新教材2025版高中化學第2章化學鍵化學反應規(guī)律第3節(jié)化學反應的快慢和限度第2課時化學反應的限度學案魯科版必修第二冊

第2課時化學反應的限度學業(yè)要求1．了解可逆反應的含義，知道可逆反應在確定條件下能達到化學平衡狀態(tài)。2．體會從限度方面去相識和調控化學反應的重要性。3．相識化學變更是有條件的，學習運用變量限制方法探討化學反應。4．了解限制反應條件在生產和科學探討中的作用。學問網絡學業(yè)基礎——自學·思記·嘗試一、可逆反應1．定義：在相同條件下同時向正、逆兩個方向進行的反應。2．表示方法：書寫可逆反應的化學方程式時不用“=”號而用“?”號。3．特點二、化學平衡1．化學平衡狀態(tài)的建立(1)建立過程：(2)化學平衡建立過程的圖像：2．化學平衡狀態(tài)的概念在確定條件下可逆反應進行到確定程度時，反應物和生成物的濃度不再隨時間的延長而發(fā)生變更，正反應速率和逆反應速率________。3．化學平衡狀態(tài)的特點三、化學平衡移動1．探究溫度對化學平衡的影響試驗原理2NO2(g)?N2O4(g)反應放熱(紅棕色)(無色)試驗步驟試驗現象熱水中混合氣體顏色較常溫下的________，冷水中混合氣體顏色較常溫下的________試驗結論混合氣體受熱顏色變________，說明NO2濃度________，即平衡向________方向移動；混合氣體被冷卻顏色變________，說明NO2濃度________，即平衡向________方向移動2.化學平衡的移動化學平衡是在確定條件下建立起來的，當條件________時，原來的化學平衡將被破壞，并在新的條件下建立起新的化學平衡。此過程可以表示為：3．影響化學平衡的因素除溫度外，________、________(有氣體參與的可逆反應)等外界條件的變更也可以使化學平衡發(fā)生移動。[即學即練]1．下列反應中，不互為可逆反應的是()A．2NO2=N2O4與N2O4=2NO2B．H2＋I2?2HI與2HI?H2＋I2C．CO2＋H2O=H2CO3與H2CO3=CO2↑＋H2OD．CaO＋CO2=CaCO3與CaCO3CaO＋CO2↑2．氨是一種重要的化工產品，目前氨的主要生產方法是“循環(huán)法”，其主要反應為N2＋3H22NH3。下列有關該反應的說法不正確的是()A．N2和H2反應不行能全部轉化為NH3B．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．該反應從起先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，正、逆反應速率相等D．工業(yè)上生產NH3時，要同時考慮反應所能達到的限度和化學反應速率兩方面的問題3．在確定溫度下的密閉容器中，可逆反應N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)達到平衡狀態(tài)的標記是()A．N2、H2、NH3在容器中共存B．混合氣體的總物質的量不再發(fā)生變更C．單位時間內生成nmolN2，同時生成3nmolH2D．單位時間內消耗nmolN2，同時消耗nmolNH34．常溫下，可逆反應2NO2(g)?2NO(g)＋O2(g)在恒容密閉容器中進行，下列表示反應達到平衡狀態(tài)的標記是()①單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO2②單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO③混合氣體密度不再變更④混合氣體的顏色不再變更⑤密閉容器中壓強不再變更A．②③⑤B．①③⑤C．①④⑤D．全部5．下列反應條件的限制中不恰當的是()A．為防止鐵生銹，在其表面涂一層防銹油漆B．為防止火災，在面粉廠、加油站等場所要嚴禁煙火C．為加快KClO3的分解速率，加入MnO2D．