2022-2023版高中化學 第2章 化學鍵 化學反應與能量 第2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2

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1、2022-2023版高中化學 第2章 化學鍵 化學反應與能量 第2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2一、化學平衡的建立及其特征1可逆反應(1)概念：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)表示：可逆反應的化學方程式中，用“”號代替“=”號。(3)特征雙向性：反應物生成物。雙同性：正、逆反應是在同一條件下同時進行的。共存性：反應物和生成物同時存在。2化學平衡狀態(tài)的建立(1)可逆反應過程中正、逆反應速率的變化反應開始時：反應物濃度最大，正反應速率最大；生成物濃度為0，逆反應速率為0。反應過程中：反應物濃度逐漸減小，正反應速率逐漸減小；生

2、成物濃度逐漸增大，逆反應速率逐漸增大。反應達到平衡時：反應物的濃度和生成物的濃度都不再改變，正反應速率和逆反應速率相等。(2)用圖像表示化學平衡狀態(tài)的建立3化學平衡狀態(tài)(1)化學平衡狀態(tài)的概念如果外界條件(溫度、濃度、壓強等)不發(fā)生改變，當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，反應物的濃度與生成物的濃度不再改變，達到一種表面靜止的狀態(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(1)可逆反應必須在一定的外界條件下(如溫度、濃度、壓強等)才能建立化學平衡。相同條件下(如溫度、濃度、壓強等)，可逆反應無論是從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始，最終達到的平衡狀態(tài)

3、是相同的，即“殊途同歸”。(2)化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)直接判斷依據(jù)v正v逆同一物質(zhì)生成速率等于消耗速率不同物質(zhì)化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，且表示不同方向(即一正一逆)間接判斷依據(jù)各物質(zhì)的某些物理量保持不變各組分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子數(shù)、物質(zhì)的量濃度保持不變各組分的質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、體積分數(shù)保持不變例1某可逆反應達到平衡狀態(tài)時，下列說法正確的是()正反應和逆反應同時進行，兩者的速率完全相等反應物和生成物同時存在，兩者的濃度相同混合物的組成比例不會隨時間而改變A B C D考點可逆反應與化學平衡狀態(tài)題點化學平衡狀態(tài)的特征答案B解析可逆反應達到平衡狀態(tài)時，v正v逆0，且各組分的含量保持

4、不變，故正確；而反應物和生成物濃度相同，只是反應達到的某一特殊狀態(tài)，并不一定達到平衡。思維啟迪化學反應達到平衡時，各組分的濃度保持不變，不要理解為濃度相等，也不要理解為濃度之比等于化學計量數(shù)之比。例2在體積固定的絕熱容器中，對于反應A(g)B(g)3C(g)(正反應為放熱反應)，下列敘述為平衡狀態(tài)標志的是()單位時間內(nèi)A、B生成C的分子數(shù)與分解C的分子數(shù)相等外界條件不變時，A、B、C濃度不隨時間變化體系溫度不再變化體系的壓強不再變化體系的分子總數(shù)不再變化A B C D考點化學平衡狀態(tài)的判斷題點恒容條件下非等體積反應平衡狀態(tài)的判斷答案D解析同一物質(zhì)的正、逆反應速率相等，說明已達平衡；濃度不變，說

5、明已達平衡；如果該反應沒有達到平衡，必然導致體系溫度改變。體系溫度不變，說明已達平衡；由于該反應是一個體積改變的反應，達到平衡之前，壓強是改變的，分子總數(shù)也是改變的，達到平衡時，二者不再改變，故均正確。易錯警示(1)化學平衡的實質(zhì)是同種物質(zhì)的正、逆反應速率相等。用不同物質(zhì)的正、逆反應速率判斷是否達到化學平衡狀態(tài)時，要根據(jù)化學反應速率之比等于化學計量數(shù)之比，轉(zhuǎn)化為同種物質(zhì)的速率進行比較。(2)利用v正v逆0判斷平衡狀態(tài)時注意：反應速率必須是一正一逆，不能都是v正或都是v逆。例3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()

6、混合氣體的壓強混合氣體的密度B的物質(zhì)的量濃度氣體的總物質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)的量不變，氣體總物質(zhì)的量不變不能說明反應達到平衡，錯誤。思維啟迪(1)分析氣體體積、壓強、密度等物理量不再變化是否能說明化學反應已達到平衡狀態(tài)時，首先要分清化學平衡建立的條件及反應中各物質(zhì)的狀態(tài)。化學平衡建立的條件主要有同溫同壓、同溫同體積、恒容絕熱。(2)某一物理量在從開始到平衡的過程

7、中是“變化”的，而達到平衡后則“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(nèi)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(jié)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，即降低溫度原平衡被破壞，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

