人教版必修2 第2章第3節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率和限度——化學(xué)反應(yīng)的限度 學(xué)案.doc

第3節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率和限度化學(xué)反應(yīng)的限度【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解化學(xué)平衡的特征；2、掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷；3、掌握常用的控制反應(yīng)條件的方法?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、化學(xué)反應(yīng)的限度1可逆反應(yīng)(1)可逆反應(yīng)：一定條件下既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。要點(diǎn)詮釋?zhuān)翰还芊磻?yīng)方程式如何書(shū)寫(xiě)，向右方向進(jìn)行的反應(yīng)叫正反應(yīng)，向左方向進(jìn)行的反應(yīng)叫逆反應(yīng)。一個(gè)可逆反應(yīng)是2個(gè)反應(yīng)組成的體系，含有2個(gè)反應(yīng)速率：v(正)和v(逆)來(lái)表示各相應(yīng)反應(yīng)的快慢程度，v(正)與v(逆)既相互聯(lián)系又各自獨(dú)立。(2)可逆反應(yīng)在寫(xiě)化學(xué)方程式時(shí)不用“”而用“”。如工業(yè)制硫酸時(shí)，so2與o2的反應(yīng)是可逆反(3)可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：由正反應(yīng)和逆反應(yīng)2個(gè)反應(yīng)組成，分別用v(正)和v(逆)來(lái)衡量各自反應(yīng)進(jìn)行的快慢。反應(yīng)物和生成物同時(shí)共存。若條件保持一定，最終都會(huì)建立一個(gè)化學(xué)平衡狀態(tài)。2化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡狀態(tài)(1)概念：在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物濃度不再發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱(chēng)為化學(xué)平衡狀態(tài)，這就是這個(gè)反應(yīng)所能達(dá)到的限度。(2)特點(diǎn)：逆：化學(xué)平衡適用的是可逆反應(yīng)。等：化學(xué)平衡引起的原因是正、逆反應(yīng)速率相等(即v(正)=v(逆)，即同一時(shí)間內(nèi)對(duì)某一物質(zhì)來(lái)說(shuō)，生成的量和消耗的量相等。定：正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，引起的結(jié)果是各物質(zhì)的濃度都不再發(fā)生變化。這種相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)為化學(xué)平衡狀態(tài)。動(dòng)：平衡后，正、逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，即正、逆反應(yīng)速率相等但不為零，平衡為動(dòng)態(tài)平衡。變：由于速率受條件的影響，當(dāng)改變外界條件時(shí)，速率發(fā)生變化，正、逆反應(yīng)速率可能不再相等(即v(正)v(逆)，平衡就會(huì)發(fā)生變化，這就是平衡移動(dòng)。綜上所述，可知平衡建立的實(shí)質(zhì)是速率相等，可用圖像表示為：要點(diǎn)二、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷1任何情況下均可作為標(biāo)志的是：v(正)=v(逆) 要點(diǎn)詮釋?zhuān)簐(正)=v(逆)在一個(gè)反應(yīng)中，其含義是指對(duì)某一物質(zhì)而言v(生)=v(消)，必須包含兩個(gè)方向的速率(即正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率)；同一物質(zhì)，速率相等，不同物質(zhì)，速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。各組分濃度(百分含量、物質(zhì)的量、質(zhì)量)不隨時(shí)間變化2在一定條件下可作為標(biāo)志的是：對(duì)于有色物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng)體系，顏色不再變化。對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積變化的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，氣體的總的物質(zhì)的量、平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變，以及恒壓下體積不再改變，恒容下壓強(qiáng)不再改變，都可以成為判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志。3不能作為判斷標(biāo)志的是：各物質(zhì)的物質(zhì)的量或濃度變化或反應(yīng)速率之比=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。