為加快H2O2的分解速率，把反應容器放到冷水中冷卻核心素養(yǎng)——合作·探究·共享一化學平衡狀態(tài)的推斷[例1]反應：2NO2(g)?2NO(g)＋O2(g)在恒溫恒容的容器中反應，說明反應達到平衡狀態(tài)的標記是()①單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO2；②單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO；③NO2、NO、O2的反應速率之比為2∶2∶1；④混合氣體的顏色不再變更；⑤混合氣體的密度不再變更；⑥混合氣體的總壓強不再變更A．①④⑥B．①③④C．②③⑤D．①②③④⑤⑥狀元隨筆(1)對化學平衡狀態(tài)的推斷，從不同角度動身可以得到多種推斷依據，如濃度、壓強、體積分數、密度、平均相對分子質量、顏色等，但最終都體現v正＝v逆，各組分濃度不再變更。(2)“變”與“不變”的推斷：某一物理量從起先到平衡的過程是“變更”的，而達到平衡后“不變”，則該物理量可以作為推斷反應是否達到平衡狀態(tài)的依據。[提升1]光氣(COCl2)在農藥、醫(yī)藥等領域都有很多用途。確定溫度下，恒容密閉容器中，CO與Cl2在催化劑的作用下發(fā)生反應：CO(g)＋Cl2(g)?COCl2(g)。下列說法能充分說明該反應已經達到化學平衡狀態(tài)的是()A．每生成1mol光氣，消耗1mol一氧化碳B．CO、Cl2、COCl2的分子數之比為1∶1∶1C．CO、Cl2、COCl2在密閉容器中共存D．混合氣體的平均摩爾質量不再變更狀元隨筆本題的易錯項為B，要留意反應體系中各物質的分子數之比或物質的量之比等于其化學計量數之比時，并不能表示此時正、逆反應速率相等，反應可能接著進行，即不能推斷反應是否達到平衡狀態(tài)。關鍵實力化學平衡狀態(tài)的推斷方法1．本質(動態(tài)特征)：v正＝v逆≠0(1)同種物質：同一物質的生成速率等于其消耗速率；(2)不同物質必需標明是“異向”的反應速率關系，如反應：aA(g)＋bB(g)?cC(g)＋dD(g)，v正Av2．表現(靜態(tài)特征)：各種“量”不變(1)各物質的質量、物質的量、濃度不變。(2)各物質的百分含量(物質的量分數、質量分數、體積分數)不變。(3)溫度、壓強(化學方程式兩邊氣體體積不相等的反應)或顏色(某組分有顏色)不變。3．綜合分析舉例aA(g)＋bB(g)?cC(g)＋dD(g)狀態(tài)正、逆反應速率的關系在單位時間內消耗了amolA，同時生成了amolA，即v正＝v逆平衡在單位時間內消耗了bmolB，同時生成了cmolC不確定平衡vA∶vB∶vC∶vD＝a∶b∶c∶d不確定平衡在單位時間內生成了bmolB，同時生成了dmolD平衡混合物中各組分的含量各物質的“量”[物質的量或質量]或各物質的“量”分數(物質的量分數或質量分數)確定平衡各氣體的體積或體積分數確定平衡總壓強、總體積、總物質的量確定不確定平衡壓強a＋b＝c＋d時，總壓強確定(其他條件確定)不確定平衡a＋b≠c＋d時，總壓強確定(其他條件確定)平衡混合氣體的平均相對分子質量(Ma＋b＝c＋d時，M不確定平衡a＋b≠c＋d時，M平衡溫度任何化學反應都伴隨著能量變更，在其他條件不變的狀況下，體系溫度確定平衡密度密度不變不確定平衡顏色含有有色物質的體系顏色不再發(fā)生變更平衡二化學平衡的簡潔計算[例2]將確定量N2和H2(體積比為1∶3)的混合氣體通入合成塔，反應達到平衡后，氨的體積分數為16%，則平衡時混合氣體中N2的體積分數為________，H2的轉化率為________。狀元隨筆(1)體積分數即物質的量分數。(2)轉化率＝轉化濃度初始濃度轉化率＝轉化物質的量初始物質的量[提升2]在2L密閉容器中充入1molN2和3molH2，確定條件下發(fā)生反應，2min后達到平衡狀態(tài)。相同溫度下，測得平衡時混合氣體的壓強比反應前混合氣體的壓強減小了110請據此填空：(1)平衡時混合氣體中三種氣體的物質的量之比為________；(2)N2的轉化率為________；(3)2min內，NH3的平均反應速率為________。狀元隨筆解答本題時須要敏捷利用阿伏加德羅定律，即恒溫、恒容時，氣體的壓強之比等于其物質的量之比，可表示為p1∶p2＝n1∶n2。關鍵實力化學平衡的簡潔計算方法化學反應速率和化學平衡的有關計算中一般用“三段式”法求解，所謂“三段式”即把化學反應中各組分按起始量、轉化量、平衡量三段依次列出，再依據題中條件建立數學關系式。