蘇教版化學(xué)必修二學(xué)案專題2第一單元第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度Word版含答案

第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度1.認(rèn)識(shí)可逆反應(yīng)的特征。認(rèn)識(shí)可逆反應(yīng)在一定條件下有一定的限度，即能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。2．知道化學(xué)平衡的含義及其特征，會(huì)判斷可逆反應(yīng)的平衡狀態(tài)?？赡娣磻?yīng)的化學(xué)平衡狀態(tài)[學(xué)生用書P29]一、可逆反應(yīng)1．概念：在同一條件下，既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。2．表示：用“”連接反應(yīng)物和生成物。3．特點(diǎn)：在一定條件下，可逆反應(yīng)有一定的限度，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物。二、化學(xué)平衡1．概念在一定條件下的可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化的狀態(tài)。2．化學(xué)平衡狀態(tài)的特征(1)化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡，即平衡時(shí)化學(xué)反應(yīng)仍在進(jìn)行，但反應(yīng)混合物的組成保持不變。(2)當(dāng)外界條件改變時(shí)，原化學(xué)平衡狀態(tài)被破壞，一段時(shí)間后會(huì)達(dá)到新的平衡狀態(tài)。1．對(duì)于化學(xué)反應(yīng)限度的敘述，錯(cuò)誤的是()A．任何可逆反應(yīng)都有一定的限度B．化學(xué)反應(yīng)達(dá)到限度時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等C．化學(xué)反應(yīng)的限度與時(shí)間的長(zhǎng)短無關(guān)D．化學(xué)反應(yīng)的限度是不可改變的解析：選D。任何可逆反應(yīng)都有一定的限度，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到限度時(shí)，v正＝v逆；對(duì)同一可逆反應(yīng)，當(dāng)外界條件不變時(shí)，反應(yīng)的限度不變，與時(shí)間長(zhǎng)短無關(guān)，但當(dāng)外界條件發(fā)生改變時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的限度也會(huì)發(fā)生改變。2．在已達(dá)到平衡的可逆反應(yīng)2SO2＋O22SO3中，充入由18O組成的氧氣一段時(shí)間后，18O存在于下列物質(zhì)中的()A．多余的氧氣中B．生成的三氧化硫中C．氧氣和二氧化硫中D．二氧化硫、氧氣和三氧化硫中解析：選D。充入由18O組成的氧氣后，18O2與SO2反應(yīng)生成SO3，所以SO3中混有18O；混有18O的SO3分解，生成的SO2中也可能混有18O。3．(2019·浙江1月學(xué)考)一定溫度下，在體積恒定的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。反應(yīng)過程中的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表所示：c/(mol·L－1)t/minc(N2)c(H2)c(NH3)01.03.0030.2562.490.8反應(yīng)剛好達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)()A．t＝6minB．c(NH3)＝0.4mol·L－1C．容器內(nèi)的氣體分子數(shù)N(N2)∶N(H2)∶N(NH3)＝1∶3∶2D．H2的正反應(yīng)速率等于N2的逆反應(yīng)速率答案：B一、化學(xué)平衡的特征1．“逆”化學(xué)平衡研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)。2．“等”化學(xué)平衡的實(shí)質(zhì)是正、逆反應(yīng)速率相等，即v(正)＝v(逆)。此式有兩個(gè)含義，用同一種物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時(shí)，該物質(zhì)的生成速率與消耗速率相等，即單位時(shí)間內(nèi)生成與消耗某物質(zhì)的量相等；用不同物質(zhì)表示時(shí)，某一反應(yīng)物的生成(或消耗)速率與某一生成物的生成(或消耗)速率之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。3．“動(dòng)”化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)從表面上、宏觀上看好像反應(yīng)停止了，但從本質(zhì)上、微觀上看反應(yīng)并未停止，只不過是正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，即v(正)＝v(逆)>0，所以化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。4．“定”一定條件下，在反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的混合物中，各組分的濃度及質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)保持一定(但不一定相等)，不再隨時(shí)間變化而變化。5．“變”化學(xué)平衡是在一定條件下暫時(shí)的平衡，若外界條件發(fā)生改變，則化學(xué)平衡狀態(tài)可能隨之發(fā)生改變，即可能發(fā)生化學(xué)平衡移動(dòng)。