1、1第 2 课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制一、化学反应限度1可逆反应(1)概念：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“= =”，用“” 。(2)特征双向性：反应物 生成物。 正 向 反 应 逆 向 反 应双同性：正、逆反应是在同一条件下同时进行的。共存性：反应物和生成物同时存在。2化学平衡状态的建立(1)可逆反应过程中正、逆反应速率的变化反应开始时：反应物浓度最大，正反应速率最大；生成物浓度为 0，逆反应速率为 0。反应过程中：反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小；生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。反应达平衡时：反应物的浓度和生
2、成物的浓度都不再改变，正反应速率和逆反应速率相等。(2)用图像表示化学平衡状态的建立3化学平衡状态(1)化学平衡状态的概念如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应2速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为“化学平衡状态” ，简称化学平衡。(2)化学平衡状态的特征4化学反应的限度(1)化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到的最大程度，任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。(2)不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度不同；相同条件下，不同反应的化学反应限度也不同。(1
3、)可逆反应必须在一定的外界条件下(如温度、浓度、压强等)才能建立化学平衡。相同条件下(如温度、浓度、压强等)，可逆反应无论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，最终达到的平衡状态是相同的，即“殊途同归” 。(2)化学平衡状态的判断依据同一物质 生成速率等于消耗速率直接判断依据v 正 v 逆不同物质化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即一正一逆)各组分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变间接判断依据各物质的某些物理量保持不变各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数保持不变例 1 某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是( )正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相
4、等反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同混合物的组成比例不会随时间而改变ABCD3考点 可逆反应与化学平衡状态题点 化学平衡状态的特征答案 B解析 可逆反应达到平衡状态时， v 正 v 逆 0，且各组分的含量保持不变，故正确；而反应物和生成物浓度相同，只是反应达到的某一特殊状态，并不一定达到平衡。思维启迪化学反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不要理解为浓度相等，也不要理解为浓度之比等于化学计量数之比。例 2 在体积固定的容器中，对于反应 A(g)B(g)3C(g)( 正反应为放热反应)，下列叙述为平衡状态标志的是( )单位时间内 A、B 生成 C 的分子数与分解 C 的分子数相等外界条件不
5、变时，A、B、C 浓度不随时间变化体系温度不再变化体系的压强不再变化体系的分子总数不再变化ABCD考点 化学平衡状态的判断题点 恒容条件下非等体反应平衡状态的判断答案 D解析 同一物质的正、逆反应速率相等，说明已达平衡；浓度不变，说明已达平衡；如果该反应没有达到平衡，则反应要和外界有能量的交换，必然导致体系温度改变。体系温度不变，说明已达平衡；由于该反应是一个体积改变的反应，没有达到平衡之前，压强是改变的，分子总数也是改变的，只有平衡了，二者才不会改变，故均正确。特别提示(1)化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时，要根据化学反应速率
6、之比等于化学计量数之比，转化为同种物质的速率进行比较。(2)利 用 v 正 v 逆 0 判 断 平 衡 状 态 时 注 意 ： 反 应 速 率 必 须 是 一 正 一 逆 ， 不 能 都 是 v 正 或 都 是 v 逆 。二、化学反应条件的控制1化学反应条件控制的意义与基本措施(1)化学反应条件控制的意义促进有利的化学反应，提高原料的利用率，加快反应速率。4抑制有害的化学反应，减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生。(2)化学反应条件控制的基本措施改变化学反应速率：改变反应物的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)、固体表面积以及催化剂的合理使用等；改变可逆反应进行的限度：改变可逆反
