NH3的浓度和NO的浓度都不发生改变D．密闭容器内的压强不发生改变解析当v正＝v逆时，为平衡状态，A项叙述均表示正反应速率，且反应过程中二者恒相等，故不能判断可逆反应达到平衡状态；B项叙述前者表示正反应速率，后者表示逆反应速率，当二者相等时，可逆反应达到平衡状态；该反应为气体体积增大的反应，在反应过程中体系压强增大，当压强不再改变时，则达到平衡状态。答案A4．已知可逆反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。(1)若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是________(填字母，下同)。A．保持体积不变，增加CO的物质的量B．将容器的体积缩小一半C．保持压强不变，充入N2使容器体积增大D．保持体积不变，充入N2使体系压强增大(2)若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是________。①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化②v正(H2O)＝v逆(H2)③容器内气体的密度不随时间而变化④容器内气体总质量不随时间而变化⑤消耗nmolH2的同时消耗nmolCOA．①②③B．①②③④C．②D．①④⑤解析(1)A项，增加CO的物质的量，由于体积不变，会使c(CO)增大，则速率加快；B项，容器体积缩小一半，各气体的浓度都增大，则速率加快；C项，N2不参与反应，充入N2使容器的体积增大，从而使参与反应的各组分的浓度变小，速率变慢；D项，充入N2，体系压强虽增大，但由于体积不变，则参与反应的各组分的浓度不变，对速率无影响。(2)由于C是固体，只要反应未达到平衡状态，气体的质量、密度、相对分子质量就是不断变化的，它们不变时说明反应已达平衡状态，故①③④正确；用不同物质的反应速率表示化学平衡状态时必须一正一逆且速率数值之比等于化学计量数之比，故②正确；任何时刻，消耗nmolH2的同时都消耗nmolCO，⑤错误。答案(1)D(2)B5．将等物质的量的氢气和碘蒸气放入密闭容器中进行反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)(正反应放热)，反应经过5分钟测得碘化氢的浓度为0.5mol·L－1，碘蒸气的浓度为0.25mol·L－1。请填写以下空白：(1)v(HI)＝________________；v(H2)＝________________；氢气的起始浓度＝________。(2)若上述反应达到平衡时，则平衡浓度c(HI)、c(I2)、c(H2)的关系是______(填“相等”、“2∶1∶1”或“均为恒量”)。答案(1)0.1mol·L－1·min－10.05mol·L－1·min－10.5mol·L－1(2)均为恒量课时作业1.下列反应条件的控制中不恰