化學(xué)反應(yīng)的限度和化學(xué)反應(yīng)條件的控制-2022-2023學(xué)年高一化學(xué)期中期末復(fù)習(xí)微專題

微專題07化學(xué)反應(yīng)的限度和化學(xué)反應(yīng)條件的控制考點1可逆反應(yīng)[典例1]在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反應(yīng)過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時，可能存在的數(shù)據(jù)是()A．SO2為0.4mol·L－1，O2為0.2mol·L－1B．SO2為0.25mol·L－1C．SO2、SO3均為0.15mol·L－1D．SO3為0.4mol·L－1[答案]B[解析]首先采用極限法分析。若反應(yīng)向右進(jìn)行到底，則有c(SO2)＝0，c(O2)＝0，c(SO3)＝0.4mol·L－1；若反應(yīng)向左進(jìn)行到底，則有：c(SO2)＝0.4mol·L－1，c(O2)＝0.2mol·L－1，c(SO3)＝0?；瘜W(xué)反應(yīng)的限度決定了可逆反應(yīng)中的各種成分是不可能完全轉(zhuǎn)化的，所以平衡時各物質(zhì)的濃度范圍為0<c(SO2)<0.4mol·L－1,0<c(O2)<0.2mol·L－1,0<c(SO3)<0.4mol·L－1，A、D錯誤；若SO2為0.15mol·L－1，則轉(zhuǎn)化的SO2的濃度為(0.2－0.15)mol·L－1＝0.05mol·L－1，此時SO3的濃度為(0.2＋0.05)mol·L－1＝0.25mol·L－1，C錯誤。[典例2](雙選)對于化學(xué)反應(yīng)限度的敘述，錯誤的是()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，正逆反應(yīng)速率相等C．化學(xué)反應(yīng)的限度與時間的長短有關(guān)D．化學(xué)反應(yīng)的限度是不可改變的[答案]CD[解析]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，即反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，此時v正＝v逆。對同一可逆反應(yīng)，達(dá)到化學(xué)平衡時，當(dāng)外界條件不變時，反應(yīng)的限度不變，與時間長短無關(guān)，但當(dāng)外界條件發(fā)生改變，引起v正與v逆不相等時，化學(xué)平衡被破壞，化學(xué)反應(yīng)的限度也會發(fā)生改變。1任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度。2一定條件下，可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，該反應(yīng)即達(dá)到最大限度，此時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)最大值。[核心素養(yǎng)]可逆反應(yīng)(1)定義：在同一條件下，正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)能同時進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。(2)表示方法：書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時不用“=”而用“”。(3)特點：①正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)同時進(jìn)行；②正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)的條件相同；③在一定條件下，反應(yīng)物不能全部轉(zhuǎn)化為生成物。考點2化學(xué)平衡狀態(tài)[典例3]H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是(填序號)。①c(H2)＝c(I2)＝c(HI)②c(H2)c(I2)c(HI)＝112③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再隨時間而改變④單位時間內(nèi)生成nmolH2的同時生成2nmolHI⑤單位時間內(nèi)生成nmolH2的同時生成nmolI2⑥反應(yīng)速率v(H2)＝v(I2)＝eq\f(1,2)v(HI)⑦一個H—H鍵斷裂的同時有兩個H—I鍵斷裂⑧溫度和體積一定時，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化⑨溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化⑩溫度和壓強(qiáng)一定時，混合氣體的密度不再變化?條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化[解析]①②在非平衡狀態(tài)下也能滿足，不能作為判斷的依據(jù)；⑤⑥⑧⑩?任何時刻都滿足，也不能作為判斷的依據(jù)；③④⑦⑨都滿足各種物質(zhì)的濃度不變，能作為判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志。[答案]③④⑦⑨[典例4]可逆反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在恒容密閉容器中進(jìn)行：①單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO2②單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO③用NO2、NO和O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率比為221④混合氣體的顏色不再改變⑤混合氣體的密度不再改變⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變⑦混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變可表示該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是()A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦C．①③④⑤ D．