反應物：轉化量＝起始量－平衡量；生成物：轉化量＝平衡量－起始量。三個量中，只有轉化量與化學方程式中相應的化學計量數成比例，起始量和平衡量則與化學計量數無干脆關系。mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)起始量ab00轉化量xnx平衡量a－xb－nx計算時依據題意和適當假設列出各物質的起始量、轉化量、平衡量，進而找到相關物理量的關系，列出方程求解。學考評價——夯實·測控·演練1．在確定條件下，向1L密閉容器中充入3molX氣體和1molY氣體，發(fā)生反應2X(g)＋2Y(g)?3Z(g)＋2W(g)，達到化學平衡時，測出的下列各生成物濃度的數據中確定錯誤的是()A．c(Z)＝0.75mol·L－1B．c(Z)＝1.2mol·L－1C．c(W)＝0.8mol·L－1D．c(W)＝1mol·L－12．如圖是可逆反應：X2＋3Y2?2Z2在反應過程中的反應速率(v)與時間(t)的關系曲線，下列敘述正確的是()A．t2～t3時，各物質的濃度不再發(fā)生變更B．t2時，反應未達到限度C．t2～t3時，反應已停止進行D．t1時，反應只向正反應方向進行3．確定溫度下，將3molSO2和1molO2充入確定容積的密閉容器中，在催化劑存在下進行下列反應：2SO2(g)＋O2(g)?2SO3(g)放熱197kJ，當達到平衡狀態(tài)時，下列說法中正確的是()A．生成SO3的物質的量為2molB．反應放出的熱量等于197kJC．SO2、O2、SO3的分子數之比確定為2∶1∶2D．SO2的消耗速率必定等于SO3的消耗速率4．氨基甲酸銨分解反應為NH2COONH4(s)?2NH3(g)＋CO2(g)，在一容積恒定的容器里，發(fā)生上述反應，可以說明該反應已經達到平衡的是()A．密閉容器中氨氣的體積分數不變B．1molNH2COONH4分解同時有17gNH3消耗C．密閉容器中混合氣體的密度不變D．2v(NH3)＝v(CO2)第2課時化學反應的限度學業(yè)基礎一、3．同一同時二、1．(1)最大0削減減小增大增大不變＝2．相等3．≠濃度移動三、1．深淺深增大吸熱反應淺減小放熱反應2．變更3．反應物濃度壓強[即學即練]1．解析：可逆反應指同一條件下，既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應。答案：D2．解析：該反應為可逆反應，N2和H2反應不行能全部轉化為NH3，A項正確；反應達到平衡后，正反應速率和逆反應速率相等，是動態(tài)平衡，速率不行能為零，B項錯誤；該反應從起先到達到平衡的過程中，反應物濃度不斷減小，生成物濃度不斷增大，正反應速率不斷減小，逆反應速率不斷增大，某一時刻正、逆反應速率相等，反應達到平衡，C項正確；工業(yè)上生產NH3，既要考慮反應時間又要考慮轉化率，即要同時考慮反應所能達到的限度和化學反應速率兩方面的問題，D項正確。答案：B3．解析：反應一旦起先，無論反應是否達到平衡狀態(tài)，N2、H2、NH3均在容器中共存，A錯誤；該反應是反應前后氣體分子數不相等的反應，若混合氣體的總物質的量不再發(fā)生變更，說明反應處于平衡狀態(tài)，B正確；單位時間內生成nmolN2，同時生成3nmolH2，都表示反應逆向進行，不能推斷反應是否處于平衡狀態(tài)，C錯誤；單位時間內消耗nmolN2的同時必定會產生2nmolNH3，現消耗nmolNH3，說明反應正向進行，未達到平衡狀態(tài)，D錯誤。答案：B4．解析：單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO2,則v正＝v逆，反應已達到平衡，①正確；單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO，描述的都是正反應，不能說明反應已達到平衡，②錯誤；依據質量守恒定律，該反應氣體的總質量恒定，容器容積恒定，故混合氣體的密度恒定，即混合氣體的密度不再變更不能說明反應已達到平衡，③錯誤；若該反應還未達到平衡，則紅棕色的NO2的濃度變更，氣體的顏色必定變更，故當混合氣體的顏色不再變更，說明反應已達到平衡，④正確；該反應前后氣體分子數不相等，恒溫恒容條件下氣體的壓強之比等于其物質的量之比，故密閉容器中壓強不再變更，說明反應已達到平衡，⑤答案：C5．