知識講解-化學(xué)反應(yīng)限度

1、北京四中網(wǎng)校 PAGE 5 地址：北京市西城區(qū)新德街20號四層 郵編：100088 電話：82025511 傳真：82079687化學(xué)反應(yīng)的限度編稿：張燦麗 審稿：曹玉婷【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梳理】要點一、化學(xué)反應(yīng)的限度1可逆反應(yīng)：【高清課堂：挑戰(zhàn)有極限化學(xué)反應(yīng)限度ID：370203#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，同時又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。要點詮釋：不管反應(yīng)方程式如何書寫，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)。一個可逆反應(yīng)是2個反應(yīng)組成的體系，含有2個反應(yīng)速

2、率：v(正)和v(逆)來表示各相應(yīng)反應(yīng)的快慢程度，v(正)與v(逆)既相互聯(lián)系又各自獨立。（2）可逆反應(yīng)在寫化學(xué)方程式時不用“”而用“”。如工業(yè)制硫酸時，SO2與O2的反應(yīng)是可逆反（3）可逆反應(yīng)的特點：由正反應(yīng)和逆反應(yīng)2個反應(yīng)組成，分別用v(正)和v(逆)來衡量各自反應(yīng)進(jìn)行的快慢。反應(yīng)物和生成物同時共存。若條件保持一定，最終都會建立一個化學(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，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)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，這就是這個反應(yīng)所能達(dá)到的限度。（2）特點：逆：化學(xué)平衡適用的是可逆反應(yīng)。等：化學(xué)平衡

3、引起的原因是正、逆反應(yīng)速率相等（即v(正)=v(逆)），即同一時間內(nèi)對某一物質(zhì)來說，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。這種相對穩(wěn)定的狀態(tài)為化學(xué)平衡狀態(tài)。動：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，平衡為動態(tài)平衡。變：由于速率受條件的影響，當(dāng)改變外界條件時，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)），平衡就會發(fā)生變化，這就是平衡移動。綜上所述，可知平衡建立的實質(zhì)是速率相等，可用圖像表示為：要點二、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) 要點詮釋：v(正)=v(逆)在一個

4、反應(yīng)中，其含義是指對某一物質(zhì)而言v(生)=v(消)，必須包含兩個方向的速率（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)不隨時間變化2在一定條件下可作為標(biāo)志的是：對于有色物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng)體系，顏色不再變化。對于反應(yīng)前后氣體體積變化的反應(yīng)來說，氣體的總的物質(zhì)的量、平均相對分子質(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

5、平均相對分子質(zhì)量M和反應(yīng)總壓P不變(恒溫恒容)對于均為氣體參加或生成的體系，恒容時密度不發(fā)生變化。4反應(yīng)類型分析（如下表所示）對于密閉容器中的反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，根據(jù)對化學(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?？赡艿那闆r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)系在單位時間內(nèi)消耗了mmolA，同時生成mmolA，即v(正)=v(逆)平衡在單位時間內(nèi)消耗了nmolB，同時生成pmolC不一

6、定平衡v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q不一定平衡在單位時間內(nèi)生成了nmolB，同時消耗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

7、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。（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)限度的說法正

8、確的是（ ） A一個可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的限度 B當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，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，可以通過改變反應(yīng)條件而進(jìn)行調(diào)節(jié)?！究偨Y(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：【高清課堂：挑戰(zhàn)有極限化學(xué)反應(yīng)限度ID：370203#例題3】【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【變式2】(2016 四中同

9、步)一定條件下，將A、B、C三種物質(zhì)各1 mol通入一個密閉容器中發(fā)生反應(yīng):2A+B2C，達(dá)到化學(xué)反應(yīng)限度時，B的物質(zhì)的量可能是()A.1.5 molB.1 molC.0.5 molD.0【答案】B【解析】本題考查可逆反應(yīng)的特點及物質(zhì)的平衡的物質(zhì)的量的計算的知識。用極值法判斷。假如完全向右進(jìn)行，則B的最小值為0.5mol；若完全向左進(jìn)行，則B的最大值是1.5 mol。由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡時，各種物質(zhì)應(yīng)該是共存的。所以B的物質(zhì)的量應(yīng)該在最大值與最小值之間。符合題意的只有1mol。類型二：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