8、平衡移動的概念：已達到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。(2)化學平衡移動過程可表示為(3)影響化學平衡移動的因素有：溫度、濃度、壓強等。(4)平衡移動的結(jié)果判斷若條件改變引起：v正v逆平衡正向移動；v正v逆；A點處反應物的濃度大于B點，所以A點正反應速率大于B點。(2)圖中縱坐標為濃度，平衡時消耗n(NO)0.020 mol0.007 mol0.013 mol，生成n(NO2)0.013 mol。平衡時c(NO2)0.006 5 molL1，所以NO2的變化曲線為b。02 s內(nèi)，v(O2)v(NO)1.5103 molL1s1。

9、(3)v(NO2)2v(O2)未指明v正、v逆，不能表明是平衡狀態(tài)，該反應遵循質(zhì)量守恒定律，且容器的體積未變化，所以容器內(nèi)的密度在平衡與不平衡時都不變化。(4)分離出NO2氣體后，濃度減小，反應速率減慢，而升高溫度、加入催化劑及增大反應物濃度都會使反應速率增大。對點訓練題組一可逆反應的特點1下列不屬于可逆反應的是()A氯氣與水反應生成鹽酸與次氯酸BN2與H2在一定條件下可以生成NH3，同時NH3又可分解為N2和H2C電解水生成H2和O2，氫氣和氧氣轉(zhuǎn)化為H2ODSO2溶于水和H2SO3分解考點可逆反應與化學平衡狀態(tài)題點可逆反應的判斷答案C解析可逆反應指在同一條件下，既能向正反應方向進行，同時又

10、能向逆反應方向進行的反應，電解水生成氫氣和氧氣，氫氣和氧氣點燃生成水，反應條件不同，不是可逆反應。2可逆反應2SO2O22SO3，若用2 mol SO2和1 mol 18O2在一定條件下，經(jīng)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(zhì)同時存在，由于三種物質(zhì)均含有氧元素，故18O原子可能存在于三種物質(zhì)中，故A項錯誤，B項正確；該反應是可逆反應，反應物不可能完全轉(zhuǎn)化為生成物，故C項錯誤；根據(jù)硫元素

11、質(zhì)量守恒：n(SO2)n(SO3)2 mol，故D項錯誤。3在密閉容器中發(fā)生反應X(g)3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為0.1 molL1、0.3 molL1和0.2 molL1，在一定條件下，當反應達到一定限度時，各物質(zhì)的濃度可能是()AX為0.2 molL1BY為0.1 molL1CZ為0.4 molL1DZ為0.1 molL1時，Y為0.4 molL1考點可逆反應與化學平衡狀態(tài)題點可逆反應的特點答案B解析化學反應的限度決定了可逆反應中的各成分是不能完全轉(zhuǎn)化的，反應可能正向進行，也可能逆向進行，所以當反應達到一定限度時各物質(zhì)的濃度范圍為0c(X)0.2 molL1,0c(

12、Y)0.6 molL1,0c(Z)0.4 molL1。而當c(Z)0.1 molL1時，c(Y)0.45 molL1。題組二化學平衡的建立與特征4向一密閉容器中放入1 mol X，進行可逆反應2X(g)3Y(g)，反應過程中的反應速率(v)與時間(t)的關(guān)系曲線如圖所示，下列敘述正確的是()At1時，只有正反應Bt2t3時，反應不再發(fā)生Ct2時，容器內(nèi)有1.5 mol YDt2t3時，X、Y的物質(zhì)的量均沒有發(fā)生變化考點可逆反應與化學平衡狀態(tài)題點化學平衡狀態(tài)的建立答案D解析t1時，v正v逆0，正、逆反應都在發(fā)生，A項錯誤；t2t3時，v正v逆0，反應并未停止，B項錯誤；該反應為可逆反應，1 mo

13、l X不能完全反應，所以當反應達到平衡時，容器內(nèi)Y的物質(zhì)的量小于1.5 mol，C項錯誤；t2t3時為化學平衡狀態(tài)，X、Y的物質(zhì)的量均不發(fā)生變化，D項正確。5下列關(guān)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當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(zhì)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(zhì)的濃度保持不變；化學平衡是有條件的，可逆反應達

14、到化學平衡后，改變某些條件可以使平衡發(fā)生移動。6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(zhì)的量一定相等NO2和SO2的物質(zhì)的量一定相等反應混合物的總物質(zhì)的量一定等于反應開始時總物質(zhì)的量SO2、NO2、NO、SO3的物質(zhì)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(zhì)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(zhì)的化學計量數(shù)之和不變，則總物質(zhì)的量保持不變；充入SO2、NO2的量不確

