6.2.2化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)條件的控制（原卷版）-2023-2024學(xué)年高一化學(xué)學(xué)與練（人教版2019）

第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)條件的控制1．了解可逆反應(yīng)及其特點(diǎn)。2．理解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及標(biāo)志，知道改變條件化學(xué)平衡會(huì)發(fā)生改變。3．了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的作用。一、化學(xué)反應(yīng)的限度1．可逆反應(yīng)(1)可逆反應(yīng)的概念：在________條件下正反應(yīng)方向和逆反應(yīng)方向均能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)，不用“===”，用“________”。(2)可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：①正反應(yīng)和逆反應(yīng)________進(jìn)行②正反應(yīng)和逆反應(yīng)在________條件下進(jìn)行③反應(yīng)物和生成物________存在2．化學(xué)平衡狀態(tài)的建立(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程在一定條件下向反應(yīng)容器中加入SO2和O2發(fā)生反應(yīng)：2SO2＋O22SO3濃度速率變化v正、v逆關(guān)系開始反應(yīng)物濃度________v正________v正_____v逆生成物濃度________v逆________變化反應(yīng)物濃度________v正________v正_____v逆生成物濃度________v逆________平衡反應(yīng)物濃度________v正________v正_____v逆生成物濃度________v逆________(2)用速率變化圖像表示化學(xué)平衡狀態(tài)的建立3．化學(xué)平衡狀態(tài)(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的概念如果外界條件(溫度、濃度、壓強(qiáng)等)不發(fā)生改變，當(dāng)_________反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，__________與__________相等，反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度都__________的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征逆：研究對(duì)象是________反應(yīng)等：正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率_________動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡，反應(yīng)___________定：各組分的濃度__________變：外界條件改變，原平衡將被________，在新條件下建立新的平衡狀態(tài)4．化學(xué)反應(yīng)的限度__________(2)對(duì)化學(xué)反應(yīng)限度的理解①化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在_______________的最大轉(zhuǎn)化率。轉(zhuǎn)化率=eq\f(該反應(yīng)物參加反應(yīng)的物質(zhì)的量,反應(yīng)物的初始量)×100%②同一可逆反應(yīng)，不同條件下，化學(xué)反應(yīng)的限度不同，即改變條件可以在一定程度上改變一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的________。二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制1．化學(xué)反應(yīng)條件控制的目的(1)促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)：提高反應(yīng)________；提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，即原料的________。(2)抑制有害的化學(xué)反應(yīng)：________反應(yīng)速率，控制________的發(fā)生，減少甚至消除___________的產(chǎn)生。2．化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的調(diào)控(1)考慮因素化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，需要考慮控制反應(yīng)條件的________和________________。(2)實(shí)例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇①溫度低，反應(yīng)速率________，氨的產(chǎn)率________；②壓強(qiáng)大，反應(yīng)速率________，氨的產(chǎn)率________，對(duì)動(dòng)力與生產(chǎn)設(shè)備要求高；③使用催化劑能很大程度________反應(yīng)速率。綜合考慮，采用條件：①溫度400~500℃，反應(yīng)速率________，催化劑的活性________；②壓強(qiáng)10~30MPa，反應(yīng)速率________，氨的產(chǎn)率________；③使用催化劑。?問題一可逆反應(yīng)的特征【典例1】在一定溫度下，在恒容的容器中充入2molSO2和1molO2發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3(g)。一段時(shí)間后，再向容器中充入含氧同位素eq\o\ar(18,8)O的氧氣，則eq\o\ar(18,8)O最終存在的物質(zhì)為()A．只有氧氣B．只有三氧化硫C．只有氧氣、三氧化硫D．氧氣、二氧化硫、三氧化硫【變式練11】下列反應(yīng)不屬于可逆反應(yīng)的是()A．二氧化硫的催化氧化B．氯氣溶于水C．工業(yè)合成氨D．水電解生成H2和O2與H2在O2中的燃燒反應(yīng)【變式練12】500℃時(shí)，將2molN2和2.25molH2充入體積為10L的恒容密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，NH3的濃度不可能是()A．0.1mol·L－1 B．0.12mol·L－1C．0.05mol·L－1 D．0.16mol·L－1?問題二化學(xué)反應(yīng)的限度【典例2】對(duì)于可逆反應(yīng)M＋NQ達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，下列說法正確的是()A．三種物質(zhì)的濃度一定相等B．M、N全部變成了QC．反應(yīng)物和生成物的濃度都保持不變D．反應(yīng)不再進(jìn)行【變式練21】在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：N2＋3H22NH3，下列說法正確的是()A．升高溫度能加快反應(yīng)速率B．充入氫氣能減慢反應(yīng)速率C．達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)速率：v正＝v逆＝0D．