二、化學(xué)平衡的判斷依據(jù)本質(zhì)特征：v(正)＝v(逆)和現(xiàn)象特征，反應(yīng)混合物中各組分含量保持不變，結(jié)合具體情況來判斷反應(yīng)是否達(dá)平衡狀態(tài)。1．直接判斷法(1)正反應(yīng)速率＝逆反應(yīng)速率>0；(2)同一物質(zhì)的消耗速率與生成速率相等；(3)各組分的濃度保持不變。2．間接判斷法(1)各組分的百分含量保持不變(各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定、各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定、各氣體的體積分?jǐn)?shù)一定)；(2)各組分的物質(zhì)的量不隨時(shí)間的改變而改變；(3)各氣體的體積不隨時(shí)間的改變而改變。3．特例判斷法(1)對(duì)反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的分子總數(shù)不相等的可逆反應(yīng)來說，混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量、平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間的改變而改變時(shí)，反應(yīng)即達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)；(2)對(duì)反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的分子總數(shù)相等的可逆反應(yīng)來說，混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量、平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間的改變而改變時(shí)，不能判斷該反應(yīng)是否已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)；(3)反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色不再改變，反應(yīng)即達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)。無論用什么方法判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，都要以本質(zhì)特征或現(xiàn)象特征為依據(jù)來展開分析和判斷。也就是說，判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的根本標(biāo)志是v(正)＝v(逆)，其余的判斷方法都是從這個(gè)方法的基礎(chǔ)上衍生出來的。如圖所示是可逆反應(yīng)X2(g)＋3Y2(g)2Z2(g)在反應(yīng)過程中的化學(xué)反應(yīng)速率(v)與時(shí)間(t)的關(guān)系曲線，下列敘述正確的是()A．t1時(shí)，只有正方向反應(yīng)在進(jìn)行B．t1～t2，X2的物質(zhì)的量越來越多C．t2～t3，反應(yīng)已經(jīng)停止D．t2～t3，各物質(zhì)的濃度保持不變[解析]t1時(shí)正、逆反應(yīng)都在進(jìn)行，A錯(cuò)誤；t1～t2，v(正)>v(逆)，反應(yīng)物X2和Y2的物質(zhì)的量逐漸減少，B錯(cuò)誤；t2～t3，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，v(正)＝v(逆)≠0，各物質(zhì)的濃度保持不變，C錯(cuò)誤，D正確。[答案]D(1)上述例題中反應(yīng)是哪一時(shí)刻達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的？(2)上述例題中t2～t3，v正(X2)和v逆(Y2)存在什么關(guān)系？答案：(1)t2(2)3v正(X2)＝v逆(Y2)可逆反應(yīng)的判斷及特點(diǎn)1．下列各組兩個(gè)反應(yīng)互為可逆反應(yīng)的是()①H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2HCl與2HCleq\o(=,\s\up7(通電))H2↑＋Cl2↑②H2SO4(濃)＋2HBr=2H2O＋Br2＋SO2↑與Br2＋SO2＋2H2O=2HBr＋H2SO4③2NO2=N2O4與N2O4=2NO2④2SO2＋O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3與2SO3eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO2＋O2A．①② B．②③C．③④ D．②④解析：選C?？赡娣磻?yīng)必須是在相同條件下同時(shí)向正、逆兩個(gè)方向都能進(jìn)行的反應(yīng)，③④互為可逆反應(yīng)。2．一定條件下，某容器中各微粒在反應(yīng)前后變化的示意圖如下，其中?和代表不同元素的原子。關(guān)于此反應(yīng)說法錯(cuò)誤的是()A．反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化為生成物B．一定屬于可逆反應(yīng)C．一定屬于氧化還原反應(yīng)D．一定屬于分解反應(yīng)解析：選A。A.對(duì)比反應(yīng)前后的分子知反應(yīng)物未完全轉(zhuǎn)化為生成物。B.可逆反應(yīng)的特征之一是經(jīng)過充分反應(yīng)之后，體系中反應(yīng)物與生成物共存，該反應(yīng)經(jīng)過充分反應(yīng)，體系中(反應(yīng)物)與和(生成物)共存，故它一定屬于可逆反應(yīng)。C.氧化還原反應(yīng)的特征是有元素化合價(jià)變化，該反應(yīng)中的生成說明有元素化合價(jià)變化，故它一定屬于氧化還原反應(yīng)。D.分解反應(yīng)是一種物質(zhì)生成兩種或兩種以上新物質(zhì)的反應(yīng)，該反應(yīng)可表示為2→2＋，故它一定屬于分解反應(yīng)。3．