15、定，則平衡時各反應物和生成物的量不一定相等，故選C。7在一定溫度下，容器內(nèi)某一反應中M、N的物質(zhì)的量隨反應時間變化的曲線如圖所示，下列表述正確的是()A化學方程式：2NMBt2時，正、逆反應速率相等，達到平衡Ct3時，正反應速率大于逆反應速率Dt1時，M的濃度是N濃度的2倍考點化學平衡計算與圖像題點化學平衡的圖像答案A解析在t2時，N的物質(zhì)的量為4 mol，變化4 mol，M的物質(zhì)的量為4 mol，變化2 mol，反應的化學方程式為2NM，A項正確；t2時，M、N物質(zhì)的量還在變化，所以沒有達到平衡狀態(tài)，B項錯誤；t3時，達到平衡狀態(tài)，則正、逆反應速率相等，C項錯誤；t1時，N的物質(zhì)的量為6 m

16、ol，M的物質(zhì)的量為3 mol，則N的濃度是M濃度的2倍，D項錯誤。題組三化學平衡狀態(tài)的判斷8一定溫度下，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(nèi)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(zhì)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

17、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。9在下列說法中，可以說明恒溫恒容密閉容器中的反應：P(g)Q(g)R(g)S(g)已達到平衡狀態(tài)的是()A反應容器內(nèi)壓強不隨時間變化BP和S的生成速率相等C容器內(nèi)P、Q、R、S的物質(zhì)的量濃度之比為1111D反應容器內(nèi)氣體的總物質(zhì)的量不隨時間變化考點化學平衡狀態(tài)的判斷題點等體積反應平衡狀態(tài)的判斷答案B解析反應前后氣體分子總數(shù)不變，容器的壓強始終不變，A項錯誤；由物質(zhì)的反應速率之比等于相應的化學計量數(shù)之比得v逆(P)v逆(S)，根據(jù)題意知，v逆(P)v正(S)，則有v逆(S)v正(S)，說明反應達到平衡狀態(tài)，B項正確；

18、反應容器內(nèi)P、Q、R、S的物質(zhì)的量濃度之比為1111，但不一定不再改變，所以反應不一定達到平衡狀態(tài)，C項錯誤；反應前后氣體分子總數(shù)不變，氣體的總物質(zhì)的量不隨時間變化，D項錯誤。10在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)，下列敘述表示該反應處于化學平衡狀態(tài)的是()AN2、H2、NH3的濃度之比為132B混合氣體的密度不隨時間變化C當有1 mol NN鍵斷裂時，有6 mol NH鍵斷裂D單位時間內(nèi)生成2a mol NH3，同時消耗a mol N2考點化學平衡狀態(tài)的判斷題點恒容下非等體積反應平衡狀態(tài)的判斷答案C解析A中，N2、H2、NH3的濃度之比等于化學計量數(shù)之比時，不

19、能確定反應是否處于平衡狀態(tài)；B中，因容器的體積不變，而混合氣體的總質(zhì)量不改變，則無論反應平衡與否，混合氣體的密度均不變；C中，當有1 mol NN鍵斷裂時，相當于生成2 mol NH3(1 mol NH3中含有3 mol NH鍵)，即形成6 mol NH鍵，同時有6 mol NH鍵斷裂，符合v正(NH3)v逆(NH3)，故反應處于化學平衡狀態(tài)；D中，兩反應速率均表示正反應速率，反應進行的任何階段均成比例。11一定溫度下，在某恒容的密閉容器中，建立化學平衡：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。下列敘述中不能說明該反應已達到化學平衡狀態(tài)的是()A體系的壓強不再發(fā)生變化Bv正(CO)v逆(H2

20、O)C生成n mol CO的同時生成n mol H2D1 mol HH鍵斷裂的同時斷裂2 mol HO鍵考點化學平衡狀態(tài)的判斷題點有固體參與的氣體反應平衡狀態(tài)的判斷答案C解析A項，由于該反應前后氣體體積改變，當體系的壓強不再發(fā)生變化時，說明反應已達到化學平衡狀態(tài)；B項，CO的正反應速率等于其逆反應速率，說明反應已達到化學平衡狀態(tài)；C項，生成CO、H2均表示反應向正反應方向進行，沒有表示出正、逆反應速率的關(guān)系，不能說明反應已達化學平衡狀態(tài)；D項，HH鍵斷裂和HO鍵斷裂是兩個相反的反應方向，1 mol HH鍵斷裂的同時斷裂2 mol HO鍵，即消耗1 mol H2的同時消耗了1 mol H2O，可

21、知H2的消耗量等于其生成量，說明反應已達到化學平衡狀態(tài)。12可逆反應2NO2(g)2NO(g)O2(g)在體積固定的密閉容器中進行，達到平衡狀態(tài)的標志是()單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO2單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO用NO2、NO、O2表示的反應速率的比為221的狀態(tài)混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)A BC D全部考點化學平衡狀態(tài)的判斷題點恒容下非等體積反應平衡狀態(tài)的判斷答案A解析中單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO2，知

