魯科版必修2 第2章第2節(jié) 化學反應的快慢和限度（第2課時） 學案 (2).doc

第2課時化學反應的限度學習目標定位1.知道可逆反應、化學平衡和化學反應的限度的含義，認識當一定的外界條件改變時化學反應限度可能發(fā)生改變。2.認識化學平衡的特征，會判斷化學平衡狀態(tài)，知道條件改變時化學平衡會發(fā)生移動。一、化學平衡的建立及其特征1可逆反應(1)定義：在相同條件下，同時向正、反兩個方向進行的化學反應稱為可逆反應。(2)特征可逆反應在一定條件下不能進行到底，只能進行到一定程度，反應有一定限度，即達到平衡狀態(tài)，此時各物質的量都大于零。在可逆反應的化學方程式中，用“?”號代替“=”號。2化學平衡的建立(1)對于可逆反應2so2o22so3，在一定溫度下，將 2 mol so2(g)和1 mol o2(g)通入一定體積的密閉容器中。其化學反應速率與時間關系如圖所示。分析回答下列問題：反應開始時，正反應速率最大，原因是反應物濃度最大；逆反應速率為0，原因是生成物濃度為0。反應進行中，正反應速率的變化是逐漸減小，原因是反應物濃度逐漸減??；逆反應速率的變化是逐漸增大，原因是生成物濃度逐漸增大。反應一段時間(t1)后，正反應速率和逆反應速率的關系是大小相等，反應物的濃度不再改變，生成物的濃度不再改變。(2)化學平衡狀態(tài)也可從逆反應開始建立。如圖：3化學平衡狀態(tài)(1)化學平衡狀態(tài)的概念：在一定條件下可逆反應進行到一定程度時，正反應速率與逆反應速率相等，反應物和生成物的濃度都不再隨時間的延長而發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱為化學平衡狀態(tài)，簡稱化學平衡。(2)化學平衡狀態(tài)的特征：4影響化學反應限度的因素(1)決定因素：化學反應的限度首先決定于反應物的化學性質。不同的可逆反應在給定條件下的化學反應限度不同，反應物的最大轉化率不同。(2)外界因素：化學反應的限度受溫度、濃度、壓強等條件的影響。改變其中的一個條件，可以在一定程度上改變一個化學反應的限度。要注意的是，壓強只影響有氣體物質參與或生成的可逆反應的限度。歸納總結化學平衡狀態(tài)的判斷方法(1)v正v逆，反應達到平衡狀態(tài)；(2)反應過程中，可變量保持不變時，反應達到平衡狀態(tài)，恒定量不能作為平衡的標志。舉例分析如下：反應依據ma(g)nb(g)?pc(g)qd(g)是否一定平衡v正v逆單位時間內消耗了m mol a，同時生成了m mol a，即v正v逆一定平衡單位時間內消耗了n mol b，同時消耗了p mol c，即v正v逆一定平衡v(a)v(b)v(c)v(d)mnpq，v正不一定等于v逆不一定平衡單位時間內生成了n mol b，同時消耗了q mol d，均指v逆不一定平衡單位時間內同一物質斷裂的化學鍵與生成的化學鍵的物質的量相等一定平衡各組分的濃度保持不變各物質的物質的量或物質的量分數(shù)不再變化一定平衡各物質的質量或質量分數(shù)不再變化一定平衡各氣體的體積分數(shù)不再變化一定平衡總體積、總壓強、總物質的量不再變化不一定平衡含有有色物質的體系，顏色不再變化一定平衡壓強恒溫恒容，mnpq時，總壓強不再變化一定平衡恒溫恒容，mnpq時，總壓強不再變化不一定平衡溫度其他條件不變，反應體系溫度一定時一定平衡密度密度不再變化不一定平衡1在一定溫度下，反應h2(g)i2(g)?2hi(g)達到化學平衡狀態(tài)的標志是()a單位時間內生成n mol h2，同時就有n mol hi生成b單位時間內生成n mol h2，同時就有n mol i2生成c容器內氣體的總壓強不隨時間的變化而變化d1個hh鍵斷裂的同時，有2個hi鍵斷裂答案d解析a項，生成h2是逆反應，生成hi是正反應，根據化學方程式中的化學計量數(shù)關系，如果正、逆反應速率相等，則生成n