已知可逆反應(yīng)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3，生成2molSO3時(shí)放出的熱量為Q?，F(xiàn)將1molSO2和0.5molO2在相同條件下反應(yīng)生成SO3，放出的熱量為Q1，則()A．2Q1<Q B．Q1＝QC．Q1>Q D．無法判斷解析：選A。若將1molSO2和0.5molO2在相同條件下放入密閉容器發(fā)生反應(yīng)，因2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3是可逆反應(yīng)，則1molSO2和0.5molO2不會(huì)完全反應(yīng)生成1molSO3，即生成SO3的物質(zhì)的量小于1mol，根據(jù)反應(yīng)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3，當(dāng)生成2molSO3時(shí)放出熱量為Q，生成1molSO3放出的熱量為eq\f(1,2)Q，則生成小于1mol的SO3時(shí)放出的熱量必小于eq\f(1,2)Q，即Q1<eq\f(1,2)Q，2Q1<Q?；瘜W(xué)平衡的建立及特點(diǎn)4．下列對(duì)于可逆反應(yīng)2M(g)＋N(g)2P(g)達(dá)到平衡時(shí)的說法正確的是()A．M、N全部變成了PB．反應(yīng)已經(jīng)停止C．反應(yīng)混合物中各組分的濃度不再改變D．反應(yīng)混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)一定等于2∶1∶2解析：選C。可逆反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率達(dá)不到100%，即M、N不可能全部變成P，A錯(cuò)誤；平衡時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等，但不為0，即反應(yīng)沒有停止，B錯(cuò)誤；平衡時(shí)反應(yīng)混合物中各組分的濃度不再改變，C正確；平衡時(shí)反應(yīng)混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)不一定等于2∶1∶2，D錯(cuò)誤。5．在一密閉容器中通入A、B、C三種氣體，保持一定溫度，在t1～t4s時(shí)測(cè)得各物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)如表，則下列判斷正確的是()測(cè)定時(shí)刻/s濃度/mol·L－1t1t2t3t4c(A)6322c(B)53.533c(C)12.533A.在t3s時(shí)反應(yīng)已經(jīng)停止B．t3～t4s內(nèi)正、逆反應(yīng)速率不相等C．在容器中發(fā)生的反應(yīng)為A＋BCD．在t3s時(shí)，反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)解析：選D。在t3s時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)沒有停止，速率不等于零，故A錯(cuò)誤，D正確；t3～t4s內(nèi)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正、逆反應(yīng)速率相等，故B錯(cuò)誤；t1～t2s，A、B、C的濃度變化量之比為3∶1.5∶1.5，在容器中發(fā)生的反應(yīng)為2A＋BC，故C錯(cuò)誤。化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷6．一定條件下，將1molA和3molB充入恒容密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：A(g)＋3B(g)2C(g)，下列不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()A．氣體的密度不再改變B．混合氣體中A的體積分?jǐn)?shù)不再變化C．混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化D．單位時(shí)間內(nèi)生成amolA，同時(shí)生成2amolC解析：選A。A項(xiàng)，反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，容器體積不變，氣體密度始終不變，因此密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；B項(xiàng)，A的體積分?jǐn)?shù)不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；C項(xiàng)，反應(yīng)前后氣體體積減小，總壓強(qiáng)不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；D項(xiàng)，單位時(shí)間內(nèi)生成amolA，同時(shí)生成2amolC，說明正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。7．在一定條件下的定容密閉容器中，當(dāng)物質(zhì)的下列物理量不再變化時(shí)，不能說明反應(yīng)A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是()A．混合氣體的壓強(qiáng)B．混合氣體的密度C．B的物質(zhì)的量濃度D．氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量解析：選A。A.反應(yīng)前后氣體體積不變，壓強(qiáng)始終不變，所以混合氣體的壓強(qiáng)不變，不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；B.在反應(yīng)過程中容器容積不變，但氣體的質(zhì)量是改變的，因此當(dāng)混合氣體的密度不再發(fā)生變化時(shí)可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；C.B的物質(zhì)的量濃度不再發(fā)生變化時(shí)可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；D.