化學(xué)反應(yīng)的限度

第六章

化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)

化學(xué)反應(yīng)的速率與限度第二課時

化學(xué)反應(yīng)的限度

一、可逆反應(yīng)1、定義：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。正反應(yīng)方向：反應(yīng)物→生成物逆反應(yīng)方向：生成物→反應(yīng)物2、可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：①雙向性：反應(yīng)物生成物②雙同性：正逆反應(yīng)是在同一條件下進(jìn)行的；③共存性：反應(yīng)物和生成物同時存在。對于可逆反應(yīng)來說，在一定條件下反應(yīng)物不可能全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，反應(yīng)只能進(jìn)行到一定的程度，這就是該化學(xué)反應(yīng)在這個條件下所能達(dá)到的限度。即無論進(jìn)行多長時間，反應(yīng)物都不可能100％地全部轉(zhuǎn)化為生成物。課堂練習(xí)2.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)值。下列有關(guān)敘述正確的打√錯誤的打×。①1molN2與4molH2反應(yīng)生成的NH3分子數(shù)為2NA（

×

）

②0.1molH2和0.1molI2于密閉容器中充分反應(yīng)后，其分子總數(shù)為0.2NA

（

√

）

3.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0.6mol·L-1、0.3mol·L-1、0.6mol·L-1。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,可能存在的數(shù)據(jù)是

(B)A.SO2為1.2mol·L-1,O2為0.6mol·L-1

B.SO2為0.75mol·L-1C.SO3為1.2mol·L-1

D.c(SO2)+c(SO3)=1.0mol·L-1二、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立1.

反應(yīng)剛開始時，c(SO2)、c(O2)、c(SO3)和v正、v逆如何？開始時c(SO2)、c(O2)最大，c(SO3)=0只有正反應(yīng)進(jìn)行，v(正)最大，v(逆)=02.

反應(yīng)進(jìn)行過程中，物質(zhì)濃度如何改變？

v正、v逆如何變化？c(SO2)、c(O2)逐漸變小，c(SO3)逐漸增大，三種物質(zhì)的濃度達(dá)到一個特定值正逆反應(yīng)都進(jìn)行，

v(正)逐漸減小，v(逆)逐漸增大，最終v(正)

=v(逆)≠0反應(yīng)開始時：C反最大,v正最大;C生=0，v逆=0

C生↑v逆↑反應(yīng)進(jìn)行過程中：C反↓,v正↓;

平衡時：C反、C生不再變化，達(dá)到了平衡狀態(tài)，v正=v逆≠0化學(xué)平衡狀態(tài)(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的概念在一定條件下，一個可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時，正向反應(yīng)速率與逆向反應(yīng)速率相等時，反應(yīng)物濃度和生成物濃度不再改變，達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài),簡稱化學(xué)平衡.（2）化學(xué)平衡狀態(tài)特征逆：研究對象為可逆反應(yīng)等：v(正)＝

v(逆)動：動態(tài)平衡，v(正)＝

v(逆)

≠0定：條件一定，平衡混合物中各物質(zhì)的濃度一定（不是相等）變：外界條件改變，原平衡狀態(tài)被破壞，發(fā)生移動，再在新條件下建立新的平衡（3）化學(xué)反應(yīng)的限度(1)化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到或完成的最大程度，即該反應(yīng)進(jìn)行的限度。(2)對化學(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)物在一定條件下的最大轉(zhuǎn)化率。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化學(xué)反應(yīng)的限度。課堂練習(xí)4.下列說法正確的是（C

）A.化學(xué)反應(yīng)在一定條件下建立平衡狀態(tài)時，化學(xué)反應(yīng)將會停止B.一定條件可以通過延長化學(xué)反應(yīng)的時間來改變反應(yīng)物最大轉(zhuǎn)化率C.化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時正、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，反應(yīng)速率不一定相等D.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，各反應(yīng)物、生成物的濃度相等5.在恒溫恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：A(g)＋2B(g)C(g)＋D(g)，以下表述，不能證明反應(yīng)已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的是(D