有氣態(tài)物質(zhì)參加或生成的反應(yīng)，若反應(yīng)前后氣體的體積變化為0，則混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量m和反應(yīng)總壓p不變(恒溫恒容)對(duì)于均為氣體參加或生成的體系，恒容時(shí)密度不發(fā)生變化。4反應(yīng)類(lèi)型分析(如下表所示)對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)ma(g)+nb(g)pc(g)+qd(g)，根據(jù)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)概念的理解，判斷下列各情況是否達(dá)到平衡。可能的情況舉例是否已達(dá)平衡混合物體系中各成分的含量各物質(zhì)的物質(zhì)的量或各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定平衡各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量一定不一定平衡正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系在單位時(shí)間內(nèi)消耗了mmola，同時(shí)生成mmola，即v(正)=v(逆)平衡在單位時(shí)間內(nèi)消耗了nmolb，同時(shí)生成pmolc不一定平衡v(a):v(b):v(c):v(d)=m:n:p:q不一定平衡在單位時(shí)間內(nèi)生成了nmolb，同時(shí)消耗qmold不一定平衡壓強(qiáng)壓強(qiáng)不再變化，當(dāng)m+np+q平衡壓強(qiáng)不再變化，當(dāng)m+n=p+q不一定平衡混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量()一定，當(dāng)m+np+q平衡一定，當(dāng)m+n=p+q不一定平衡溫度任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化，在其他條件不變的情況下，體系溫度一定平衡氣體的密度密度一定不一定平衡顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色不變，即有色物質(zhì)的濃度不變平衡要點(diǎn)三、化學(xué)反應(yīng)條件的控制1化學(xué)反應(yīng)條件的選擇由于化學(xué)反應(yīng)的速率受反應(yīng)物自身的性質(zhì)、溫度、濃度、氣體壓強(qiáng)、催化劑、固體表面積等條件的影響，所以人們通常從上述方面考慮，選取適當(dāng)?shù)臈l件既可以控制化學(xué)反應(yīng)速率，又可以提高化學(xué)反應(yīng)的限度。2燃料充分燃燒條件的選擇(1)燃料燃燒的條件：燃料與空氣接觸；溫度達(dá)到燃料的著火點(diǎn)。(2)燃料充分燃燒的條件：要有足夠的空氣或氧氣(助燃劑)；燃料與空氣或氧氣要有足夠大的接觸面積。(3)燃料充分燃燒的意義：使有限的能量發(fā)揮最大的作用，節(jié)約能源；降低污染的程度。3提高燃料燃燒效率的措施(1)盡可能使燃料充分燃燒，提高能量的轉(zhuǎn)化率。關(guān)鍵是燃料與空氣或氧氣要盡可能充分接觸，且空氣要適當(dāng)過(guò)量。(2)盡可能充分利用燃料燃燒所釋放的熱能，提高熱能的利用率?！镜湫屠}】類(lèi)型一：化學(xué)反應(yīng)的限度例1、下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說(shuō)法正確的是( ) a一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的限度 b當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等 c平衡狀態(tài)是一種靜止的狀態(tài)，反應(yīng)物和生成物的濃度已經(jīng)不再改變 d化學(xué)反應(yīng)的限度不可以通過(guò)改變條件而改變【答案】ab【解析】化學(xué)反應(yīng)的限度即化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度，可以通過(guò)改變反應(yīng)條件而進(jìn)行調(diào)節(jié)。【總結(jié)升華】本題考查的是有關(guān)化學(xué)反應(yīng)限度的概念。舉一反三：【變式1】化學(xué)平衡狀態(tài)的特征是( )a反應(yīng)停止了b正、逆反應(yīng)速率都為零c正、逆反應(yīng)都還在繼續(xù)進(jìn)行d正、逆反應(yīng)的速率相等【答案】cd類(lèi)型二：化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷例2、在一定條件下，可逆反應(yīng)2a2(g)+2b2(g)3c2(g)+d2(g)在容積不變的容器中進(jìn)行。達(dá)到平衡的標(biāo)志是( )a單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol b2，同時(shí)消耗3n mol c2b容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化c混合氣的密度不隨時(shí)間變化d混合氣的平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間變化e單位時(shí)間內(nèi)斷裂2 mol a-a鍵，同時(shí)斷裂3 mol c-c鍵【答案】e 【解析】在任何時(shí)刻，單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol b2的同時(shí)必然消耗3n mol c2，兩個(gè)速率的指向相同，不能作為到達(dá)平衡的標(biāo)志，所以a選項(xiàng)錯(cuò)；該反應(yīng)的特征是反應(yīng)前后氣體體積不變，恒溫恒容時(shí)在任何時(shí)刻氣體物質(zhì)的量均不變，壓強(qiáng)均不變，又因?yàn)槊荛]體系質(zhì)量守恒，所以平均摩爾質(zhì)量不變；又因?yàn)楹闳?