1、第2课时 化学反应的限度,自主阅读,自主检测,一、可逆反应 1.定义 在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。 2.特点 (1)同时向正、逆两个方向进行。 (2)在一定条件下反应物不可能全部转化为产物,反应只能进行到一定程度。 人们利用这些反应进行化工生产时,要同时考虑反应能达到的限度和化学反应速率这两个方面。而化学反应的限度问题实际上是可逆反应中的正反应和逆反应的平衡问题。 3.化学方程式的书写,自主阅读,自主检测,二、化学平衡 1.定义 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化,正反应速率和逆反应速率相等,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平
2、衡。达到化学平衡时,正、逆反应仍在继续进行,因此化学平衡是一种动态平衡。 2.化学平衡的特征 可逆反应达到平衡状态表现的特征有:化学平衡状态是一种动态平衡,即达到化学平衡时正、逆反应并没有停止,只是正反应速率和逆反应速率相等而已。反应混合物中各组分的百分含量不变。,自主阅读,自主检测,3.化学平衡的移动 (1)实验:将装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的烧瓶分别浸入冷水和热水中,观察到的现象分别是:浸到冷水中时混合物颜色变浅,浸到热水中时混合物颜色变深。该实验说明了温度升高后,原平衡状态被破坏。 (2)定义:已达化学平衡的可逆反应,当条件改变时,原来的化学平衡被破坏,并在新的条件下建立起新的化学
3、平衡的过程。 该过程可表示为:,自主阅读,自主检测,(3)化学平衡移动的影响因素。 影响化学平衡移动的因素有:温度、反应物浓度、压强等。,自主阅读,自主检测,1.下列反应体系中,不属于可逆反应的是( ) A.Cl2溶解于水 B.氨气溶解于水 C.工业合成氨,答案：D,自主阅读,自主检测,2.可逆反应达到平衡状态的重要特征是( ) A.反应停止了 B.正、逆反应的速率均为零 C.正、逆反应都还在继续进行 D.正、逆反应的速率相等 解析：可逆反应达到平衡状态不是反应停止了,而是正向反应速率和逆向反应速率相等。 答案：D,自主阅读,自主检测,3.可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的正、
4、逆反应速率可用单位时间内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(H2) 解析：根据反应速率之比等于化学计量数之比,可判断C项中v(正)=v(逆),反应已达平衡状态。 答案：C,自主阅读,自主检测,4.在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3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(
5、) A.SO2为0.4 molL-1,O2为0.2 molL-1 B.SO2为0.25 molL-1 C.SO2、SO3均为0.15 molL-1 D.SO3为0.4 molL-1,自主阅读,自主检测,解析：若反应向右进行到底,则有:c1(SO2)=0,c1(O2)=0,c1(SO3)=0.4 molL-1;若反应向左进行到底,则有:c1(SO2)=0.4 molL-1,c1(O2)=0.2 molL-1,c1(SO3)=0。化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的,所以平衡时各物质的浓度范围为0c(SO2)0.4 molL-1,0c(O2)0.2 molL-1,0c(SO3
6、)0.4 molL-1,因此A、D项错误,对于C项,若SO3为0.15 molL-1,则转化的SO3的浓度为(0.2-0.15) molL-1=0.05 molL-1,此时SO2的浓度应该为(0.2+0.05) molL-1=0.25 molL-1,故C项错误。 答案：B,自主阅读,自主检测,5.(1)已知反应:2NO2 N2O4正向为放热反应,逆向为吸热反应,利用气体随温度变化颜色加深或变浅,说明升高温度平衡向 热方向移动,降低温度平衡向 热方向移动。 (2)如图所示将实验装置连接好,然后向左边烧杯的水中投入一定量的CaO固体,则此烧杯中气体的红棕色变 ,向右边烧杯的水中投入一定量的硝酸铵固
7、体,则此烧杯气体的红棕色变 。,自主阅读,自主检测,解析：(1)NO2为红棕色气体,N2O4为无色气体,升温时平衡向吸热(生成NO2)方向移动,即气体颜色加深;降温时,平衡向放热(生成N2O4)方向移动,即气体颜色变浅。(2)反应CaO+H2O Ca(OH)2放出大量的热,使水的温度升高,NH4NO3溶解时吸热,使水的温度降低。 答案：(1)吸 放 (2)深 浅,情景引入,知识点拨,典例引领,重难点一,重难点二,讨论探究 对于可逆反应A+3B 2C,如何理解上图的意义? 探究提示：开始时只有反应物A和B,没有生成物C,此时A和B的浓度最大,即v(正)最大,v(逆)为零。随着反应的进行,反应物的