mol h2的同時應有2n mol hi生成；b項，生成h2和生成i2均是逆反應，沒有指明正反應速率，不管平衡是否建立，只要反應進行，生成h2和i2的物質的量之比始終為11，反應不一定達到化學平衡；c項，該反應前后氣體總物質的量保持不變，其他條件一定時，反應從開始到達到平衡狀態(tài)，壓強一直保持不變，故氣體總壓強不變時，反應不一定達到平衡狀態(tài)；d項，斷裂hh鍵是正反應，斷裂hi鍵是逆反應，根據化學方程式的計量數(shù)關系，斷裂1個hh鍵的同時，有2個hi鍵斷裂，其正反應速率等于逆反應速率，反應一定達到化學平衡。易錯警示用“v正v逆”來判斷反應是否達到化學平衡狀態(tài)時，要滿足：(1)既要描述正反應，又要描述逆反應。(2)根據化學方程式的計量數(shù)關系來判斷正、逆反應速率是否相等。2在一定溫度下的恒容密閉容器中，當下列物理量不再變化時，能說明反應a(s)2b(g)?c(g)d(g)已達到平衡狀態(tài)的是()混合氣體的壓強混合氣體的密度b的物質的量濃度氣體的總物質的量a bc d答案b解析反應中a為固態(tài)，反應前后氣體的總物質的量不變，故混合氣體的壓強不變不能說明反應達到平衡，錯誤；，m總變化，v總不變，故混合氣體的密度不變可以說明反應達到平衡，正確；b的物質的量濃度不變可以說明反應達到平衡，正確；反應前后氣體總物質的量不變，氣體總物質的量不變不能說明反應達到平衡，錯誤。規(guī)律總結某一物理量在從開始到平衡的過程是“變化”的，而達平衡后則“不變”，則此物理量是判斷平衡狀態(tài)的標志。二、化學平衡的移動1實驗探究溫度改變對化學平衡的影響實驗原理2no2(g)?n2o4(g) 反應放熱(紅棕色) (無色)實驗內容將裝有二氧化氮和四氧化二氮混合氣體的圓底燒瓶分別浸入冷水和熱水中實驗現(xiàn)象浸到冷水中時混合物顏色變淺，浸到熱水中時混合物顏色變深解釋與結論受熱顏色變深，說明no2濃度增大，即升高溫度原平衡被破壞，平衡向逆反應方向移動重新建立新平衡冷卻顏色變淺，說明no2濃度減小，即降低溫度平衡被破壞，平衡向正反應方向移動重新建立新平衡2.升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，平衡向放熱反應方向移動。1化學平衡移動的概念：已達化學平衡的可逆反應中，當條件改變時，原來的化學平衡被破壞，并在新的條件下建立起新的化學平衡的過程。(1)化學平衡移動過程可表示為(2)化學平衡移動的本質是不同程度地改變了v正和v逆，只有條件改變后v正 v逆，平衡才發(fā)生移動。(3)若條件改變引起：v正v逆平衡正向移動；v正v逆平衡逆向移動；v正、v逆同時改變，若v正v逆平衡不移動。2影響化學平衡移動的因素有：溫度、反應物濃度、壓強等。3引起化學平衡移動的根本原因是()a濃度的改變b壓強的改變c使用了催化劑d正、逆反應速率的改變程度不同答案d解析其他條件一定時，濃度和壓強的改變可以使正、逆反應速率發(fā)生改變，它們使化學平衡發(fā)生移動是通過改變正、逆反應速率來實現(xiàn)的，因此化學平衡移動的根本原因是正、逆反應速率的改變。使用催化劑可以改變反應速率，但它對正、逆反應速率的影響是相同的，即催化劑不能使化學平衡發(fā)生移動。易錯警示1.外界條件改變時，v正、v逆同時改變，不一定能引起平衡移動，外界條件改變，若v正和v逆改變的倍數(shù)相同，化學平衡不移動。2催化劑能同倍數(shù)的改變v正和v逆，故催化劑不影響化學平衡狀態(tài)。