)A．物質(zhì)A的質(zhì)量保持不變B．物質(zhì)B的濃度保持不變C．用C表示的正反應(yīng)速率等于用C表示的逆反應(yīng)速率D．物質(zhì)D的濃度等于物質(zhì)C的濃度問：如何判斷可逆反應(yīng)是否已達(dá)到了平衡狀態(tài)？（概念）一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物濃度不再改變，達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)(1)直接依據(jù)—根據(jù)速率關(guān)系①同一物質(zhì)：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。②不同物質(zhì)：速率之比＝化學(xué)計量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率，③反應(yīng)物與生成物在單位時間物質(zhì)的量、質(zhì)量、化學(xué)鍵的斷裂和生成等的變化也能體現(xiàn)速率即速率必須一個是正反應(yīng)速率，一個是逆反應(yīng)速率，且經(jīng)過換算后同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等

逆向相等6.下列各關(guān)系中能說明可逆反應(yīng)：N2+3H2

2NH3,不是達(dá)平衡狀態(tài)的是

(

A

)A.一個N≡N鍵斷裂同時，有三個H－H鍵斷裂

B.一個N≡N鍵斷裂同時，有六個N－H鍵斷裂C.2υ正（

H2

）=3υ逆（

NH3

）

D.有1molN2消耗，同時有3molH2生成有正有逆

符合比例(2)間接依據(jù)——根據(jù)各組分的量首先分析該量是“變量”還是“恒量”，如為“恒量”，即隨反應(yīng)的進(jìn)行永遠(yuǎn)不變，則不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)；如為“變量”，即該量隨反應(yīng)進(jìn)行而改變，當(dāng)其“不變”時，則為平衡狀態(tài)。即：化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)變量不變：壓強(qiáng)、密度、平均相對分子質(zhì)量、總物質(zhì)的量、百分含量、溫度、顏色7.

在固定體積的的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2NO22NO+O2該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是（

①②④⑤

）

①混合氣體的顏色不再改變

②混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變

③混合氣體的密度不變④混合氣體的壓強(qiáng)不變⑤O2氣體的物質(zhì)的量濃度不變

若改為恒溫恒壓的容器中呢？改④為：混合氣體的體積不變①②③④⑤8.變式訓(xùn)練在一個不傳熱的固定容積的密閉容器中,發(fā)生可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),當(dāng)m、n、p、q為任意整數(shù)時,反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是（

B

）①體系的壓強(qiáng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)不再改變⑤單位時間內(nèi)mmolA發(fā)生斷鍵反應(yīng),同時pmolC也發(fā)生斷鍵反應(yīng)⑥反應(yīng)速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q

A.③④⑤⑥

B.②③④⑤

C.①③⑤

D.①④⑥規(guī)避兩個易失分點(diǎn)(1)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷“三關(guān)注”①關(guān)注反應(yīng)條件，是恒溫恒容、恒溫恒壓，還是絕熱恒容容器；②關(guān)注反應(yīng)特點(diǎn)，氣體是等體積反應(yīng)，還是非等體積反應(yīng)；③關(guān)注特殊情況，是否有固體參加或生成，或固體的分解反應(yīng)。(2)不能作為平衡標(biāo)志的“四情況”①反應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比；②恒溫恒容下的體積不變的反應(yīng)，體系的壓強(qiáng)或總物質(zhì)的量不再隨時間而變化，如2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)；③全是氣體參加的體積不變的反應(yīng)，體系的平均相對分子質(zhì)量不再隨時間而變化，如2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)；④全是氣體參加的反應(yīng)，恒容條件下體系的密度保持不變。

三、化學(xué)反應(yīng)條件的控制1.控制化學(xué)反應(yīng)條件的目的促進(jìn)有利反應(yīng)：

提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率即原料的利用率，加快反應(yīng)速率等抑制有害反應(yīng)：