達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2能100%轉(zhuǎn)化為NH3【變式練22】下列關(guān)于化學(xué)平衡的說法正確的是()A．化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等，是指同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等，若用不同物質(zhì)表示時(shí)，反應(yīng)速率不一定相等B．可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各反應(yīng)物、生成物的濃度相等C．化學(xué)反應(yīng)在一定條件下建立平衡狀態(tài)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)將會(huì)停止D．一定條件，可以通過延長化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間來改變反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率?問題三化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷【典例3】在一定溫度下，在恒容的容器中充入2molSO2和1molO2發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3(g)。一段時(shí)間后，該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，下列能說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填序號(hào))。①v正(SO2)＝2v逆(O2)②v(SO2)＝v(SO3)③單位時(shí)間內(nèi)消耗amolSO2，同時(shí)生成amolSO3④SO2、O2和SO3的濃度之比為2∶1∶2⑤混合氣體的總的物質(zhì)的量不再改變⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變⑦混合氣體的密度不再改變⑧混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變【歸納小結(jié)】化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法(1)速率特征速率特征指“等”，即v(正)＝v(逆)≠0。①同種物質(zhì)：同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。②不同物質(zhì)：速率之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率。如反應(yīng)：2SO2＋O22SO3①單位時(shí)間消耗2molSO2，同時(shí)消耗2molSO3；②SO2的消耗速率等于O2的生成速率的2倍；③SO2的消耗速率等于SO2的生成速率，都能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。(2)含量特征含量特征指“定”，即反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變。若物理量由變量變成了不變量，則表明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；若物理量為“不變量”，則不能作為平衡標(biāo)志。①各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度不變。②各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)等)不變。③溫度、壓強(qiáng)(化學(xué)反應(yīng)方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變?！咀兪骄?1】下列各關(guān)系式中能說明反應(yīng)N2＋3H22NH3已達(dá)平衡狀態(tài)的是()A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3)C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)【變式練32】一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()A．體系壓強(qiáng)保持不變B．混合氣體顏色保持不變C．SO3和NO的體積比保持不變D．每消耗1molSO3的同時(shí)生成1molNO2?問題四化學(xué)反應(yīng)條件的控制【典例4】下圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。下列有關(guān)生產(chǎn)條件的調(diào)控作用分析正確的是________(填序號(hào))。(1)步驟①中“凈化”可以防止催化劑中毒(2)步驟②中“加壓”可以加快反應(yīng)速率(3)步驟②采用的壓強(qiáng)是2×107Pa，因?yàn)樵谠搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最大(4)步驟③選擇高效催化劑是合成氨反應(yīng)的重要條件(5)目前，步驟③一般選擇控制反應(yīng)溫度為700℃左右(6)步驟④⑤有利于提高原料的利用率，能節(jié)約生產(chǎn)成本【變式練41】下列措施可以提高燃料燃燒效率的是()①提高燃料的著火點(diǎn)②降低燃料的著火點(diǎn)③將固體燃料粉碎④將液體燃料霧化⑤將煤氣化處理⑥通入適當(dāng)過量的空氣A．①③④⑤ B．②③⑤⑥C．③④⑤⑥ D．①②③④【變式練42】工業(yè)上合成氨的反應(yīng)為N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(g)，在實(shí)際生產(chǎn)中為提高合成氨的反應(yīng)速率，下列說法正確的是()A．溫度越高，反應(yīng)速率越快，因此采取的溫度越高越好B．壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快，因此采取的壓強(qiáng)越大越好C．催化劑能加快反應(yīng)速率，因此可選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎〥．可向容器中加入一定量的水蒸氣，使氨氣溶解以提高反應(yīng)速率【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．下列反應(yīng)中可判斷為可逆反應(yīng)的是()A．氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫，氯化氫受熱分解生成氫氣和氯氣B．氮?dú)馀c氫氣在高溫、高壓、催化劑作用下可以生成氨氣，同時(shí)氨氣又分解為氮?dú)夂蜌錃釩．單質(zhì)溴可以置換出碘，氯氣又可以置換出溴D．氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，次氯酸在光照條件下可分解為鹽酸和氧氣2．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說法中正確的是()A．Cl2溶于水發(fā)生了可逆反應(yīng)B．當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正向反應(yīng)速率和逆向反應(yīng)速率相等且等于零C．平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度保持相等D．化學(xué)反應(yīng)的限度不可以通過改變條件而改變3．