4下列敘述不能肯定判斷某化學平衡發(fā)生移動的是()a反應體系的溫度改變b反應混合物中各組分的百分含量改變c正、逆反應速率改變d反應物的轉化率改變答案c解析a項，任何反應的發(fā)生都伴隨能量的變化，所以，溫度改變時，化學平衡一定會發(fā)生移動；根據化學平衡的特征，各組分的百分含量不變、反應物轉化率不變，可判斷b項、d項平衡發(fā)生移動；c項，若v正與v逆改變的程度相同，兩者仍相等，則平衡不移動。規(guī)律總結反應物的轉化率或反應混合物中各組分的百分含量發(fā)生改變，均可作為化學平衡移動的標志。1下列關于化學反應限度的敘述錯誤的是()a不同的化學反應，限度可能不同b可以通過改變溫度來控制化學反應的限度c可以通過延長化學反應的時間來改變反應的限度d當一個化學反應在一定條件下達到限度時，正、逆反應速率相等答案c解析反應限度主要取決于反應的本身；溫度可使化學平衡移動；延長時間不可以改變反應的限度；達平衡時，v正v逆0。2下列不屬于可逆反應的是()apbpbo22h2so42pbso42h2obn23h22nh3ccl2h2o?hclhclod2no2(g)?n2o4(g)答案a解析可逆反應是指在同一條件下，既能向正反應方向進行又能向逆反應方向進行的反應，a項，正向反應和逆向反應的條件不同，故不是可逆反應。3有關2so2o22so3的說法中不正確的是()a該反應為可逆反應，故在一定條件下so2和o2不可能全部轉化為so3b達到平衡后，反應就停止了，故正、逆反應速率相等且均為零c一定條件下，向某密閉容器中加入2 mol so2和1 mol o2，則從反應開始到達到平衡的過程中，正反應速率不斷減小，逆反應速率不斷增大，某一時刻之后，正、逆反應速率相等d平衡時so2、o2、so3的分子數(shù)之比不再改變答案b解析化學平衡是動態(tài)平衡，到達化學平衡狀態(tài)時，反應并沒停止，只是正、逆反應速率相等而已。4對可逆反應4nh3(g)5o2(g)?4no(g)6h2o(g)，下列敘述正確的是()a達到化學平衡時，4v正(o2)5v逆(no)b若單位時間內生成x mol no的同時，消耗x mol nh3，則反應達到平衡狀態(tài)c達到化學平衡后，若增加容器體積，則正反應速率減小，逆反應速率增大d平衡后，再充入nh3，由于其他物質的濃度不變，反應速率雖增大，平衡不會發(fā)生移動答案a解析根據不同物質表示同一反應時的速率關系，可知v逆(o2)v逆(no)，代入a中表達式知v正(o2)v逆(o2)，a項正確；no的生成與nh3的消耗同時表示正反應，在任意時刻都成比例，b項不正確；達到平衡時，增加容器體積，反應物、生成物濃度同時減小，正、逆反應速率同時減小，c項不正確；平衡后，增大反應物濃度，反應速率增大，平衡發(fā)生移動，d不正確。5在一定溫度下的恒容密閉容器中，能說明反應x2(g)y2(g)?2xy(g)已達到平衡的是()a容器內的總壓強不隨時間變化b容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間變化cxy氣體的物質的量分數(shù)不變dx2和y2的消耗速率相等答案c解析該反應前后氣體的總物質的量相等，該反應在整個反應過程中總壓強不變，a項不能說明該反應已經達到平衡；該反應前后氣體總物質的量和氣體總質量不變，氣體的平均相對分子質量始終不變化，b項不能說明該反應已經達到化學平衡；x2和y2的化學計量數(shù)相等，d項，其消耗速率相等不能說明該反應已經達到平衡；xy氣體的物質的量分數(shù)隨反應進行而減?。籧項，xy氣體的物質的量分數(shù)不變時能說明反應達到化學平衡。6下列的說法中可以證明2hi(g)?h2(g)i2(g)已達平衡狀態(tài)的是_；在的說法中能說明2no2(g)?n2o4(g)已達平衡狀態(tài)的是_。