解析：在鐵制品表面涂一層防銹油漆，可削減其與空氣的接觸，從而防止鐵生銹，A正確；面粉顆粒、汽油等都是易燃物質，為防止火災，在面粉廠、加油站等場所要嚴禁煙火，B正確；KClO3在有催化劑時會快速分解產生O2，所以為加快KClO3的分解速率，加入催化劑MnO2，C正確；H2O2在溫度較高時簡潔發(fā)生分解反應，所以為加快H2O答案：D核心素養(yǎng)[例1]解析：①生成O2的速率指正反應速率，生成NO2的速率指逆反應速率，單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO2，說明正、逆反應速率相等，反應達到平衡狀態(tài)。②生成O2和NO的速率均指正反應速率，任何時候單位時間內生成nmolO2的同時，均生成2nmolNO，故不能說明反應達到平衡狀態(tài)。③化學反應速率之比恒等于化學計量數之比，故NO2、NO、O2的反應速率之比為2∶2∶1不確定是平衡狀態(tài)。④NO2為紅棕色氣體，當其濃度不變時，混合氣體的顏色就不再變更，故說明反應達到平衡狀態(tài)。⑤依據ρ＝mV⑥恒溫恒容時，壓強之比等于物質的量之比，該反應是一個正向氣體物質的量增大的反應，混合氣體的總壓強不再變更，說明氣體的總物質的量不再變更，故說明反應達到平衡狀態(tài)。綜上所述，正確的組合為①④⑥。答案：A[提升1]解析：生成1mol光氣與消耗1mol一氧化碳，所表示的都是正反應，依據化學方程式可知，每生成1mol光氣，都要消耗1mol一氧化碳，故不能作為反應達到平衡狀態(tài)的依據，A錯誤；CO、Cl2、COCl2的分子數之比為1∶1∶1，不能表示各物質的物質的量不再變更，不能推斷反應是否達到平衡狀態(tài)，B錯誤；該反應為可逆反應，無論是否達到平衡狀態(tài)，CO、Cl2、COCl2都能在密閉容器中共存，C錯誤；合成光氣的反應是氣體物質的量削減的反應，混合氣體的平均摩爾質量不再變更，說明各物質的物質的量不再變更，即反應達到平衡狀態(tài)，D正確。答案：D[例2]解析：依據三段式法，首先列出三個量，即起始時反應物的物質的量、各組分轉化的物質的量和平衡時各組分的物質的量。設起始時充入1molN2、3molH2，轉化的N2的物質的量為xmol，則N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)起始量/mol130轉化量/molx3x2x平衡量/mol1－x3－3x2x平衡時混合氣體的總物質的量為(4－2x)mol，依題意有2x4-2xN2的體積分數為1-x4-2x×100%＝1-答案：21%27.6%[提升2]解析：依據恒溫、恒容時，反應前后混合氣體的壓強之比等于其物質的量之比，可得平衡時混合氣體的物質的量削減了4mol×110＝0.4mol。由化學方程式N2(g)＋3H2(g)?2NH3N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)n(起始)/mol130n(轉化)/mol0.20.60.4n(平衡)/mol0.82.40.4(1)平衡時混合氣體中三種氣體的物質的量之比為0.8mol∶2.4mol∶0.4mol＝2∶6∶1。(2)N2的轉化率為0.2mol1mol(3)2min內，NH3的平均反應速率為0.4mol2L×2min＝0.1mol·L－1答案：(1)2∶6∶1(2)20%(3)0.1mol·L－1·min－1學考評價1．解析：依據三段式法計算：2X(g)＋2Y(g)?3Z(g)＋2W(g)起始濃度/(mol·L－1)3100極限轉化濃度/(mol·L－1)201.51事實上可逆反應不能進行究竟，故2mol·L－1<c(X)<3mol·L－1、0mol·L－1<c(Y)<1mol·L－1、0mol·L－<c(Z)<1.5mol·L－、0mol·L－1<c(W)<1mol·L－1，比照各選項，答案選D。答案：D2．解析：t2～t3