2020版高中化学 第二章 化学反应与能量 3.2 化学反应的限度 化学反应条件的控制课件 新人教版

第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制课程目标1．了解可逆反应的含义及其特征。2．认识化学反应的限度，初步了解化学反应达到平衡状态的标志。3．了解控制反应条件在生产和科研中的作用。图说考点[新知预习]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。(2)特点①正向反应和逆向反应进行。②一定条件下，反应物不可能转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到。(3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。正反应方向逆反应方向同时全部100%2．化学平衡状态(1)化学平衡的建立(2)化学平衡状态(简称)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，反应物和生成物的浓度的状态。化学平衡相等不再改变二、化学反应条件的控制1．化学反应条件的控制2．燃料燃烧的条件(1)燃料与接触。(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，提高能量的转化率。(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热量，提高热能的利用率。空气或氧气着火点充分燃烧[即时性自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)二次电池的充、放电为可逆反应。()(2)任何可逆反应都有一定的限度。()(3)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等。()(4)化学反应的限度与时间的长短无关。()(5)化学反应的限度是不可改变的。()×√√√×2．下列说法正确的是()A．H2可燃烧生成水，水可电解生成H2，上述两个反应互为可逆反应B．用含18O的氧气氧化不含18O的SO2时，反应一段时间后，SO2中也会含有18OC．可逆反应的反应物在一定的条件下也能完全反应D．可逆反应不可能有能量变化答案：B3．对化学反应限度的叙述不正确的是()①任何可逆反应都有一定的限度；②化学反应的限度是不可改变的；③化学反应的限度与时间的长短无关；④化学反应达到限度时，正逆反应的速率相等；⑤达到平衡时，反应停止了，正、逆反应速率都为零。A．①④B．②⑤C．②③D．⑤解析：任何反应都有一定的可逆性，所以①对；条件改变，可使原平衡发生移动，所以②错；达到化学平衡后，不再随时间的变化而变化，所以③对；化学平衡后，正逆反应速率相等，但都大于0，是动态平衡，所以④对、⑤错。答案：B4．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是()A．能够节约原料和能源B．能够提高产品的产量C．能够提高经济效益D．能够提高化学反应速率解析：提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。答案：D5．(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．提高炉膛内的温度炭与水反应生成CO和H2，燃烧更快，火焰更旺AB解析：往炉膛底内的热炭上喷洒少量水，即在高温下炽热的炭与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。技能素养提升点一化学平衡状态的特征与判断[例1]在一定温度下，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到化学平衡状态的标志是()A．单位时间内生成nmolH2，同时就有nmolHI生成B．单位时间内有nmolH2生成，同时就有nmolI2生成C．容器内气体的总压强不随时间的变化而变化D．1个H—H键断裂的同时，有2个H—I键断裂【解析】生成H2是逆反应，生成HI是正反应，根据化学方程式中的化学计量数关系，如果正、逆反应速率相等，则生成nmolH2的同时应有2nmolHI生成，A错误；生成H2和生成I2均是逆反应，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应进行，生成H2和I2的物质的量之比始终为1:1，B错误；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，反应从开始到反应达到平衡状态时，压强就一直保持不变，故气体总的压强不变不能说明反应已经达到平衡状态，C错误；断裂H—H键是正反应，断裂H—I键是逆反应，根据化学方程式的化学计量数关系，断裂1个H—H键的同时，有2个H—I键断裂，其正反应速率等于逆反应速率，D正确。【答案】D[提升1]如图所示为可逆反应X2＋3Y22Z2在反应过程中的反应速率v(mol·L－1·min－1)随时间t(min)变化的关系曲线，下列叙述正确的是()A．t1min时，只有正反应在进行B．t1min时，反应达到平衡状态C．t2～t3min，反应不再进行D．t2～t3min，各物质的浓度不再发生变化解析：A项，从题图可知，t1min时，正、逆反应同时进行，错误；B项，t2min时，反应达到平衡状态，错误；C项，平衡状态为动态平衡，错误；D项，反应达到平衡状态后，各物质的浓度不再发生变化，正确。答案：D[关键能力]化学平衡的特征化学平衡的特征概括为：逆、等、动、定、变状元随笔化学平衡状态的判断标志(1)直接标志①同一种物质的生成速率等于消耗速率。v正＝v逆②各组分的浓度保持一定各组分的浓度不随时间的改变而改变。