全部[答案]A[解析]①中單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO2，而生成nmolO2必同時消耗2nmolNO2，故v正(NO2)＝v逆(NO2)，說明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。②中無論反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時都會生成2nmolNO。③中無論反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，各物質(zhì)所表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比都等于化學(xué)計量數(shù)之比。④有色氣體的顏色不再改變，則表示體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不再變化，說明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。⑤體積固定，氣體的質(zhì)量反應(yīng)前后不變，無論反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，氣體的密度始終不變。⑥反應(yīng)前后氣體的體積不相等，壓強(qiáng)不變，意味著各物質(zhì)的含量不再變化，說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。⑦由于反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變，且反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之和不相等，氣體的平均相對分子質(zhì)量不變時，說明氣體中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡。[核心素養(yǎng)]對化學(xué)平衡狀態(tài)的理解1．只有可逆反應(yīng)才有可能存在化學(xué)平衡狀態(tài)，不可逆反應(yīng)無論怎樣也不可能存在化學(xué)平衡狀態(tài)，即化學(xué)平衡問題的化學(xué)反應(yīng)對象是可逆反應(yīng)，在解決有關(guān)化學(xué)平衡的問題時，首先看清化學(xué)反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)。2．一個確定的化學(xué)平衡狀態(tài)，化學(xué)反應(yīng)速率的特征是v(正)＝v(逆)>0；反應(yīng)混合物的特征是任意一種物質(zhì)在混合物中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變。這兩個特征是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。有了這兩個特征，可逆反應(yīng)也就進(jìn)行到了最大限度。3．化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)進(jìn)行到最大限度的結(jié)果，在外界條件不改變時，一經(jīng)建立起化學(xué)平衡狀態(tài)，就不會因時間的變化而變化。4．化學(xué)反應(yīng)的可逆性為化學(xué)平衡狀態(tài)的建立奠定了內(nèi)因性的基礎(chǔ)，化學(xué)平衡狀態(tài)的建立還必須有一定的溫度、物質(zhì)的濃度和氣體的壓強(qiáng)等外因性條件，否則化學(xué)平衡狀態(tài)也建立不起來，以哲學(xué)的觀點審視化學(xué)平衡狀態(tài)的建立，內(nèi)因(可逆反應(yīng))是基礎(chǔ)，外因(溫度、濃度、壓強(qiáng)等)是條件，外因通過內(nèi)因而起作用。5．化學(xué)平衡狀態(tài)的建立還必須具有一定的外部條件(溫度、濃度、壓強(qiáng)等)，所以，同一個可逆反應(yīng)在不同條件下建立起的化學(xué)平衡狀態(tài)可能不同。6．對于一個既定的可逆反應(yīng)，如果其他條件一定，不論采取何種途徑，即反應(yīng)是由反應(yīng)物開始或由生成物開始，是一次投料或是分步投料，最后都能建立起化學(xué)平衡狀態(tài)。[方法規(guī)律]可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志1．等——正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等是概念性的，也可以理解為某一組分的生成速率和消耗速率相等，這是化學(xué)平衡的本質(zhì)標(biāo)志。以可逆反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)為例，下列情況能說明正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等。(1)用兩種物質(zhì)表示的正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，如v(正)(N2)：v(逆)(H2)＝1：3，v(正)(N2)：v(逆)(NH3)＝1：2。(2)相同時間內(nèi)，同一種物質(zhì)生成的物質(zhì)的量和消耗的物質(zhì)的量相等，如生成amolNH3的同時又消耗amolNH3。(3)一種物質(zhì)變化表示發(fā)生正反應(yīng)，另一種物質(zhì)變化表示發(fā)生逆反應(yīng)，且在相同時間內(nèi)，兩種物質(zhì)的物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，如生成amolN2的同時又消耗3amolH2，生成2amolNH3的同時又生成amolN2。2．定——反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變由于正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，即每一種物質(zhì)的生成速率和消耗速率相等，故反應(yīng)混合物中各組分的濃度均保持不變。反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變是化學(xué)平衡的特征標(biāo)志。(1)對于一般的可逆反應(yīng)來說，還可理解為：a.各組分的物質(zhì)的量保持不變；b.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率保持不變；c.生成物的產(chǎn)率保持不變等。(2)對于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積發(fā)生變化且均為氣體的可逆反應(yīng)來說，還可引申為：a.