2019-2020学年高中化学 第二章 化学反应与能量 第三节 化学反应的速率和限度 第二课时 化学

第二课时化学反应的限度化学反应条件的控制[随堂演练]1．对于可逆反应2SO2＋O22SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O原子A．只存在于O2中B．只存在于O2和SO3中C．只存在于O2和SO2中D．存在于SO2、O2和SO3中解析可逆反应在相同条件下，可以同时向两个反应方向进行，反应体系中各物质同时存在，由于三种物质均含有氧元素，故188O原子可能存在于三种物质中。答案D2．在一定条件下，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一个可逆反应开始时，正反应速率大于逆反应速率，此过程中，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，达一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，但不为零。答案B3．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在体积不变的密闭容器中反应，下列叙述表示处于化学平衡状态的是A．N2、H2、NH3的浓度比为1∶3∶2的状态B．混合气体的密度不随时间而变化C．当有1molN≡N键断裂时，有6molN—H键断裂D．单位时间内消耗amolN2的同时，消耗3amol的H2的状态解析A中，N2、H2、NH3的浓度比等于化学计量数之比时，不能确定是否处于平衡状态，因为无法以v正＝v逆和浓度是否不变进行判断。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化。C中，当有1molN≡N键断裂时，相当于生成2molNH3(1molNH3中含有3molN—H键)，即生成6molN—H键，与有6molN—H键断裂符合v(NH3)正＝v(NH3)逆，故处于化学平衡状态。D中，消耗amolN2的同时消耗3amolH2是同向的，不管平衡与否，只要N2和H2反应就一定符合该比例。答案C4．(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＝2Δn：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[限时检测][限时45分钟，满分50分]一、选择题(共10小题，每小题3分，共30分)1．下列反应条件的控制中，不恰当的是A．为了防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火C．为加快KClO3的分解速率，加入MnO2D．为加快H2O2的分解速率，把反应容器放到冷水中冷却解析冷水温度低，会降低反应速率。答案D2．一定温度下，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同时生成nmolB2D．单位时间内生成nmolA2同时生成nmolB2解析达到化学平衡的实质是v正＝v逆，生成2nmolAB的同时即消耗nmolB2，是指v正，而生成nmolB2是指v逆，v正＝v逆，C项是化学平衡状态；题目中该反应不论平衡与否，容器内压强始终不变化，B项不正确。答案C3．对于反应2SO2＋O22SO3，下列判断正确的是A．2体积SO2和足量O2反应，必定生成2体积SO3B．其他条件不变，扩大容器的体积，反应速率必然加快C．平衡时，SO2消耗速率必定等于O2生成速率的两倍D．平衡时，SO2浓度必定等于O2浓度的两倍解析二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫是一个可逆反应，所以2体积SO2不可能全部转化为2体积的SO3，A错误；在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积，压强减小，反应物和生成物的浓度减小，反应速率减慢，B错误；当生成O2的速率为v时，此时生成SO2的速率为2v。现消耗SO2的速率也为2v，所以v消耗(SO2)＝v生成(SO2)，此反应已达平衡，C正确；平衡时反应物、生成物浓度之比应从两个方面考虑：第一，反应物起始浓度；第二，化学方程式中的化学计量数。所以“SO2浓度必定等于O2浓度的两倍”这种说法是错误的，D错误。答案C4．对于可逆反应M＋3N2Q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．反应混合物各组分的浓度不再变化D．反应已经停止解析该反应达到平衡时，各组分的浓度不再变化，但不一定相等，反应物也不能完全转化为生成物，同时反应并未停止，而是一种动态平衡，C正确。答案C5．反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)。一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是A．体系压强保持不变B．混合气体颜色保持不变C．SO3和NO的体积比保持不变D．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2解析该反应是气体体积不变的反应，且四者的化学计量数均为1，所以该反应过程中压强始终不变，SO3和NO同做为生成物，其比例始终为1∶1，D项中所指出的是同一方向的反应。