單位時間內生成n mol h2的同時生成n mol hi一個hh鍵斷裂的同時有兩個hi鍵斷裂百分含量：(hi)(i2)容器內hi、h2、i2(g)共存c(hi)c(h2)c(i2)211溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化條件一定時，混合氣體的平均相對分子質量不再變化溫度和壓強一定時，混合氣體的顏色不再變化溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化答案解析對于2hi(g)?h2(g)i2(g)來講，不管反應是否達到平衡，hi、h2、i2(g)總是共存的，且容器體積一定時，容器內壓強、氣體的平均相對分子質量和密度總是不變，不能證明反應已達到平衡，也與是否達到平衡無關。若生成n mol h2的同時生成2n mol hi，則說明反應已達到平衡，錯；斷裂1個hh鍵和斷裂2個hi鍵表示兩個相反方向的速率相等，混合氣體的顏色不再變化表示各物質濃度一定，它們可以說明反應已達到平衡。對于反應2no2(g)?n2o4(g)來講，由于反應前后氣體的物質的量發(fā)生變化，反應未達到平衡必然在體積不變時帶來壓強變化，在壓強不變時帶來體積變化，若未達到平衡，混合氣體的平均相對分子質量、密度和顏色均將發(fā)生變化。所以這5種說法都可以證明反應已達平衡狀態(tài)?；A過關題組1可逆反應的特點1可逆反應2so2o22so3，若用2 mol so2和1 mol 18o2在一定條件下，經足夠長的時間反應。下列情況可能出現(xiàn)的是()a18o原子完全存在于so3中b18o原子存在于o2、so2、so3中c生成2 mol so3dso2、so3均為1.5 mol答案b解析可逆反應在相同條件下，可以向正、逆兩個反應方向進行，反應體系中各物質同時存在，由于三種物質均含有氧元素，故18o原子可能存在于三種物質中；c項，該反應是可逆反應，反應物不可能完全轉化為生成物，錯誤；d項，根據硫元素質量守恒：n(so2)n(so3)2 mol。2在密閉容器中進行如下反應：x2(g)y2(g)?2z(g)，已知x2、y2、z的起始濃度分別為0.1 moll1、0.3 moll1、0.2 moll1，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度有可能是()ay2為0.2 moll1by2為0.35 moll1cx2為0.2 moll1dz為0.4 moll1答案b解析x2(g)y2(g)?2z(g)起始(moll1) 0.10.30.2逆反應開始 0 0.2 0.4正反應開始 0.2 0.4 0所以，0c(x2)0.2,0.2c(y2)0.4,0c(z)v(逆)0，a項錯誤；由于t1t2時v(正)v(逆)0，反應物x2或y2物質的量逐漸減少至t2時刻保持不變，b項錯誤；t2t3達到平衡狀態(tài)，v(正)v(逆)0，c項錯誤。4下列關于化學平衡的說法，不正確的是()a當一個可逆反應達到化學平衡時，正、逆反應速率都為零b當可逆反應達到化學平衡時，正、逆反應速率一定相等c可逆反應達到化學平衡后，改變某些條件可以使平衡發(fā)生移動d當可逆反應達到化學平衡后，盡管正、逆反應都在進行，但各物質的濃度保持不變答案a解析當可逆反應達到化學平衡時，正、逆反應速率相等，但不為零；當可逆反應達到化學平衡后，盡管正、逆反應都在進行，但各物質的濃度保持不變；化學平衡是有條件的，可逆反應達到化學平衡后，改變某些條件可以使平衡發(fā)生移動。5在373 k時，密閉容器中充入一定量的no2和so2，發(fā)生如下反應：no2so2催化劑,noso3。平衡時，下列敘述正確的是()no和so3的物質的量一定相等no2和so2的物質的量一定相等反應混合物的總物質的量一定等于反應開始時總物質的量so2、no2、no、so3的物質的量一定相等a和 b和c和 d和答案c解析充入的是no2和so2，又no和so3的化學計量數(shù)之比為11，其物質的量一定相等；充入no2、so2的量不一定相等，而反應消耗量相等，故平衡時不一定相等；反應前后物質的化學計量數(shù)之和不變，則總物質的量保持不變；充入so2、no2的量不確定，則平衡時反應物和生成物不一定相等，故選c。