1、- 1 -第 2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制基础巩固1在一密闭容器中进行反应:2SO 2(g)+O2(g) 2SO3(g)。反应从正反应开始。下列说法错误的是 ( )A.开始时正反应速率最大B.v 正 (SO2) v 正 (O2)=21 时,反应达到平衡状态C.达到平衡 v 逆 (SO3)最大D.开始时 v 逆 (SO3)=0答案 B解析 不管是否平衡, v 正 (SO2) v 正 (O2)=21 始终成立。2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、加油站等场所要严禁烟火C.为加快 KClO3的分解速率而加入 MnO2
2、D.降温加快 H2O2的分解速率答案 D解析 降温会使化学反应速率减小,减慢 H2O2的分解速率。3下列对可逆反应的认识正确的是( )A.SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr与 2HBr+H2SO4(浓) Br2+SO2+2H 2O互为可逆反应B.既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应C.在同一条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应叫做可逆反应D.电解水生成氢气和氧气与氢气和氧气点燃生成水的反应是可逆反应答案 C解析 理解好可逆反应定义中的“同一条件下” “同时” “正、逆两个方向”等关键字眼,可正确理解可逆反应。4化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得
3、到了广泛的应用,如果设法提高化学反应的限度,下面的说法错误的是( )- 2 -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答案 D解析 化学反应的限度与反应速率之间没有直接关系,提高化学反应的限度,反应速率不一定增大,同样增大反应速率,化学反应的限度不一定能提高。5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答案 A解析 平衡状态就是一个可
4、逆反应在该条件下所能达到的最大限度,A 项正确;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,这种状态也会发生改变,B、C、D 三项错误。6某温度下,在一固定容积的密闭容器中进行如下反应:H 2(g)+I2(g) 2HI(g),下列情况一定能说明反应已达到限度的是( )A.压强不再随时间而改变时B.气体的总质量不再改变时C.混合气体中各组成成分的含量不再改变时D.单位时间内每消耗 1 mol I2,同时有 2 mol HI生成时答案 C解析 判断一个反应是否达到限度,从宏观上看各种成分的量是否再发生改变,从微观上看正、逆反应速率是否相等。因为反
5、应中各成分均为气体且反应前后气体的物质的量相等,所以无论是否达到限度,压强和质量都不发生改变,故 A、B 两项不正确。消耗 I2与生成 HI的方向均为正反应方向,D 项不能证明正反应速率与逆反应速率相等,故不正确。7已知可逆反应:N 2+3H2 2NH3,现向一密闭容器中充入 1 mol N2和 3 mol H2,在一定条件下使该反应发生,下列有关说法正确的是( )- 3 -A.达到化学平衡时,N 2将完全转化为 NH3B.达到化学平衡时,N 2、H 2和 NH3的物质的量浓度一定相等C.达到化学平衡时,N 2、H 2和 NH3的物质的量浓度不再变化D.达到化学平衡时,正反应和逆反应的速率都为
6、零答案 C解析 N2与 H2合成氨的反应是可逆反应,N 2不可能完全转化为 NH3,A项错误;达到平衡时,N2、NH 3、H 2的物质的量浓度不再变化但不一定相等,B 项错误,C 项正确;达到平衡时,正、逆反应速率相等而反应仍在进行,故都不为零,D 项错误。8在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),当m、 n、 p、 q为任意整数时,达到平衡的标志是 。 体系的压强不再改变 体系的温度不再改变各组分的浓度不再改变 各组分的质量分数不再改变 反应速率 v(A) v(B) v(C) v(D)=mnpq 单位时间内 m mol A发生断键反应,同
7、时 p mol C也发生断键反应答案 解析 判断化学平衡的根本标志是 v(正)= v(逆),中 m mol A断键,则同时生成 p mol C,而 p mol C也发生断键反应,因此对 C而言 v(正)= v(逆),正确;而中未指明反应速率表示的方向,错误;平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变,则各组分的质量分数不再改变,正确;间接标志是体系的温度不再改变,故正确。但因( m+n)与( p+q)的相对大小不确定,故无法确定。9在 200 时,将 a mol H2(g)和 b mol I2(g)充入到体积为 V L的密闭容器中,发生反应:I2(g)+H2(g) 2HI(g)。(1)反应刚开始
