化學新素養(yǎng)導學人教必修二講義第2章第3節(jié)課時2化學反應的限度和化學反應條件的控制

課時2化學反應的限度和化學反應條件的控制目標與素養(yǎng)：1.認識可逆反應及其特點。(變化觀念與平衡思想)2.了解并會判斷化學平衡狀態(tài)。(證據(jù)推理與平衡思想)3．知道控制反應條件的意義以及相應的措施。(宏觀辨識與社會責任)4.認識提高燃料的燃燒效率的重要性。(科學態(tài)度與社會責任)一、化學反應的限度1．可逆反應(1)正向反應：由反應物得到生成物的化學反應。(2)逆向反應：由生成物得到反應物的化學反應。(3)可逆反應：在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應。(4)可逆反應的特點①正向反應和逆向反應同時進行，兩向條件相同。②一定條件下，反應物不可能完全轉化為生成物，即反應物的轉化率不可能達到100%，即反應物、生成物共存。2．化學平衡狀態(tài)(1)化學平衡狀態(tài)的建立即化學平衡建立過程的v-t圖為(2)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，正反應速率和逆反應速率相等，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)。(3)化學反應的限度化學平衡狀態(tài)是可逆反應達到的一種特殊狀態(tài)，是在給定條件下化學反應所能達到的或完成的最大程度，任何可逆反應在給定條件下的進程都有一定的限度?？赡娣磻谝欢l件下達到化學平衡狀態(tài)，此時反應物的轉化率最大嗎？改變條件，轉化率改變嗎？[答案]轉化率最大。改變條件，轉化率可能改變。二、化學反應條件的控制1．化學反應條件的控制(1)促進有利的化學反應①提高反應物的轉化率即原料的利用率。②加快反應速率。(2)抑制有害的化學反應①減緩反應速率。②減少甚至消除有害物質的產(chǎn)生。③控制副反應的發(fā)生。2．燃料燃燒效率的提高措施(1)燃料燃燒的條件①燃料與空氣或氧氣盡可能充分接觸，且空氣要適當過量。②溫度達到燃料的著火點。(2)提高燃料燃燒效率的措施①盡可能使燃料充分燃燒，提高能量的轉化率。②盡可能充分地利用燃料燃燒所釋放出的熱能，提高熱能的利用率。(3)提高燃料燃燒效率的實質和意義①實質：從多方面控制燃燒反應的條件(包括環(huán)境)。②意義：節(jié)約能源、節(jié)省資源、減少污染等。結合燃料燃燒的條件分析滅火的措施有哪些？[答案]隔絕空氣，降低火焰溫度。1．判斷對錯(對的打“√”，錯的打“×”)(1)Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up9(放電),\s\do10(充電))2PbSO4＋2H2O為可逆反應()(2)Cl2通入足量的水中，溶液中不存在Cl2()(3)當反應達到平衡時，v正＝v逆，c(生成物)不變，反應停止()(4)為了提高燃料燃燒效率盡可能增加空氣的量，且越多越好()[提示](1)×(2)×(3)×(4)×2．某可逆反應達到平衡狀態(tài)時，下列說法正確的是()①正反應和逆反應同時進行，兩者的速率完全相等②反應物和生成物同時存在，兩者的濃度相同③混合物的組成比例不會因時間而改變A．① B．①③C．② D．①②③[答案]B3．在容積為5L的密閉容器中，加入0.2molCO和0.2molH2O(g)，在催化劑存在的條件下高溫加熱，發(fā)生反應：CO(g)＋H2O(g)eq\o(,\s\up9(催化劑),\s\do10(△))CO2(g)＋H2(g)，并放出熱量。反應中CO2的濃度隨時間變化的曲線如圖所示。(1)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，從反應開始至達到平衡時，CO的化學反應速率為____________________；反應達到平衡時c(H2)＝________。(2)判斷該反應達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是________(填字母)。A．單位時間內CO消耗的物質的量和CO2消耗的物質的量相等B．CO、H2O、CO2、H2的濃度都相等C．CO、H2O、CO2、H2的濃度都不再發(fā)生變化D．正、逆反應速率都為0[答案](1)0.003mol·L－1·min－10.03mol·L－1(2)AC化學平衡的建立與特征1．建立——與反應途徑無關(1)正向建立(2)逆向建立2．化學平衡狀態(tài)的特征化學平衡特征可概括為逆、等、動、定、變。即：1．對化學反應速率與化學反應限度的敘述，不正確的是()A．當化學反應達到最大限度時反應速率為0B．同一化學反應，若反應條件不同，限度可能不同C．化學反應達到限度時，正逆反應速率相等D．化學反應的限度與時間的長短無關A[A項反應達到最大限度時v正＝v逆≠0，A項錯誤；同一化學反應，條件改變，化學平衡可能被破壞，反應限度可能就會被改變，B項正確；任何可逆反應都有一定的限度，當反應達到限度時，即反應達到化學平衡，此時v正＝v逆，C項正確；對同一可逆反應，達到化學平衡時，當外界條件不變時，反應的限度不變，與時間長短無關，D項正確。]2．對于可逆反應M＋NQ達到平衡時，下列說法正確的是()A．M、N、Q三種物質的濃度一定相等B．M、N全部變成了QC．反應物和生成物的濃度都保持不變D．反應已經(jīng)停止C[平衡時反應物、生成物的濃度之比應從兩個方面考慮：一是反應物的起始濃度，二是化學方程式中的化學計量數(shù)。如2molM與1molN反應，無論怎樣反應，M與N的濃度永遠不相等，所以“M、N、Q三種物質的濃度一定相等”這種說法是錯誤的，A錯誤；此反應是可逆反應，B錯誤；反應物和生成物的濃度都保持不變，可以說明反應達到平衡狀態(tài)，但未停止，C正確，D錯誤。]