6對于密閉容器中的反應：n2(g)3h2(g)?2nh3(g)，在673 k、30 mpa下，n(nh3)和n(h2)隨時間變化的關系如圖所示。下列敘述正確的是()aa點的正反應速率比b點的小bc點處反應達到平衡cd點(t1時刻)和e點(t2時刻)處n(n2)不一樣de點處反應已達到平衡答案d解析由圖可知，a點時n(h2)比b點大，即反應物濃度大，所以a點的正反應速率大于b點的，a項不正確；c點時n(h2)、n(nh3)二者的物質的量仍在隨時間發(fā)生變化，故c點并沒達到平衡，b項不正確；由于在t1、t2時，n(h2)、n(nh3)不再隨時間發(fā)生變化，表明反應已達到平衡，故兩點處n(n2)相等，c項不正確，d項正確。題組3化學平衡狀態(tài)的判斷7一定溫度下，可逆反應a(g)3b(g)?2c(g)未達到平衡的是()ac的生成速率與c的分解速率相等b單位時間內生成n mol a的同時消耗4n mol bca、b、c的濃度不再變化dc的百分含量達到最大值答案b解析化學平衡的標志是正反應速率與逆反應速率相等。c的生成速率是正反應速率，c的分解速率是逆反應速率，a項達到平衡；a、b、c各物質的濃度不變化，是平衡狀態(tài)的宏觀表現(xiàn)，c項達到平衡；逆反應生成n mol a，同時生成3n mol b，對于正反應消耗了4n mol b，說明v正v逆，反應向正反應方向進行，b項未達到平衡；c的百分含量達到最大值，說明反應達到限度，即d項達到平衡。8一定條件下，可逆反應2a?b3c，在下列四種狀態(tài)中，處于平衡狀態(tài)的是()正反應速率逆反應速率ava2 moll1min1vb2 moll1min1bva2 moll1min1vc2 moll1min1cva1 moll1min1vb2 moll1min1dva1 moll1min1vc1.5 moll1min1答案d解析將逆反應速率根據化學方程式統(tǒng)一折算成用a表示的速率，來表示a的生成速率，正反應速率表示a的消耗速率，二者相等，則說明反應達到了平衡狀態(tài)。9下列說法中，可以證明反應n23h2?2nh3已達到平衡狀態(tài)的是()a1個nn鍵斷裂的同時，有3個nh鍵形成b1個nn鍵斷裂的同時，有6個nh鍵斷裂c1個nn鍵斷裂的同時，有6個nh鍵形成d1個nn鍵斷裂的同時，有3個hh鍵斷裂答案b解析根據化學反應的實質可知，每當有1個nn鍵斷裂時，必有3個hh鍵斷裂，同時有6個nh鍵形成，c、d不能說明反應已達平衡狀態(tài)；當有6個nh鍵斷裂時，必有1個nn鍵形成，則一個nn鍵斷裂的同時又有一個nn鍵形成，說明反應已達平衡狀態(tài)。10在一定溫度下的定容密閉容器中，當物質的下列物理量不再變化時，表明反應：a(g)b(g)?c(g)d(g)已達平衡的是()a混合氣體的壓強b混合氣體的密度cb的物質的量濃度d氣體的總物質的量答案c解析根據化學反應方程式的特點：各物質均為氣態(tài)且反應前后氣體的計量數(shù)之和相等，故在反應過程中氣體的物質的量不變，壓強也不變；由質量守恒，該反應在恒容容器中進行，體系的密度不變，故a、b、d三項中的物理量均不能作為平衡狀態(tài)的判據。