8、时,由于 c(H2)= , c(I2)= ,而 c(HI)= ,所以化学反应速率 最大,而 最小(为 0)。 (2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为 c(H2) , c(I2) ,而c(HI) ,从而化学反应速率 v(正) ,而 v(逆) 。 (3)当反应进行到 v(正)与 v(逆) 时,此可逆反应达到了最大限度。若保持外界条件不变时,混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率都将 。 答案 (1) molL-1 molL-1 0 v(正) v(逆)- 4 -(2)减小 减小 增大 减小 增大(3)相等 保持不变解析 开始时, c
9、(H2)和 c(I2)为最大值,正反应速率最大,由于此时没有 HI,逆反应速率最小,为 0。随着反应的进行, c(H2)和 c(I2)越来越小,正反应速率越来越小,逆反应速率逐渐变大,直到平衡,v(正)= v(逆)。10在 100 时,将 0.01 mol的四氧化二氮气体充入 0.1 L的密闭容器中,发生反应,隔一定时间对该容器内的物质进行分析,得到如下表格:时间/s0 20 40 60 80 100c(N2O4) 0.100 0.070 0.050 c3 a bc(NO2) 0 0.060 c2 0.120 0.120 0.120请填空:(1)该反应的化学方程式为 。达到平衡时 N2O4的转
10、化率为 ,表中 c2 c3;a b(填“” “ =(2)0.001 5 molL-1s-1解析 化学方程式为 N2O4 2NO2,在时间为 60 s时, c(NO2)为 0.120 molL-1,此后浓度不再发生改变,即时间为 60 s时,反应达到平衡。由 N2O4 2NO2计算, c2=(0.100-0.050)molL-12=0.100 molL-1,c3=(0.100-0.120 )molL-1=0.040 molL-1,所以 c2c3。因 60 s时反应达到平衡,则 a=b;N2O4的转化率为 100%=60%。在 020 s内 N2O4的平均反应速率为 v(N2O4)=0.001 5
11、 molL-1s-1。能力提升- 5 -1假设某化学反应的反应过程如下图所示,观察分析,符合图中变化的化学反应为( )A.A2+3B2 2AB3 B.2AB2+B2 2AB3C.2A2B+5B2 4AB3 D.2AB2+B2 2AB3答案 D解析 由图可知反应物用 AB2、B 2表示,生成物用 AB3表示,反应后反应物与生成物共存,说明反应不能进行到底,为可逆反应,结合反应前后原子守恒可知化学方程式为 2AB2+B2 2AB3。2(2016北京理综)下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是( )A.抗氧化剂 B.调味剂C.着色剂 D.增稠剂答案 A解析 A项,抗氧化剂可以在一段时间内保护
12、食品不被 O2氧化,从而增长了保质期,减慢了反应速率,正确;B 项,调味剂是用来增添食品味道的,错误;C 项,着色剂是用来改善食品外观的,错误;D 项,增稠剂是为了增加食品的黏稠度,与速率无关,错误。3可以充分说明反应 P(g)+Q(g) R(g)+S(g)在恒温下已达到平衡的是( )A.反应容器内的压强不随时间改变B.反应容器内 P、Q、R、S 四者共存C.P的生成速率和 S的生成速率相等D.反应容器内的气体总物质的量不随时间变化答案 C解析 该反应是反应前后气体体积不变的反应,体系中气体总物质的量和压强不随时间而改变,故A、D 两项不能作为反应达到平衡的标志;因为是可逆反应,反应物和生成物
13、一定共存,B 项无法确定是否已达到平衡;P 的生成速率和 S的生成速率相等,说明 v(正)= v(逆),反应达到平衡。4天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为CH4+2O2 CO2+2H2O,C3H8+5O2 3CO2+4H2O。有一套以天然气为燃料的灶具,现改烧液化石油气,应采取的正确措施是( )- 6 -A.减少空气进入量,增大石油气进入量B.增大空气进入量,减少石油气进入量C.减少空气进入量,减少石油气进入量D.增大空气进入量,增大石油气进入量答案 B解析 从化学方程式可知,单位体积的天然气比液化石油气燃烧时消耗的 O2少,若改烧液化石油气,必须增大空气进入量,减少石油气进入量。5
14、可逆反应 2NO2 2NO+O2,在密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是( )A.NO2全部变成了 NO和 O2B.反应已经停止了C.用 NO2、NO、O 2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为 221 的状态D.单位时间内消耗 n mol O2的同时消耗 2n mol NO2答案 D解析 该反应为可逆反应,反应物的转化率不可能达到 100%,A项错误;反应达到平衡时, v(正)=v(逆),反应达到一种动态平衡,B 项错误;化学反应速率之比等于化学计量数之比,与反应是否达到平衡没有关系,C 项错误;D 项用 O2和 NO2表示的反应速率方向相反,大小符合化学计量数之比,能体现 v(正)= v