混合氣體的總物質(zhì)的量保持不變；b.恒溫恒壓時混合氣體的密度保持不變；c.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變；d.恒溫恒容時混合氣體的壓強(qiáng)保持不變；e.恒溫恒壓時混合氣體的體積保持不變等。(3)對于體系中有物質(zhì)顯示顏色的可逆反應(yīng)，還包含體系的顏色不變。(4)對于吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)，絕熱體系的溫度不變，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)?！揪?】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)，以下不能說明該反應(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．單位時間內(nèi)生成1molY的同時生成2molX【解析】X的分解速率與Y的消耗速率之比為21時，才能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C項說明反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)。【答案】C【練2】(雙選)用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機(jī)物時會生成副產(chǎn)物HCl，利用下列反應(yīng)可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)。恒溫恒容的密閉容器中，充入一定量的反應(yīng)物發(fā)生上述反應(yīng)，能充分說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是()A．氣體的壓強(qiáng)不再改變B．氯化氫的轉(zhuǎn)化率不再改變C．?dāng)嚅_4molH—Cl鍵的同時生成4molH—O鍵D．n(HCl):n(O2):n(Cl2):n(H2O)＝4:1:2:2【解析】反應(yīng)物和生成物均為氣體，但反應(yīng)前后氣體體積不等，所以壓強(qiáng)不變，一定平衡，A正確；反應(yīng)正向進(jìn)行時，HCl的轉(zhuǎn)化率升高；反應(yīng)逆向進(jìn)行時，HCl的轉(zhuǎn)化率降低，當(dāng)HCl的轉(zhuǎn)化率不再改變時，可以說明可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，B正確；斷開4molH—Cl鍵和生成4molH—O鍵均表示正反應(yīng)方向的反應(yīng)速率，不能據(jù)此判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，C錯誤；反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，各反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量保持不變，但各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于對應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比，不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，D錯誤?！敬鸢浮緼B考點3化學(xué)反應(yīng)條件的控制[典例5]下列措施，能使煤炭燃燒更充分，提高熱能利用率的是()A．向燃燒正旺的爐火上灑一些水B．把煤炭做成大煤球C．把煤中摻和一些黃泥做成蜂窩煤D．把煤粉碎，在煤粉燃燒器中燃燒[答案]D[解析]A項中會發(fā)生吸熱反應(yīng)：C(s)＋H2O(g)=H2(g)＋CO(g)，不會使煤炭燃燒充分，也不能提高熱能的利用率，B、C項無論從煤的粉碎程度，還是空氣用量上都比不上D項。提高燃料燃燒效率的措施與意義(1)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(zhuǎn)化率。關(guān)鍵是燃料與空氣或氧氣盡可能充分地接觸，且空氣要適當(dāng)過量。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。(2)提高燃料燃燒效率的意義提高燃料燃燒效率的主要意義在于節(jié)約能源、節(jié)省資源、減少污染等。【典例6】為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，該同學(xué)設(shè)計了如下一系列的實驗。將表中所給的混合溶液分別加入6個盛有過量Zn粒的反應(yīng)瓶中，收集產(chǎn)生的氣體，記錄獲得相同體積的氣體所需時間。實驗混合溶液ABCDEF4mol·L－1H2SO4/mL30V1V2V3V4V5飽和CuSO4溶液/mL00.52.55V620H2O/mLV7V8V9V10100(1)請完成此實驗設(shè)計，其中：V1＝______，V6＝______，V9＝________。(2)該同學(xué)最后得出的結(jié)論為當(dāng)加入少量CuSO4溶液時，生成氫氣的速率會大大提高，但當(dāng)加入的CuSO4溶液超過一定量時，生成氫氣的速率反而會下降。請分析氫氣生成速率下降的主要原因：___________________________。[解析](1)為了進(jìn)一步研究硫酸銅的量對氫氣生成速率的影響，則硫酸的濃度應(yīng)該是相同的，因此最終溶液的體積必需相等，A組中硫酸為30mL，那其他組硫酸也為30mL，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知總體積是50mL，則V1＝30，V6＝50－10－30＝10，V9＝50－30－2.5＝17.5。(2)當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與H2SO4溶液的接觸面積，且H2SO4溶液的濃度變得較小，因此反應(yīng)速率會減小。[答案](1)301017.5(2)當(dāng)加入一定量的CuSO4后，生成的單質(zhì)Cu會沉積在Zn的表面，降低了Zn與H2SO4溶液的接觸面積，且H2SO4溶液的濃度變得較小[核心素養(yǎng)]1．控制化學(xué)反應(yīng)條件的基本思路(1)控制化學(xué)反應(yīng)條件的目的化學(xué)反應(yīng)有的快、有的慢；有的進(jìn)行程度大、有的進(jìn)行程度??；有的對我們有利、有的對我們不利。控制化學(xué)反應(yīng)條件，目的就是通過改