減緩反應(yīng)速率，減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生，控制副反應(yīng)的發(fā)生等2．方法：通過改變條件改變化學(xué)反應(yīng)的速率和可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度3．工業(yè)合成氨條件的控制在化工生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)進(jìn)行的程度而調(diào)控反應(yīng)條件時，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實(shí)際可能性。合成氨反應(yīng)條件的控制溫度較低時，氨的產(chǎn)率較高；但溫度低，反應(yīng)速率小，需要很長時間才能達(dá)到化學(xué)平衡，生產(chǎn)成本高，通常選擇在400~500℃下進(jìn)行。壓強(qiáng)越大，氨的產(chǎn)率越高。而壓強(qiáng)越大，對動力和生產(chǎn)設(shè)備的要求也越高，采用的壓強(qiáng)通常為10MPa~30MPa。催化劑也在400~500℃時催化效率高壓強(qiáng)：10~30MPa溫度：400~500℃催化劑：鐵觸媒9.以下關(guān)于合成氨工業(yè)中條件控制的敘述正確的是

(D)A.選擇在400~500℃下進(jìn)行生產(chǎn)的目的是為了減小反應(yīng)速率B.高壓下反應(yīng)速率太慢，所以未選擇很高的壓強(qiáng)C.關(guān)于生產(chǎn)條件的控制，只需要考慮反應(yīng)的限度D.加入催化劑的目的是為了加快反應(yīng)速率10.化學(xué)反應(yīng)限度的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，如果改變條件提高化學(xué)反應(yīng)的限度，下列說法錯誤的是(

D

)A.能夠節(jié)約原料和能源

B.能夠提高產(chǎn)品的產(chǎn)量C.能夠提高經(jīng)濟(jì)效益

D.能夠提高化學(xué)反應(yīng)速率課堂達(dá)標(biāo)1.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是(

C

)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通入足量的空氣A.①③④⑤

B.②③⑤⑥

C.③④⑤⑥

D.①②③④2.反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，達(dá)到平衡后，再向反應(yīng)容器中充入含18O的一氧化碳，經(jīng)過一段時間后，18O存在于（

D

）A.CO

B.H2O

C.CO2、CO

D.CO、H2O、CO23.下列說法中不正確的是(

D)A．當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時，就是此反應(yīng)在該條件下能達(dá)到的限度B．當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時，此反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等C．延長反應(yīng)時間，不能使2molSO2與1molO2反應(yīng)生成2molSO3D．化學(xué)反應(yīng)達(dá)到其限度后，反應(yīng)就停止了4.在一定溫度下的恒容容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時，不能表明反應(yīng)N2O4(g)

2NO2(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是（

B

）A.

混合氣體的壓強(qiáng)

B.

混合氣體的密度

C.

混合氣體的平均相對分子量

D.

氣體的總物質(zhì)的量5．如圖是可逆反應(yīng)：X2＋3Y22Z2，在反應(yīng)過程中的反應(yīng)速率(v)與時間(t)的關(guān)系曲線，下列敘述正確的是(A)A．t2～t3時，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化B．t2時，反應(yīng)未達(dá)到限度C．t2～t3時，反應(yīng)已停止進(jìn)行D．t1時，反應(yīng)只向正反應(yīng)方向進(jìn)行6．在一密閉容器中通入A、B、C三種氣體，保持一定溫度，在t1、t2、t3、t4s時測得各物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)如下表，則下列判斷正確的是(CD)A.在t3s時反應(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2A＋B

D.在t3s時，反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)7、在一定溫度下的恒容密閉容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時：①混合氣體的壓強(qiáng)，②混合氣體的密度，③混合氣體的總物質(zhì)的量，④混合氣體的平均相對分子質(zhì)量，⑤混合氣體的顏色，⑥各反應(yīng)物或生成物的濃度之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，⑦某種氣體的百分含量。(1)能說明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。(2)能說明I2(g)＋H2(g)2HI(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__