8、浓度不断减小,生成物的浓度不断增大,则v(正)逐渐减小,v(逆)逐渐增大,当反应进行到某一时刻时,v(正)=v(逆),这时反应就达到了化学平衡状态。,情景引入,知识点拨,典例引领,重难点一,重难点二,1.化学平衡状态的建立(正向建立平衡),情景引入,知识点拨,典例引领,重难点一,重难点二,2.化学平衡的特征 (1)“逆”:可逆反应。 (2)“等”:平衡状态时,正、逆反应的速率相等。 (3)“动”:达平衡状态时,可逆反应并未停止,因此化学平衡是动态平衡,即v(正)=v(逆)0。 (4)“定”:平衡时,反应体系中各成分的含量(浓度或物质的量分数或气体的体积分数)保持恒定。 (5)“变”:改变条件,
9、化学平衡状态发生改变。 3.化学平衡状态的判断依据 (1)v(正)=v(逆),即“等”。 (2)各组分的浓度保持不变,即“定”。,情景引入,知识点拨,典例引领,重难点一,重难点二,【例题1】下列叙述能说明反应2A(g)+B(g) 2C(g)已达平衡状态的有( ) A、B、C的浓度相等 单位时间内,消耗a mol B,同时生成2a mol C 单位时间内,消耗a mol A,同时生成0.5a mol B 外界条件不变时,物质总质量不随时间改变 外界条件不变时,气体总物质的量不再变化 A、B、C分子数之比为212 A. B. C. D.,情景引入,知识点拨,典例引领,重难点一,重难点二,解析：和各
10、组分的浓度是否相等及分子数之比与平衡无关;中B的消耗表示v(正),C的生成也表示v(正),两者相等不能表明反应达平衡;中总质量不变不能表明反应达平衡,因为根据质量守恒定律,不管反应是否达平衡,物质的总质量一直保持不变;而中表示v(正)=v(逆),可表明反应达平衡状态;对于反应前后气体物质的量变化的反应,总分子数不变可表明反应达平衡状态。 答案：D,情景引入,知识点拨,典例引领,重难点一,重难点二,规律方法点拨判断可逆反应达到平衡状态的标志 可逆反应达到平衡时,v(正)=v(逆)0,这是化学平衡的本质,也是可逆反应达到平衡状态的判断依据,为此可有如下的判断方法:,情景引入,知识点拨,典例引领,重
11、难点一,重难点二,情景引入,知识点拨,典例引领,重难点一,重难点二,情景引入,知识点拨,典例引领,重难点一,重难点二,成功体验1 下列说法可充分说明反应P(g)+Q(g) S(g)+R(g)在恒温恒容密闭容器中已达平衡的是( ) A.容器里P、Q、R和S四种物质共存 B.容器里Q和R的体积分数不再变化 C.容器内气体压强、密度不随时间变化 D.同一时间内生成n mol P同时生成n mol Q,情景引入,知识点拨,典例引领,重难点一,重难点二,解析：可逆反应的平衡状态,即反应物和生成物的浓度不再随时间的变化而变化,正反应速率与逆反应速率相等的状态。该反应只要开始以后,必定P、Q、R和S四种物质
12、共存,故A不能说明反应已达平衡状态。容器容积不变,气体Q和R的体积分数不再变化,即Q和R的浓度不变,P和S的浓度也不变,故B说明反应已达平衡状态。该反应在平衡前后各气体的总物质的量不变,又容器容积不变,则在达到平衡前后气体压强不变;该反应在平衡前后气体的总质量不变,又容器容积不变,则在达到平衡前后气体密度不变,故C不能说明反应已达平衡状态。D项只描述了逆反应,没有指明正反应的情况,故不能说明反应已达平衡状态。 答案：B,重难点一,重难点二,情景引入,知识点拨,典例引领,按图所示,用三个完全相同的烧瓶收集三瓶相同体积的二氧化氮气体,进行对比实验。讨论探究 1.乙、丙两个装置中哪个装置中v(NO2
13、)大?为什么? 2.乙、丙两个装置相比,气体颜色为何不同?,重难点一,重难点二,情景引入,知识点拨,典例引领,探究提示：1.乙中v(NO2)大。因为其他条件相同,升高温度化学反应速率加快,降低温度化学反应速率减慢。 2.乙装置中气体颜色比甲中的更深,说明乙中c(NO2)更大,即反应2NO2 N2O4正向进行的程度较丙小一些。,重难点一,重难点二,情景引入,知识点拨,典例引领,1.化学反应速率与化学平衡的比较,重难点一,重难点二,情景引入,知识点拨,典例引领,2.化学平衡的移动 可以用下列图示理解:,重难点一,重难点二,情景引入,知识点拨,典例引领,【例题2】2SO2(g)+O2(g) 2SO3
14、(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述中正确的是 ( ) A.催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率 B.增大反应体系的压强,反应速率一定增大 C.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间 D.在t1、t2时刻,SO3(g)的浓度分别是c1、c2,则时间间隔t1t2内,生成SO3(g)的平均速率为 解析：加入催化剂同时改变正、逆反应速率,A项错误;若是恒容条件,增加不参与反应的气体而使反应体系的压强增大,由于浓度不变,反应速率就不变,B项错误;降低温度使反应速率降低,将增大反应达到平衡的时间,C项错误;根据计算平均速率的定义公式可得D项正确。 答案：D,重难点一,重难点二,情景引入,知