7、应体系的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)等。2控制反应条件、提高煤的燃烧效率(1)煤的状态煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大。(2)空气用量适当过量的空气有利于煤的充分燃烧。过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧停止(当温度达不到煤的着火点时)；少量的空气则会使煤燃烧不充分，造成能源浪费。(3)炉(灶)膛材料的选择炉(灶)膛材料采用隔热的耐高温材料。隔热可以减少热量的流失，耐高温材料可以防止炉(灶)膛熔融(或熔裂)而脱离。(4)热量的利用燃烧后废气中的热量可用于供暖或发电等。(1)提高燃料的燃烧效率的措施尽可能使燃料充分燃
8、烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。(2)提高燃料的燃烧效率的意义在于节约能源、节省资源、减少污染。例 3 将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是( )使煤充分燃烧，提高煤的利用率 减少 SO2的产生，避免造成“酸雨” 减少有毒的 CO 产生，避免污染空气减少 CO2的产生，避免“温室效应”A BC D考点 化学反应条件的控制题点 从化学反应限度选择控制反应条件答案 A解析 煤块粉碎是为了提高煤的利用率；脱硫是为了减少 SO2的产生；过量空气是为了减少 CO 的产生。5
9、例 4 下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( )提高燃料的着火点 降低燃料的着火点将固体燃料粉碎 将液体燃料雾化处理将煤进行气化处理 通入适当过量的空气A BC D考点 化学反应条件的控制题点 生活、生产中化学反应条件的控制答案 C解析 理论上，提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积，并通入适当过量的空气。对于和，由于燃料的着火点是其固有的性质，不可改变，故这两项措施不可行。、所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。1下列关于化学反应限度的说法中正确的是( )A一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度B当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应
10、速率相等且等于零C平衡状态时，各物质的浓度保持相等D化学反应的限度不可以通过改变条件而改变考点 可逆反应与化学平衡状态题点 化学反应限度的理解答案 A解析 平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度，A 正确；反应达到平衡时 v 正 v 逆 0，各物质浓度保持不变但不一定相等，且当外界条件发生改变时，这种状态可能会发生改变，B、C、D 错误。2(2017杭州市学军中学模拟)一定条件下的可逆反应 2NO2(红棕色)2NO( 无色)O 2(无色)，在恒压密闭容器中充入 NO2，达到化学平衡状态的标志是( )A反应停止了BNO 的正反应速率与 O2的逆反应速率相等C c(NO) c(O2)
11、216D气体的颜色不再变化考点 化学平衡状态的判断题点 恒压下非等体反应平衡状态的判断答案 D解析 A 项，反应达到平衡时，正、逆反应速率相等，但反应并没有停止，故错误；B 项，NO 的正反应速率与 O2的逆反应速率之比为 21 时才能确定反应达到平衡状态，故错误；C 项， c(NO) c(O2)始终是 21，不能作为判断是否达到平衡的依据，故错误；D 项，混合气体的颜色不再改变，说明 NO2气体的浓度不变，达到平衡状态，故正确。3在体积不变的密闭容器中发生反应 N2(g)3H 2(g) 2NH3(g)，下列叙述表 高 温 、 高 压 催 化 剂示该反应处于化学平衡状态的是( )AN 2、H
12、2、NH 3的浓度之比为 132B混合气体的密度不随时间变化C当有 1molNN 键断裂时，有 6molNH 键断裂D单位时间内生成 2amolNH3，同时消耗 amolN2考点 化学平衡状态的判断题点 恒容下非等体反应平衡状态的判断答案 C解析 A 中，N 2、H 2、NH 3的浓度之比等于化学计量数之比时，不能确定是否处于平衡状态；B 中，因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变；C 中，当有 1 mol NN 键断裂时，相当于生成 2 mol NH3(1 mol NH3中含有 3 mol NH 键)，即形成 6 mol NH 键，同时有 6 mol