(2)间接标志①反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。②对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。③对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。提升点二化学平衡状态的简单数据分析计算[例2]一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。达平衡时，X、Y、Z浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1和0.08mol·L－1，则下列判断不合理的是()①c1：c2＝1：3②平衡时，Y和Z的生成速率之比2：3③X和Y的转化率不相等④c1的取值范围为0c10.14mol·L－1A．①②B．③④C．①④D．②③【解析】分析浓度变化关系：X(g)＋3Y(g)2Z(g)c起始/(mol·L－1)c1c2c3c平衡/(mol·L－1)0.10.30.08反应的化学方程式中反应物化学计量数之比为1：3，所以反应中X和Y必然以1：3消耗，因为达平衡时X和Y浓度之比为1：3，故c1：c2＝1：3，①正确；平衡时Y和Z的生成速率之比应该和化学方程式对应化学计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3：2，②错误；由于起始时反应物是按化学方程式化学计量数之比配料，故X和Y转化率相等，③错误；运用极限法，假设Z完全转化为反应物，c1的极限值为0.14mol·L－1，而题设c10，反应又是可逆的，④正确。【答案】D[提升2]在一密闭容器中进行反应：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0.2mol·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．SO2、SO3均为0.15mol·L－1D．SO3为0.4mol·L－1解析：首先采用极限法分析。若反应向右进行到底，则有c(SO2)＝0，c(O2)＝0，c(SO3)＝0.4mol·L－1；若反应向左进行到底，则有：c(SO2)＝0.4mol·L－1，c(O2)＝0.2mol·L－1，c(SO3)＝0。化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的，所以平衡时各物质的浓度范围为0c(SO2)0.4mol·L－1,0c(O2)0.2mol·L－1,0c(SO3)0.4mol·L－1，A、D错误；若SO2为0.15mol·L－1，则转化的SO2的浓度为(0.2－0.15)mol·L－1＝0.05mol，此时SO3的浓度为(0.2＋0.05)mol·L－1＝0.25mol·L－1，C错误。答案：B状元随笔极限法讨论可逆反应中各物质的物质的量(1)在讨论可逆反应各物质的物质的量时可以采用极限法讨论，即假设反应向正反应方向进行到底求出生成物的最大量和反应物的最小量；或假设反应向逆反应方向进行到底求出生成物的最小量和反应物的最大量，进而求出平衡时各物质的物质的量的范围。(2)平衡时各组分的浓度保持不变，不是浓度相等，也不是等于化学计量数之比，换言之，若反应一段时间后，各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比，则反应不一定达到平衡状态。[关键能力]有关化学平衡的简单计算解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。如：设amol、bmol分别是A、B两物质起始物质的量，mxmol为反应物A的转化物质的量，nxmol为反应物B的转化物质的量，则：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00转化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx(1)关于反应物转化率的计算A的转化率＝A的转化量A的起始量×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)。(2)关于某组分的体积分数的计算A的体积分数＝体系中A的物质的量体系中总的物质的量×100%。状元随笔两点注意：(1)转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；(2)这里a、b可指物质的量、浓度、体积等；(3)对反应物：平衡时的量＝起始的量－转化的量；对生成物：平衡时的量＝起始的量＋转化的量。同时要注意差量法、守恒法等简单计算方法在化学平衡中的应用。形成性自评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：A2．在一个不传热的固定容积的密闭容器中，可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当m、n、p、q为任意整数时，达到平衡的标志是()①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；⑤中反应任意时刻反应速率之比都等于化学计量数之比，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也不再改变，③、④正确；间接标志是体系的温度不再变，②正确；因m＋n与p＋q的相对大小不确定，故①无法确定，则①错误。因此选B。答案：B3．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；