15、(逆),正确。 6在一密闭容器中进行反应:2SO 2(g)+O2(g) 2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O 2、SO 3的浓度分别为 0.2 molL-1、0.1 molL-1、0.2 molL-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是( )A.SO2为 0.4 molL-1、O 2为 0.2 molL-1B.SO2为 0.25 molL-1C.SO2、SO 3均为 0.15 molL-1D.SO3为 0.4 molL-1答案 B解析 假设该时刻的 SO3全部转化为 SO2和 O2,则 SO2、O 2的浓度将分别达到 0.4 molL-1、0.2 molL-1;而假设该时刻的 SO
16、2和 O2全部化合生成 SO3,则 SO3的浓度将达到 0.4 molL-1。因为该反应是可逆反应,三种物质必将同时存在(即可逆反应中的物质均不可能 100%转化),很显然,A、D 两项是不可能的。要得到 C项中的数据必须是 SO2和 SO3同时消耗而减少,这不符合 S原子- 7 -守恒,也是不可能的。 7可逆反应 N2+3H2 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )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 (H
17、2)答案 C解析 达到化学平衡状态,正、逆反应速率相等,用氨气、氢气、氮气表示化学反应速率之比等于它们的化学计量数之比。结合这两个条件,可以得出正确选项是 C。8在一密闭的 2 L容器里充入 8 mol SO2和 4 mol 18O2,在一定条件下开始反应:2SO 2(g)+O2(g)2SO3(g),2 min末达到平衡状态,测得容器中有 7.2 mol SO2。试回答:(1)反应后 18O存在于哪些物质中: 。 (2)2 min末 SO3的浓度为 。 (3)用 O2的浓度变化表示该时间段内的化学反应速率为 。 答案 (1)SO2、O 2、SO 3(2)0.4 molL-1(3)0.1 mol
18、L-1min-1解析 (1)可逆反应可正向、逆向同时进行,因此三种物质分子中均可存在 18O原子。(2)(3)根据三段式可计算出 c(SO3)= =0.4 molL-1,v(O2)= =0.1 molL-1min-1。9在 2 L密闭容器中,800 时反应 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)体系中, n(NO)随时间的变化如下表:时间/s 0 1 2 3 4 5n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007(1)上述反应 (填“是”或“不是”)可逆反应。 - 8 -(2)如图所示,表示 NO2变化曲线的是 。用 O2表示从 02 s内该反应的平
19、均速率 v= 。 (3)能说明该反应已达到平衡状态的是 (填序号)。 A.v(NO2)=2v(O2)B.容器内压强保持不变C.v 逆 (NO)=2v 正 (O2)D.容器内密度保持不变答案 (1)是 (2)b 0.001 5 molL -1s-1(3)BC解析 (1)该反应是可逆反应。(2)由平衡体系 2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)知,NO 2为生成物, n(NO2)= n(NO)=0.020 mol-0.007 mol=0.013 molc(NO2)= =0.006 5 molL-1故表示 NO2变化曲线的为 b。v(NO)= =0.003 molL-1s-1,则 v(O2)= v
20、(NO)=0.001 5 molL-1s-1。(3)A项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应,当容器内压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故 B项正确;C项中已说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,气体总体积也不变,因此,无论该反应是否达到平衡,容器内密度保持不变,故 D项无法说明该反应是否达- 9 -到平衡状态。 10(1)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的化学方程式如下:N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g),该反应为放热反应且每生成 2 mol NH3,放出 92.4 kJ的热量。
21、当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变 N2、H 2和 NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。图中表示反应处于化学平衡状态的时间段( t1时刻后)为。 (2)下列能证明反应已达化学平衡的标志为 。 A.恒容时压强不变B.体系的温度不变C.N2、H 2、NH 3的分子数之比为 132D.v 正 (N2)=v 逆 (NH3)答案 (1)t2t3;t4t5(2)AB解析 (1)v(正)= v(逆)时,表明反应处于化学平衡状态,故 t2t3、 t4t5段符合。(2)因该反应是气体分子数减少且正反应为放热的反应,故压强、温度不变能证明反应达到化学平衡,反应达平衡时,N 2、H 2、NH 3的浓度不再变化,与化学计量数之比无关,C 项错误。