由于NO2是有颜色的，平衡移动必然导致颜色变化，故B项能说明反应达平衡。答案B6．(双选)对于可逆反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应，下列说法正确的是A．H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1B．反应进行的净速率是正、逆反应速率之差C．正、逆反应速率的比值是恒定的D．达到平衡时，正、逆反应速率相等解析速率之比等于各物质的化学计量数之比，H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率比为1∶2，A项错误。刚开始时，正反应速率最大，逆反应速率为0，随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，二者的比值是变化的，C项错误。净速率是正、逆反应速率之差，B项正确。正、逆反应速率相等是化学反应达到平衡的标志，D项正确。答案BD7．在密闭容器中进行反应X2(g)＋3Y2(g)===2Z2(g)，若X2、Y2、Z2的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，达到平衡时下列物质的浓度可能为A．X2为0.2mol·L－1B．Y2为0.2mol·L－1C．Z2为0.4mol·L－1D．Y2为0.6mol·L－1解析采用极值转化法进行分析：①若0.1mol·L－1的X2,0.3mol·L－1的Y2全部转化为Z2，则平衡时c(Z2)＝0.4mol·L－1，此时c(X2)＝0，c(Y2)＝0。②若0.2mol·L－1的Z2全部转化为X2和Y2，则平衡时c(X2)＝0.2mol·L－1，c(Y2)＝0.6mol·L－1，此时c(Z2)＝0。又因可逆反应不能进行到底，故上述浓度无法实现。达平衡时三者浓度范围分别是：0＜c(X2)＜0.2mol·L－1,0＜c(Y2)＜0.6mol·L－1,0＜c(Z2)＜0.4mol·L－1，只有B符合题意。答案B8．如图1、2所示是425℃时，在1L密闭容器中发生化学反应的速率与浓度变化示意图。下列叙述错误的是①图1中起始加入的是H2(g)和I2(g)②图2中起始加入的是H2(g)和I2(g)③图1与图2中起始反应物不同④图1、2中当时间到达t时刻时，反应就停止了A．①②③B．①③④C．②③D．①④解析从图1和图2的图像分析得，图1表示HI的分解反应最后达到平衡状态，图2表示合成碘化氢的反应最后达到平衡状态，故图1与图2中起始反应物不同。答案D9．(双选)将6molA和5molB混合于4L恒容密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)nC(g)＋2D(g)，5s后反应达到平衡状态，生成2molD，经测定以C表示的平均反应速率为0.1mol·L－1·s－1。则下列结论中正确的是A．5s内以A表示的平均反应速率为0.15mol·L－1·s－1B．平衡时，B的浓度为1mol·L－1C．n值等于1D．平衡时B的转化率为50%解析5s后反应达到平衡状态，生成2molD，以D表示的平均反应速率为0.1mol·L－1·s－1，根据用不同物质表示同一反应时，速率比等于方程式的化学计量数比，得到n＝2,5s内以A表示的平均反应速率为0.15mol·L－1·s－1，A正确，C错误；以B表示的平均反应速率为0.05mol·L－1·s－1,5s后B减少1mol，平衡时，B的浓度为1mol·L－1，B正确；平衡时B的转化率为1/5×100%＝20%，D错误。答案AB10．(双选)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图所示。下列叙述正确的是A．点a的正反应速率比点b的大B．点c处反应达到平衡C．点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样D．点e处反应达到平衡解析由图可知，a点时n(H2)比b点大，即反应物浓度大，所以a点的正反应速率大于b点，A项正确。虽然c点时n(H2)＝n(NH3)，但二者的物质的量仍在随时间发生变化，故c点并没达到平衡，B项不正确。由于在t1、t2时，n(H2)、n(NH3)不再随时间发生变化，表明反应已达到平衡，故d、e两点处n(N2)相等，C项不正确，D项正确。答案AD二、非选择题(共2小题，共20分)11．(8分)在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O22(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：时间(s)012345n(NO)(mol)0.0200.0100.0080.0070.0070.007(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)如下图中表示NO2变化曲线的是________。用O2表示从0s～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________。a．v(NO2)＝2v(O2)b．容器内压强保持不变c．v逆(NO)＝2v正(O2)d．容器内密度保持不变解析(1)该反应是可逆反应，5s时，NO转化率为0.020－0.0070.020×100%＝65%。(2)由平衡体系2NO(g)＋O2(g)2NO2