已知反應(yīng)：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，起始時(shí)向某密閉容器中通入1molNO2、2molS18O2，反應(yīng)達(dá)到平衡后，下列有關(guān)說法正確的是()A．NO2中不可能含18OB．有1molN18O生成C．S18O2的物質(zhì)的量不可能為0.8molD．SO2、SO3、NO、NO2均含18O時(shí)，說明該反應(yīng)達(dá)到平衡4．CO和H2在一定條件下可以合成乙醇：2CO(g)＋4H2(g)CH3CH2OH(g)＋H2O(g)，下列敘述中能說明上述反應(yīng)在一定條件下已達(dá)到最大限度的是()A．CO全部轉(zhuǎn)化為乙醇B．正反應(yīng)和逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率均為零C．CO和H2以1∶2的物質(zhì)的量之比反應(yīng)生成乙醇D．反應(yīng)體系中乙醇的物質(zhì)的量濃度不再變化5．一定溫度下在一容積不變的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)2X(g)Y(g)＋Z(s)，下列敘述不能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是()A．混合氣體的密度不再變化B．反應(yīng)容器中Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變C．X的分解速率與Y的消耗速率相等D．單位時(shí)間內(nèi)生成1molY的同時(shí)生成2molX6．在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(g)，下列敘述表示該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是()A．N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2B．混合氣體的密度不隨時(shí)間變化C．當(dāng)有1molN≡N斷裂時(shí)，有6molN—H斷裂D．單位時(shí)間內(nèi)生成2amolNH3，同時(shí)消耗amolN27．合成氨工業(yè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是()A．c點(diǎn)處正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等B．a(chǎn)點(diǎn)的正反應(yīng)速率比b點(diǎn)的大C．d點(diǎn)(t1時(shí)刻)和e點(diǎn)(t2時(shí)刻)處n(N2)不同D．在t2時(shí)刻，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率8．將煤塊粉碎、經(jīng)脫硫處理、在適當(dāng)過量的空氣中燃燒，這樣處理的目的是()①使煤充分燃燒，提高煤的利用率②減少SO2的產(chǎn)生，避免造成“酸雨”③減少有毒的CO產(chǎn)生，避免污染空氣④減少CO2的產(chǎn)生，避免“溫室效應(yīng)”A．①②③B．②③④C．①③④D．①②③④9．在2L密閉容器中，800℃時(shí)，反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)體系中，n(NO)隨時(shí)間的變化如下表所示。時(shí)間/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上圖中，A點(diǎn)處v正________v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)圖中表示NO2變化的曲線是____。用O2表示從0～2s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v＝_____________。(3)下列能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是______(填字母，下同)。a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器內(nèi)的密度保持不變(4)下列能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增大的是__________。a．向容器中充入氬氣 b．適當(dāng)升高溫度c．增大O2的濃度 d．選擇高效的催化劑10．已知在2L的密閉容器中進(jìn)行如下可逆反應(yīng)，各物質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：aA(g)＋bB(g)2C(g)起始/mol·L－11.5102s末/mol·L－10.90.80.4請(qǐng)回答下列問題：(1)該可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為____________________________。(2)用物質(zhì)B來表示0～2s的平均反應(yīng)速率為___________________。(3)從反應(yīng)開始到2s末，A的轉(zhuǎn)化率為________。(4)下列事實(shí)能夠說明上述反應(yīng)在該條件下已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填字母)。A．vB(消耗)＝vC(生成)B．容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)保持不變C．容器內(nèi)氣體的密度不變D．容器內(nèi)氣體C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變【能力提升】1．已知SO2和O2反應(yīng)生成4molSO3時(shí)放出的熱量為QkJ，那么2molSO2和1molO2在一有催化劑的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)時(shí)，放出的熱量為()A．大于QkJ B．等于QkJC．小于0.5QkJ D．無法確定2．一定溫度下，已知反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)?，F(xiàn)將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是()A．①③B．②③C．①④D．②④3．在一定條件下，將3molA和1molB兩種氣體混合于固定容積為2L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2min末該反應(yīng)達(dá)到平衡，生成0.8molD，并測(cè)得C的濃度為0.2mol·L－1。下列判斷正確的是()A．x＝2B．B的轉(zhuǎn)化率為50%C．2min內(nèi)A的平均反應(yīng)速率為0.3mol·L－1·min－1D．若混合氣體的密度保持不變，則表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)4．一定條件下，對(duì)于可逆反應(yīng)：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、，則下列判斷正確的是()A．c1∶c2＝3∶1B．平衡時(shí)，Y和Z的生成速率之比為2∶3C．X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等D．c1的取值范圍為0＜c1＜0.14mol·L－15．甲、乙兩個(gè)研究小組決定用實(shí)驗(yàn)探究的方法證明化學(xué)反應(yīng)具有一定的限度，在一定條件下會(huì)達(dá)到“平衡狀態(tài)”。Ⅰ.甲組：取5mL0