13、 NH 键断裂，符合 v 正 (NH3) v 逆(NH3)，故处于化学平衡状态；D 中，两反应速率均表示正反应速率，反应进行的任何阶段均成比例。4化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是( )A能够节约原料和能源B能够提高产品的产量C能够提高经济效益D能够提高化学反应速率考点 化学反应条件的控制题点 从化学反应限度选择控制反应条件答案 D解析 提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。78对点训练题组一 化学平衡状态1下列不属于可逆反应的是( )A氯气与水反应
14、生成盐酸与次氯酸BN 2与 H2在一定条件下可以生成 NH3，同时 NH3又可分解为 N2和 H2C电解水生成 H2和 O2，氢气和氧气转化为 H2ODSO 2溶于水和 H2SO3分解考点 可逆反应与化学平衡状态题点 可逆反应的判断答案 C解析 可逆反应指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应，电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气点燃生成水，反应条件不同，不是可逆反应。2 在 密 闭 容 器 中 发 生 反 应 X(g) 3Y(g) 2Z(g)， 若 X、 Y、 Z 的 起 始 浓 度 分 别 为 0.1 molL 1、0.3molL 1 和 0.2molL1 ，在一定
15、条件下，当反应达到一定限度时，各物质的浓度可能是( )AX 为 0.2molL1BY 为 0.1molL1CZ 为 0.4molL1DZ 为 0.1molL1 时，Y 为 0.4molL1考点 可逆反应与化学平衡状态题点 可逆反应的特点答案 B解析 化学反应的限度决定了可逆反应中的各成分是不能完全转化的，反应可能正向进行，也可能逆向进行，所以当反应达到一定限度时各物质的浓度范围为 0 c(X)0.2 molL1, 0 c(Y)0.6 molL 1, 0 c(Z)0.4 molL 1 。而当 c(Z)0.1 molL 1 时，c(Y)0.45 molL 1 。3向一密闭容器中放入 1molX，进
16、行可逆反应 2X(g)3Y(g) ，反应过程中的反应速率(v)与时间( t)的关系曲线如图所示，下列叙述正确的是( )9A t1时，只有正反应B t2 t3时，反应不再发生C t2时，容器内有 1.5molYD t2 t3时，X、Y 的物质的量均没有发生变化考点 可逆反应与化学平衡状态题点 化学平衡状态的建立答案 D解析 t1时， v 正 v 逆 0，正、逆反应都在发生，A 项错误； t2 t3时， v 正 v 逆 0，反应并未停止，B 项错误；该反应为可逆反应，1 mol X 不能完全反应，所以当反应达到平衡时，容器内 Y 的物质的量小于 1.5 mol，C 项错误； t2 t3时为化学平衡
17、状态，X、Y 的物质的量均不发生变化，D 项正确。4在一定温度下，向密闭容器中充入一定量的 NO2和 SO2，发生反应：NO 2(g)SO 2(g)NO(g) SO 3(g)，当化学反应达到平衡时，下列叙述正确的是( )ASO 2和 SO3的物质的量一定相等BNO 2和 SO3的物质的量一定相等C反应后混合物的总物质的量一定等于反应开始时 NO2和 SO2的总物质的量DSO 2、NO 2、NO、SO 3的物质的量一定相等考点 可逆反应与化学平衡状态题点 化学平衡状态的特征答案 C解析 题中没有给出各物质的投料情况，NO 2、SO 2、NO 和 SO3的量之间没有必然的关系，可能相等，也可能不等
18、，A、B、D 项错；该反应反应前后气体分子数不变，故反应后混合物的总物质的量一定等于反应开始时 NO2和 SO2的总物质的量，C 项正确。题组二 化学平衡状态的判断5(2017金华月考)在一定条件下，使一定量的 A 和 B 气体混合发生反应 2A(g)3B(g)4C(g) 。下列描述中，说明反应已达到平衡状态的是( )A各物质的浓度之比 c(A) c(B) c(C)234B混合气体中各物质的浓度相等C单位时间内，消耗 amolA 物质的同时消耗 2amolC 物质10D混合气体的体积是反应开始前的45考点 化学平衡状态的判断题点 由正、逆反应速率相等判断平衡状态答案 C解析 化学平衡状态时，各
19、组分浓度保持不变，不是浓度相等；用不同物质的反应速率表示达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比为化学计量数之比。6可逆反应 2NO2(g)2NO(g) O 2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是( )单位时间内生成 nmolO2的同时生成 2nmolNO2单位时间内生成 nmolO2的同时生成 2nmolNO用 NO2、NO、O 2表示的反应速率的比为 221 的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A BC D全部考点 化学平衡状态的判断题点 恒容下非等体反应平衡状态的判断答