，所以密度不變，所以b、c、d不能作為判斷標(biāo)志；消耗2 mol a的同時(shí)必生成3 mol c，則c的生成速率等于c的消耗速率，所以e可以作為到達(dá)平衡的標(biāo)志。舉一反三：【變式1】在一定溫度下,可逆反應(yīng)a(g) +3b(g) 2c(g)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是( )aa、b、c的濃度相等ba、b、c的濃度不再發(fā)生變化c單位時(shí)間內(nèi)生成nmola同時(shí)生成3nmolbda、b、c的分子數(shù)之比為1:3:2【答案】b【變式2】下列敘述中可以證明2hi(g)h2(g)+i2(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是 單位時(shí)間內(nèi)生成n mol h2的同時(shí)生成n mol hi 一個(gè)h-h鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)h-i鍵斷裂 百分組成hi%=i2% 反應(yīng)速率(h2)=(i2)=0.5(hi) c(hi)=c(h2)=c(i2)=2:1:1 溫度和體積一定時(shí)，某一生成物濃度不再變化 溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化 條件一定，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化 溫度和體積一定時(shí)混合氣體的顏色不再變化 溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)混合氣體密度不再變化 【答案】【解析】 表示不同方向的反應(yīng)，但生成h2與生成hi的物質(zhì)的量之比應(yīng)等于相應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比； 表示不同方向的反應(yīng)且等于化學(xué)計(jì)量系數(shù)之比，正確； 毫無(wú)根據(jù)，只在極特殊情況下成立； 任何情況下均成立； 只是某種特殊情況； 濃度不變，說(shuō)明已達(dá)平衡，正確； 此反應(yīng)前后氣體體積不變，恒溫恒容條件下任何時(shí)候容器內(nèi)壓強(qiáng)均不變； 此反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，總質(zhì)量不變條件下任何時(shí)候氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量均不變； 顏色不變說(shuō)明濃度不變，正確； 此反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，恒溫恒壓條件下體積不變，任何時(shí)候氣體密度均不變。類(lèi)型三：化學(xué)反應(yīng)限度的計(jì)算例3、恒溫下，將amoln2和bmolh2的混合氣體通入一個(gè)固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：n2(g)3h2(g)2nh3(g)(1)若反應(yīng)進(jìn)行到某時(shí)刻t時(shí)，n1(n2)13mol，n1(nh3)6mol，計(jì)算a的值。(2)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體的體積為716.8l(標(biāo)況下)，其中nh3的含量(體積分?jǐn)?shù))為25%。計(jì)算平衡時(shí)nh3的物質(zhì)的量。(3)原混合氣體與平衡混合氣體的總物質(zhì)的量之比(寫(xiě)出最簡(jiǎn)整數(shù)比，下同)，n(始)n(平)。(4)原混合氣體中，ab。(5)達(dá)到平衡時(shí)，n2和h2的轉(zhuǎn)化率之比，(n2)(h2)。(6)平衡混合氣體中，n(n2)n(h2)n(nh3)。【答案】16；8mol；54；23；12；332。【解析】(1)n23h22nh3初始ab 0轉(zhuǎn)化39 6某平衡時(shí)刻13b9 6n2轉(zhuǎn)化了3mol，a13316 舉一反三：【變式1】在800時(shí)，下列可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，co(g)+h2o(g) co2(g)+h2(g)，已知當(dāng)co和水蒸氣的起始濃度為0.01mol/l時(shí)，氫氣的平衡濃度為0.005mol/l。此時(shí)，若再加入0.02mol/l的水蒸氣，重新達(dá)到平衡時(shí)，氫氣的新平衡濃度應(yīng)該是( )a0.0025mol/l b0.0075mol/l c0.01mol/l d0.015mol/l 【答案】b類(lèi)型四：化學(xué)反應(yīng)條件的控制例4、下列措施中不能提高固體燃料利用率的是( )a粉碎固體燃燒，增大反應(yīng)接觸面積b鼓入足量空氣，使燃料與氧氣充分接觸c使煤潔凈(氣化和液化)，減少污染物的排放d鼓入大量空氣(遠(yuǎn)遠(yuǎn)過(guò)量)，使燃料完全燃燒【答案】d【解析】提高固體燃料利用率，通常可以通過(guò)增大反應(yīng)接觸面積或增大空氣量來(lái)實(shí)現(xiàn)。空氣遠(yuǎn)遠(yuǎn)過(guò)量，會(huì)帶走部分熱量不利于燃料的充分利用。舉一反三：【變式1】工業(yè)上合成氨的反應(yīng)為n2(氣)3h2(氣)2nh392.4kj。(1)使用鐵觸媒作催化劑是為了。(2)通常采用2107pa5107