10、)在容積不變的容器中進(jìn)行。達(dá)到平衡的標(biāo)志是（ ）A單位時間內(nèi)生成2n mol B2，同時消耗3n mol C2B容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間變化C混合氣的密度不隨時間變化D混合氣的平均摩爾質(zhì)量不隨時間變化E單位時間內(nèi)斷裂2 mol A-A鍵，同時斷裂3 mol C-C鍵【答案】E 【解析】在任何時刻，單位時間內(nèi)生成2n mol B2的同時必然消耗3n mol C2，兩個速率的指向相同，不能作為到達(dá)平衡的標(biāo)志，所以A選項錯；該反應(yīng)的特征是反應(yīng)前后氣體體積不變，恒溫恒容時在任何時刻氣體物質(zhì)的量均不變，壓強(qiáng)均不變，又因為密閉體系質(zhì)量守恒，所以平均摩爾質(zhì)量不變；又因為恒容，所以密度不變，所以B、C、D不能作為判

11、斷標(biāo)志；消耗2 mol A的同時必生成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：【高清課堂：挑戰(zhàn)有極限化學(xué)反應(yīng)限度ID：370203#例題4】【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單位時間內(nèi)生成nmolA同時生成3nmolBDA、B、C的分子數(shù)之比為1:3:2【答案】B【變式2】一定條件下，在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）。當(dāng)SO2、O2、SO3的濃度不再改變時，下列說法正確的是（ ） ASO2、O2完全轉(zhuǎn)化

12、為SO3 B正、逆反應(yīng)速率相等且等于零 C反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) DSO2、O2、SO3的濃度一定相等【答案】C類型三：化學(xué)反應(yīng)限度的計算例3、將6 mol A、3 mol B充入容積為0.5 L的密閉容器中，進(jìn)行反應(yīng)：2A (g)+B (g)2C (g)，經(jīng)60 s后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時容器內(nèi)壓強(qiáng)為起始時壓強(qiáng)的0.8倍，則用A表示的反應(yīng)速率為_，B的轉(zhuǎn)化率為_，平衡時C的物質(zhì)的量濃度為_?！舅悸伏c撥】 【答案】0.12mol(LS) 60 7.2 mol/L 【解析】設(shè)反應(yīng)開始到達(dá)平衡時消耗B的物質(zhì)的量為n mol，則 2A (g) + B(g) 2C (g) 起始物質(zhì)的量mol 6 3

13、 0 轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量mol 2n n 2n 平衡物質(zhì)的量mol 62n 3n 2n 根據(jù)阿伏加德羅定律，溫度一定時，氣體的體積比與壓強(qiáng)比相等，有，即n=1.8。 則用A表示的反應(yīng)速率為，B的轉(zhuǎn)化率，C的平衡濃度=。【總結(jié)升華】化學(xué)平衡題計算的一般方法是：分三段（起始、轉(zhuǎn)化、平衡）設(shè)計計算模式，根據(jù)條件（列方程）計算。對于反應(yīng)物：n(平)=n(始)n(變)；對于生成物：n(平)=n(始)+n(變)。舉一反三：【高清課堂：挑戰(zhàn)有極限化學(xué)反應(yīng)限度ID：370203#例題6】【變式1】在800時，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

14、0.01mol/L時，氫氣的平衡濃度為0.005mol/L。此時，若再加入0.02mol/L的水蒸氣，重新達(dá)到平衡時，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)過量)，使燃料完全燃燒【答案】D【解析】提高固體燃料利用率，通?？梢酝ㄟ^增大反應(yīng)接觸面積或增大空氣量來實現(xiàn)?？諝膺h(yuǎn)遠(yuǎn)過量，會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21