化學平衡狀態(tài)的判定直接判斷依據(jù)v正＝v逆同一物質生成速率等于消耗速率不同物質化學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)各物質的某些物理量各組成成分的質量、物質的量、分子數(shù)、物質的量濃度保持不變各組成成分的質量分數(shù)、物質的量分數(shù)、氣體的體積分數(shù)保持不變對于壓強、密度、平均相對分子質量的判斷要視條件或反應特點而定，總之要抓住“變量不變”即可——如果所給的物理量隨著反應的進行是一個變量，在某時間段內不變，就可以說明反應達到平衡狀態(tài)；如果該物理量始終是一個定值，就不能作為判斷的依據(jù)。3．一定溫度下的恒容容器中，能標志某可逆反應A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已達平衡狀態(tài)的是()A．混合氣體的壓強不隨時間變化而變化B．氣體總物質的量不隨時間變化而變化C．2v正(B)＝v逆(D)D．混合氣體的密度保持不變D[因為反應前后氣體的體積不變，所以氣體總物質的量、壓強始終不隨時間變化而變化，不能作為依據(jù)，A、B錯誤；當反應達到平衡時，v正(B)＝2v逆(D)，C錯誤；因為容器的體積恒定，但是氣體的質量不守恒，所以只要反應未達到平衡，密度就變化，反應達到平衡時，密度不再變化，D正確。]4．一定溫度下，對于在恒容密閉容器中進行的可逆反應：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)。判斷下列描述中該反應處于平衡狀態(tài)的是________。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用NO2、NO、O2的物質的量濃度變化表示的反應速率的比為2∶2∶1的狀態(tài)④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)⑤密閉容器中壓強不再改變的狀態(tài)⑥混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態(tài)[解析]①中單位時間內生成nmolO2的同時，必消耗2nmol的NO2，能說明反應達到平衡狀態(tài)；②中描述的都是正反應方向的速率，不能說明反應是否處于平衡狀態(tài)；③中無論反應是否達平衡狀態(tài)，同向的速率之比一定等于化學方程式中相應物質的化學計量數(shù)之比；④中混合氣體的顏色不變，即c(NO2)保持不變，說明反應處于平衡狀態(tài)；⑤、⑥因該反應是一個反應前后氣體物質的量不等的反應，容器的體積固定，故氣體的壓強不變，氣體的平均相對分子質量不變，均能說明反應處于平衡狀態(tài)。[答案]①④⑤⑥利用“變量”與“不變量”來判斷化學平衡狀態(tài)(1)選變量選定反應中“變量”，即隨反應進行而變化的量，當變量不再變化時，反應已達平衡。(2)常見的變量①氣體的顏色；②對于氣體體積有變化的反應來說，恒壓反應時的體積、恒容反應時的壓強；③對于反應體系中全部為氣體，且氣體物質的量有變化的反應來說，混合氣體的平均相對分子質量；④對于反應體系中不全部為氣體的反應來說，恒容時混合氣體的密度等。(3)說明在利用eq\x\to(M)、ρ、n(總)、p(總)判斷時要注意反應特點和容器的體積變化問題。1．下列各組反應互為可逆反應的是()①2NaHCO3eq\o(=,\s\up9(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O與CO2＋H2O＋Na2CO3=2NaHCO3②SO2＋H2O=H2SO3與H2SO3=SO2＋H2O③2SO2＋O2eq\o(=,\s\up9(催化劑),\s\do8(△))2SO3與2SO3eq\o(=,\s\up9(催化劑),\s\do8(△))2SO2＋O2④NH3＋HCl=NH4Cl與NH4Cleq\o(=,\s\up9(△))NH3↑＋HCl↑A．①② B．②③C．②③④ D．①②④[答案]B2．可逆反應達到最大反應限度的本質特征是()A．反應停止了B．正逆反應的速率均為零C．正逆反應都還在繼續(xù)進行D．正逆反應的速率相等且不為零[答案]D3．在一個不傳熱的固定容積的密閉容器中，可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，當m、n、p、q為任意整數(shù)時，一定達到平衡的標志是()①體系的壓強不再改變②體系的溫度不再改變③各組分的濃度不再改變④各組分的質量分數(shù)不再改變⑤反應速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q⑥單位時間內mmolA發(fā)生斷鍵反應，同時pmolC也發(fā)生斷鍵反應A．③④⑤⑥ B．②③④⑥C．①③⑤ D．①④⑥B[m＋n與p＋q的相對大小不確定，①不正確；v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q不能明確v正與v逆的關系，⑤不正確。]4．下列說法不正確的是()A．化石燃料在任何條件下都能充分燃燒B．化石燃料在燃燒過程中能產(chǎn)生污染環(huán)境的CO、SO2等有害氣體C．直接燃燒煤不如將煤進行深加工后燃燒效果好D．固體煤變?yōu)闅怏w燃料后，能提高燃燒效率[答案]A5．在200℃時，將amolH2(g)和bmolI2(g)充入到體積為VL的密閉容器中，發(fā)生反應：I2(g)＋H2(1)反應剛開始時，由于c(H2)＝________，c(I2)＝________。而c(HI)＝________，所以化學反應速率________最大，而________最小(為0)。(2)隨著反應的進行，反應混合物中各組分濃度的變化趨勢為c(H2)________，c(I2)________，而c(HI)________，從而化學反應速率v正________，而v逆________。(3)當反應進行到v正與v逆________時，此可逆反應達到了最大限度。若保持外界條件不變時，混合物中各組分的物質的量、物質的量濃度、質