11可逆反應2no2(g)?2no(g)o2(g)，在體積固定的密閉容器中，達到平衡狀態(tài)的標志是()用no2、no、o2表示的反應速率之比為221混合氣體的顏色不改變混合氣體的密度不再改變混合氣體的壓強不再改變混合氣體的平均相對分子質量不再改變c(no2)c(no)每消耗2 mol no2的同時，也消耗2 mol no每消耗4 mol no2的同時又有4 mol no2生成a bc d全部答案a解析錯誤，無論達到平衡與否，各物質化學反應速率之比都等于方程式化學計量數(shù)之比；正確，有色氣體的顏色不變，則表示物質的濃度不再變化，說明反應已達到平衡；錯誤，體積固定，反應前后氣體質量守恒，密度始終不變；正確，反應前后氣體體積不等，壓強不變，意味著各物質的含量不再變化；正確，由于氣體的質量不變，則氣體的平均相對分子質量不變時，氣體中各物質的物質的量不變，說明反應達到平衡；錯誤，達平衡狀態(tài)后，no2、no濃度保持不變，而不一定相等；正確，符合v正v逆；正確，符合v正v逆。能力提升12某溫度時，在一個2 l的密閉容器中，x、y、z三種氣體物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。根據圖中數(shù)據，試填寫下列空白：(1)該反應的化學方程式為_。(2)從開始到2 min，z的平均反應速率為_；平衡時，y的轉化率為_；平衡時，x的濃度為_。(3)下列敘述能說明該反應已達到化學平衡狀態(tài)的是_(填字母)。a容器內壓強不再發(fā)生變化b容器內氣體總物質的量不再發(fā)生變化cx的體積分數(shù)不再發(fā)生變化d相同時間內消耗2n mol的z的同時消耗n mol的ye相同時間內消耗n mol 的y的同時消耗3n mol的x答案(1)3x(g)y(g)?2z(g)(2)0.05 moll1min110%0.35 moll1(3)acd解析(1)n(x)0.3 mol，n(y)0.1 mol，n(z)0.2 mol，所以反應的化學方程式為3x(g)y(g)?2z(g)。(2)v(z)0.05 moll1min1，(y)100%10%，c(x)0.35 moll1。13在100 時，將0.100 mol的n2o4氣體充入1 l抽空的密閉容器中，隔一段時間對容器內的物質進行分析，得到如下數(shù)據：時間/s020406080100c(n2o4)/moll10.100c10.050c3abc(no2)/moll10.0000.060c20.1200.1200.120請根據表中數(shù)據回答下列問題：(1)表中c2_(填“”“(2)0.070 moll10.001 5(3)深淺解析(1)(2)由反應n2o4?2no2可知，20 s時c(no2)0.060 moll1，則c(n2o4)0.030 moll1，c10.1000.0300.070 moll1，v(n2o4)0.0015 moll1s1。當c(n2o4)0.100 moll10.050 moll10.050 moll1時，則c2c(no2)20.050 moll10.100 moll1，當t60 s時，已達平衡，c3ab0.100c(no2)0.100 moll10.120 moll10.040 moll1。(3)反應caoh2o=ca(oh)2放出大量的熱，使水的溫度升高，nh4no3溶解時吸熱，使水的溫度降低。no2為紅棕色氣體，n2o4為無色氣體，升溫時平衡向吸熱(生成no2)方向移動，即氣體顏色加深；降溫時，平衡向放熱(生成n2o4)方向移動，即氣體顏色變淺。14在2 l密閉容器中，800 時反應2no(g)o2(g)?2no2(g)體系中，n(no)隨時間的變化如表所示：時間/s012345n(no)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)下圖中a點處，v正_(填“大于”“小于”或“等于”，下同)v逆，a點正反應速率_b點正反應速率。(2)圖中表示no2的變化的曲線是_。用o2表示從02 s內該反應的平均速率v_。(3)能說明該反應已經達到