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量等于混合氣體的質(zhì)量和混合氣體的總物質(zhì)的量的比值，而總物質(zhì)的量不變，但氣體的質(zhì)量是改變的，因此當(dāng)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生變化時(shí)可以說明達(dá)到平衡狀態(tài)。8．(2018·浙江4月選考)反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，若在恒壓絕熱容器中發(fā)生，下列選項(xiàng)表明反應(yīng)一定已達(dá)平衡狀態(tài)的是()A．容器內(nèi)的溫度不再變化B．容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化C．相同時(shí)間內(nèi)，斷開H—H鍵的數(shù)目和生成N—H鍵的數(shù)目相等D．容器內(nèi)氣體的濃度c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2答案：A化學(xué)平衡的計(jì)算1．化學(xué)平衡計(jì)算的主要類型(1)求起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度、平衡濃度；(2)求某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、平衡氣體混合物中各成分的體積分?jǐn)?shù)；(3)結(jié)合氣體密度、平均相對(duì)分子質(zhì)量的計(jì)算。2．化學(xué)平衡計(jì)算的一般方法(1)先寫出有關(guān)化學(xué)方程式，列出反應(yīng)物和生成物的起始濃度、變化濃度、平衡濃度(或它們各自的物質(zhì)的量)(稱為“列三段”)；(2)根據(jù)平衡濃度中已知量與未知量的關(guān)系，求出平衡時(shí)某物質(zhì)的量或轉(zhuǎn)化率；(3)根據(jù)平衡前后物質(zhì)的量和阿伏加德羅定律求出體系的體積、壓強(qiáng)、密度等。3．常用的基本關(guān)系式(1)c(反應(yīng)物)平＝c(反應(yīng)物)始－c(反應(yīng)物)轉(zhuǎn)；(2)c(生成物)平＝c(生成物)始＋c(生成物)轉(zhuǎn)；(3)某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(該反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化濃度,該反應(yīng)物的起始濃度)×100%；(4)某產(chǎn)物的產(chǎn)率＝eq\f(實(shí)際生成該產(chǎn)物的物質(zhì)的量,理論可得該產(chǎn)物的物質(zhì)的量)×100%。X、Y、Z為三種氣體，把a(bǔ)molX和bmolY充入一密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)X＋2Y2Z，達(dá)到平衡時(shí)，若它們的物質(zhì)的量滿足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，則Y的轉(zhuǎn)化率為()A.eq\f(a＋b,5)×100%B.eq\f(2（a＋b）,5b)×100%C.eq\f(2（a＋b）,5)×100%D.eq\f(2（a＋b）,5a)×100%[思路點(diǎn)撥]熟練應(yīng)用三段式法的計(jì)算方法。[解析]設(shè)達(dá)到平衡時(shí)，X氣體所消耗的物質(zhì)的量為mmol，則X＋2Y2Z起始量(mol)ab0轉(zhuǎn)化量(mol)m2m2m平衡量(mol)a－mb－2m2m依題意(a－m)mol＋(b－2m)mol＝2mmol，解得m＝eq\f(a＋b,5)。則Y氣體的轉(zhuǎn)化率為eq\f(2m,b)×100%＝eq\f(2（a＋b）,5b)×100%。[答案]BX、Y、Z三種氣體，取X和Y按1∶1的物質(zhì)的量之比混合，放入密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：X＋2Y2Z，達(dá)到平衡后，測(cè)得混合氣體中反應(yīng)物的總物質(zhì)的量與生成物的總物質(zhì)的量之比為3∶2，則Y的轉(zhuǎn)化率最接近于()A．33% B．40%C．50% D．65%解析：選D。由已知得：X＋2Y2Z起始：110轉(zhuǎn)化：a2a2a平衡：1－a1－2a2a根據(jù)題意有eq\f(2－3a,2a)＝eq\f(3,2)，解得a＝eq\f(1,3)，Y的轉(zhuǎn)化率最接近65%。eq\a\vs4\al()化學(xué)平衡計(jì)算的萬能鑰匙——“始、轉(zhuǎn)、平”三段分析法根據(jù)可逆反應(yīng)方程式，求出反應(yīng)物、生成物各物質(zhì)的：(1)初始物質(zhì)的量或濃度；(2)過程中轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量或濃度；(3)平衡時(shí)(終態(tài)時(shí))物質(zhì)的量或濃度；或者也可以是同溫同壓條件下氣體的體積。這三組量必須是相同的物理量，單位要統(tǒng)一。有關(guān)化學(xué)平衡的簡(jiǎn)單計(jì)算1．在容積可變的密閉容器中，2molN2和8molH2在一定條件下合成氨，達(dá)到平衡時(shí)，H2的轉(zhuǎn)化率為25%，則平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)接近于()A．5% B．10%C．15% D．20%解析：選C。根據(jù)三段式法解答：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(g)起始物質(zhì)的量(mol)280變化物質(zhì)的量(mol)eq\f(2,3)8×25%＝2eq\f(4,3)平衡物質(zhì)的量(mol)eq\f(4,3)6eq\f(4,3)平衡時(shí)N2的體積分?jǐn)?shù)