22、v正v逆，所以能說明達到平衡狀態(tài)；所描述的都是指正反應方向的速率，無法判斷；無論達到平衡與否，物質(zhì)的反應速率之比都等于化學方程式中物質(zhì)的化學計量數(shù)之比；有色氣體的顏色不變能夠說明達到了化學平衡；因容器體積固定，密度是一個常數(shù)，所以不能說明反應達到平衡；該反應是一個反應前后氣體體積不等的反應，容器的體積又固定，所以均能說明達到平衡。綜合強化13一定溫度下，在容積為V L的密閉容器中進行反應：aN(g)bM(g)，M、N的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如下圖所示：(1)此反應的化學方程式中_。(2)t1到t2時刻，以M的濃度變化表示的平均反應速率為_。(3)下列敘述能說明上述反應達到平衡狀態(tài)的是_(填字

23、母)。A反應中M與N的物質(zhì)的量之比為11B混合氣體的總質(zhì)量不隨時間的變化而變化C混合氣體的總物質(zhì)的量不隨時間的變化而變化D單位時間內(nèi)消耗a mol N，同時生成b mol ME混合氣體的壓強不隨時間的變化而變化考點化學平衡狀態(tài)的判斷題點化學平衡狀態(tài)的相關(guān)綜合答案(1)2(2) molL1min1(3)CE解析(1)化學計量數(shù)之比等于物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量之比，所以ab(8 mol2 mol)(5 mol2 mol)21，該反應的化學方程式為2N(g)M(g)。(2)v(M) molL1min1。(3)達到平衡狀態(tài)時，各組分的濃度不再發(fā)生變化，M與N的物質(zhì)的量之比為11時，不能說明反應達到平衡狀

24、態(tài)，A選項錯誤；該反應的反應物和生成物都是氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應前后混合氣體的質(zhì)量始終不變，B選項錯誤；該反應為氣體體積減小的反應，若反應沒有達到平衡狀態(tài)，反應過程中氣體的總物質(zhì)的量和壓強始終在減小，當該量不再發(fā)生變化時，則說明反應達到了平衡狀態(tài)，C和E選項正確；消耗a mol N和生成b mol M都表示的是正反應速率，沒有體現(xiàn)逆反應速率的大小，不能說明反應達到了平衡狀態(tài)，D選項錯誤。14在一定條件下，A氣體與B氣體反應生成C氣體。反應過程中，反應物與生成物的濃度隨時間變化的曲線如圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)該反應的化學方程式為_。(2)0t1 s內(nèi)A的反應速率為_。(3)反應后與反應前的

25、壓強之比為_。(4)(t110)s時，A氣體的體積分數(shù)為_，此時v正(A)_(填“”“”或“”)v逆(B)。(5)關(guān)于該反應的說法正確的是_(填字母)。a到達t1 s時反應已停止b在t1 s之前B氣體的消耗速率大于它的生成速率c在t1 s時C氣體的正反應速率等于逆反應速率考點化學平衡計算與圖像題點化學平衡計算的綜合答案(1)3A(g)B(g)2C(g)(2) molL1s1(3)913(4)22.2%(5)bc解析(1)從0到t1 s時，c(A)0.8 molL10.2 molL10.6 molL1，c(B)0.5 molL10.3 molL10.2 molL1，c(C)0.4 molL1，三

26、者之比為c(A)c(B)c(C)0.6 molL10.2 molL10.4 molL1312，所以化學方程式為3A(g)B(g)2C(g)。(2)0t1 s內(nèi)A的反應速率為 molL1s1。(3)壓強之比等于物質(zhì)的量之比，為913。(4)A氣體的體積分數(shù)為22.2%；在t1(t110)s反應處于平衡狀態(tài)，v正(A)3v逆(B)，故v正(A)v逆(B)。(5)a項，可逆反應不可能停止，錯誤；b項，在t1 s之前，反應未達平衡，仍然向正反應方向進行，故B氣體的消耗速率大于它的生成速率，正確；c項，在t1 s時，反應達到平衡，故C氣體的正反應速率等于逆反應速率，正確。15在100 時，將0.100

27、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(nèi)的物質(zhì)進行分析，得到如下數(shù)據(jù)：時間/s020406080100c(N2O4)/molL10.100c10.050c3abc(NO2)/molL10.0000.060c20.1200.1200.120請根據(jù)表中數(shù)據(jù)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N2O42NO2可知，20 s時c(NO2)0.060 molL1，則c(N2O4)0.030 molL1，c1(0.1000.030) molL10.070 molL1，v(N2O4)0.001 5 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。