20、案 A解析 中单位时间内生成 nmolO2的同时生成 2nmolNO2，知 v 正 v 逆 ，所以能说明达到平衡状态；所描述的都是指正反应方向的速率，无法判断；无论达到平衡与否，物质的反应速率之比都等于化学方程式中物质的化学计量数之比；有色气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡；因容器体积固定，密度是一个常数，所以不能说明达到平衡；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以均能说明达到平衡。7在下列说法中，可以说明恒温恒容密闭容器中的反应：P(g)Q(g)R(g) S(g)已达到平衡状态的是( )A反应容器内压强不随时间变化BP 和 S 的生成速率相等C容器内 P、Q、R、S
21、 的物质的量浓度之比为 1111D反应容器内气体的总物质的量不随时间变化考点 化学平衡状态的判断11题点 等体反应平衡状态的判断答案 B解析 反应前后气体分子总数不变，容器的压强始终不变，A 项错误；由物质的反应速率之比等于相应的化学计量数之比得 v 逆 (P) v 逆 (S)，根据题意知， v 逆 (P) v 正 (S)，则有v 逆 (S) v 正 (S)，说明反应达到平衡状态，B 项正确；反应容器内 P、Q、R、S 的物质的量浓度之比为 1111，但不一定不再改变，所以反应不一定达到平衡状态，C 项错误；反应前后气体分子总数不变，气体的总物质的量不随时间变化，D 项错误。8一定温度下，在某
22、恒容的密闭容器中，建立化学平衡：C(s)H 2O(g)CO(g) H 2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是( )A体系的压强不再发生变化B v 正 (CO) v 逆 (H2O)C生成 nmolCO 的同时生成 nmolH2D1molHH 键断裂的同时断裂 2molHO 键考点 化学平衡状态的判断题点 有固体参与的气体反应平衡状态的判断答案 C解析 A 项，由于该反应前后气体体积改变，当体系的压强不再发生变化时，说明反应已达到化学平衡状态；B 项，CO 的正反应速率等于其逆反应速率，说明反应已达到化学平衡状态；C 项，生成 CO、H 2均表示反应向正反应方向进行，没有表示出正
23、、逆反应速率的关系，不能说明反应已达化学平衡状态；D 项，HH 键断裂和 HO 键断裂是两个相反的反应方向，1 mol HH 键断裂的同时断裂 2 mol HO 键，即消耗 1 mol H2的同时消耗了 1 mol H2O，可知 H2的消耗量等于其生成量，说明反应已达到化学平衡状态。题组三 化学平衡计算与图像9在容积可变的密闭容器中，2molN 2和 8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H 2的转化率为 25%，则平衡时氮气的体积分数接近于( )A5%B10%C15%D20%考点 化学平衡计算与图像题点 化学平衡的计算答案 C解析 达到平衡时，H 2转化的物质的量为 8mol25%2
24、mol。在一定条件下，N 2与 H2发生反应：N 23H 2 2NH3 一 定 条 件 起始物质的量/mol28012转化物质的量/mol 22343平衡物质的量/mol 64343同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为100%15%。43 mol43 mol 6mol 43 mol10在一定温度下，容器内某一反应中 M、N 的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示，下列表述正确的是( )A化学方程式：2NMB t2时，正、逆反应速率相等，达到平衡C t3时，正反应速率大于逆反应速率D t1时，M 的浓度是 N 浓度的 2 倍考点 化学平衡计算与图像题点 化学平衡的
25、图像答案 A解析 在 t2时，N 的物质的量为 4 mol，减少 4 mol，M 的物质的量为 4 mol，增加 2 mol，反应的化学方程式为 2NM ，A 项正确； t2时，M、N 物质的量还在变化，所以没有达到平衡状态，B 项错误； t3时，达到平衡状态，则正、逆反应速率相等，C 项错误； t1时，N 的物质的量为 6 mol，M 的物质的量为 3 mol，则 N 的浓度是 M 浓度的 2 倍，D 项错误。题组四 化学反应条件的控制11化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是( )A为防止铁生锈，在其表面涂一层防锈油漆B为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严
26、禁烟火C为加快 KClO3的分解速率而加入 MnO2D降温加快 H2O2的分解速率考点 化学反应条件的控制13题点 从反应速率的变化控制反应条件答案 D解析 A 项，防止铁生锈，可在其表面涂一层防锈油漆，阻止铁与潮湿的空气接触；B 项，面粉厂、加油站周围的空气中飘浮着可燃性的气体或粉尘，遇明火可能会发生爆炸，所以面粉厂、加油站均要严禁烟火；C 项，加入 MnO2，对 KClO3的分解起催化作用，可以加快化学反应速率；D 项，降温会使化学反应速率减小，减慢 H2O2的分解速率。12通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行，使化学反应有利于人类的生存和提高生活质量。下列各图所示的措施