15、识点拨,典例引领,规律方法点拨正确理解化学平衡的移动,应注意以下几点: (1)只有可逆反应达到平衡后才会有平衡的移动,在没达到平衡之前是化学平衡的建立过程,不是化学平衡的移动。 (2)平衡移动的本质是不同程度地改变了v(正)和v(逆),故化学反应速率改变,化学平衡不一定移动,但化学平衡发生了移动,则化学反应速率一定改变。 (3)由于任何化学反应都有热效应,因此,对于可逆反应达到平衡状态后,只要改变体系的温度,化学平衡一定发生移动。,重难点一,重难点二,情景引入,知识点拨,典例引领,(4)由于催化剂可同等程度地改变v(正)和v(逆),故催化剂不会使化学平衡发生移动。 (5)压强的变化只会改变有气
16、体参加的反应的反应速率,故无气体参与的反应,改变压强不会引起平衡的移动。反应前后气体体积不变的反应,压强的变化可同等程度地改变v(正)和v(逆),化学平衡亦不会发生移动。,重难点一,重难点二,情景引入,知识点拨,典例引领,成功体验2 引起化学平衡移动的根本原因是( ) A.浓度的改变 B.压强的改变 C.使用了催化剂 D.正、逆反应速率的改变,且改变程度不同 解析：化学平衡发生移动是通过改变正、逆反应速率来实现的,因此化学平衡移动的根本原因是正、逆反应速率发生不同程度的改变。使用催化剂可以改变反应速率,但它对正、逆反应速率的影响是相同的,即催化剂不能使化学平衡发生移动。 答案：D,1 2 3
17、4 5,1.对化学反应限度的叙述中,错误的是( ) A.任何可逆反应都有一定的限度 B.化学反应的限度是不可改变的 C.化学反应的限度与反应速率无关 D.化学反应达到限度时,正逆反应速率相等 解析：任何可逆反应在一定条件下进行一段时间后,一定会达到平衡状态,此时正逆反应速率相等,A、C、D项正确。温度、压强、浓度发生变化时,可逆反应能从一个平衡状态变为另一个平衡状态,B项错误。 答案：B,1 2 3 4 5,2.在容器中充入SO2和只有18O原子构成的氧气(18O2)。在一定条件下达到平衡时,18O存在于( ) A.只存在于O2中 B.只存在于O2和SO3中 C.只存在于SO2和SO3中 D.
18、SO3、SO2和O2中都有可能存在 解析：化学平衡是一种动态平衡,18O从O2中进入平衡体系,使得SO3中含有18O,逆反应又会使18O从SO3中转移到SO2中。 答案：D,1 2 3 4 5,3.在一定温度下,反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是( ) A.单位时间生成n mol的A2同时生成n mol AB B.容器内的总压强不随时间变化 C.单位时间生成2n mol的AB同时生成n mol的B2 D.单位时间生成n mol的A2同时生成n mol的B2 解析：因该反应是气体分子总数不变的可逆反应,因而反应无论进行到什么程度,其容器内的总压强都不会改变,因而选项B不能作
19、为已达平衡状态的标志;选项A中,从A2和AB的生成量的关系看应是v(正)v(逆),未达平衡;选项D中,生成A2与生成B2都表示的是逆反应速率,因而无法说明反应是否已达平衡。 答案：C,1 2 3 4 5,4.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下图所示,下列表述正确的是( ) A.反应的化学方程式为2M N B.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,N的浓度是M浓度的2倍 解析：由曲线可知,N物质的量减少,是反应物,M物质的量增加,是生成物,反应的化学方程式应为2N M,A项不正确。横坐标t2对应纵坐标数值为4,
20、纵坐标是物质的量,不是速率,B项不正确。t3时刻以后,M、N物质的量不再改变,反应达到平衡状态,v(正)=v(逆),C项不正确。t1时刻N的物质的量为6 mol,M的物质的量为3 mol,D项正确。 答案：D,1 2 3 4 5,5. 在某一容积为5 L的密闭容器内,加入0.2 mol CO和0.2 mol H2O,在催化剂存在的条件下高温加热,发生如下反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),反应中CO2的浓度随时间变化情况如图:(1)根据图中数据,反应开始至达到平衡时,CO的化学反应速率为 ,反应达平衡时,c(H2)= 。,1 2 3 4 5,(2)判断该反应达到平衡的依据
21、是 (填序号)。 CO减少的速率和CO2减少的速率相等 CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等 CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化,1 2 3 4 5,解析：(1)由图可知10 min时反应达到平衡,CO2浓度增加了0.03 molL-1,则CO浓度减小0.03 molL-1,所以v(CO)= =0.003 molL-1min-1。由于起始时,H2浓度为0,所以达到平衡时c(H2)=c(CO2)=0.03 molL-1。(2)化学平衡是动态平衡,平衡时正、逆反应速率相等,并不是反应停止。CO减少的速率是正反应速率,CO2减少的速率是逆反应速率,当两者相等时,v正(CO)=v逆(CO),可逆反应达到平衡。反应达到平衡时,各组分的浓度不再发生变化,但不等于化学方程式中的化学计量数之比。 答案：(1)0.003 molL-1min-1 0.03 molL-1 (2),