27、中，能加快化学反应速率的是( )考点 化学反应条件的控制题点 生产生活中化学反应条件的控制答案 C综合强化13一定温度下，在容积为 VL 的密闭容器中进行反应： aN(g) bM(g)，M、N 的物质的量随时间的变化曲线如下图所示：(1)此反应的化学方程式中 。ab(2)t1到 t2时刻，以 M 的浓度变化表示的平均反应速率为。(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是(填字母)。A反应中 M 与 N 的物质的量之比为 11B混合气体的总质量不随时间的变化而变化C混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化14D单位时间内消耗 amolN，同时生成 bmolME混合气体的压强不随时间的变化而变化
28、考点 化学平衡状态的判断题点 化学平衡状态的相关综合答案 (1)2 (2) molL1 min1 (3)CE1 t2 t1 V解 析 (1)化 学 计 量 数 之 比 等 于 物 质 的 物 质 的 量 的 变 化 量 之 比 ， 所 以 a b (8 mol 2 mol) (5 mol2 mol)21，该反应的化学方程式为 2N(g)M(g) 。(2)v(M) molL1 min1 。4 mol 3 mol t2 t1 minV L 1 t2 t1 V(3)达到平衡状态时，各组分的浓度不再发生变化，M 与 N 的物质的量之比为 11 时，不能说明达到平衡状态，A 选项错误；该反应的反应物和生
29、成物都是气体，根据质量守恒定律，反应前后混合气体的质量始终不变，B 选项错误；该反应为气体体积减小的反应，若反应没有达到平衡状态，反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小，当该量不再发生变化时，则说明反应达到了平衡状态，C 和 E 选项正确；消耗 a mol N 和生成 b mol M都表示的是正反应速率，没有体现逆反应速率的大小，不能说明反应达到了平衡状态，D选项错误。14在一定条件下，A 气体与 B 气体反应生成 C 气体。反应过程中，反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如图。回答下列问题：(1)该反应的化学方程式为。(2)0 t1s 内 A 的反应速率为。(3)反应后与反应前的压强之比
30、为。(4)(t110)s 时，A 气体的体积分数为，此时 v 正 (A)(填“” “”或“”) v 逆 (B)。(5)关于该反应的说法正确的是(填字母)。a到达 t1s 时反应已停止b在 t1s 之前 B 气体的消耗速率大于它的生成速率c在 t1s 时 C 气体的正反应速率等于逆反应速率考点 化学平衡计算与图像题点 化学平衡计算的综合15答案 (1)3AB2C(2) molL1 s1 (3)913 (4)22.2% (5)bc0.6t1解析 (1)从 0 到 t1 s 时， c(A)0.8 molL1 0.2 molL1 0.6 molL1 , c(B)0.5 molL 1 0.3 molL
31、1 0.2 molL 1， c(C) 0.4 molL 1， 三 者 之 比 为 c(A) c(B) c(C) 0.6 molL10.2 molL 1 0.4 molL 1 312，所以化学方程式为 3AB2C 。(2)0 t1 s 内 A 的反应速率为 molL1 s1 。0.6 molL 1t1 s 0.6t1(3)压强之比等于物质的量之比，为 913。(4)A 气体的体积分数为 22.2%；在 t1( t110)s 反应处于平衡状态，0.20.2 0.3 0.4 29v 正 (A)3 v 逆 (B)，故 v 正 (A) v 逆 (B)。(5)a 项，可逆反应不可能停止，错误；b 项，在
32、t1 s 之前，反应未达平衡，仍然向正反应方向进行，故 B 气体的消耗速率大于它的生成速率，正确；c 项，在 t1 s 时，反应达到平衡，故 C 气体的正反应速率等于逆反应速率，正确。15以下是反应：2SO 2O 2 2SO3在不同条件下达到平衡状态时 SO2的转化率。 一 定 条 件 压强转化率温度0.1MPa 0.5MPa 1MPa 10MPa400 99.2% 99.6% 99.7% 99.9%500 93.5% 96.9% 97.8% 99.3%600 73.7% 85.8% 89.5% 96.4%试回答下列问题：(1)提高该化学反应限度的途径：。(2)要实现 SO2的转化率为 93.5%，需控制的反应条件是。考点 化学反应条件的控制题点 从化学反应限度控制反应条件答案 (1)由表可知，要提高反应限度，可以采取增大压强或在一定范围内降低温度的方法等(2)500、0.1MPa解析 在化工生产中，往往需要考虑反应的快慢和反应后所得产物的产率。前者研究的是化学反应速率，后者研究的是化学平衡即化学反应的限度，对于一个特定的化学反应来说，16外部条件对化学反应速率和化学反应限度都存在一定的影响。因此，选择适宜的反应条件，既可以增大反应速率，缩短生产周期，又可以达到较大的反应限度，从而获得较大的产率。
