《化學反應的限度和反應條件的控制》教學參考第2課時教材預讀區學習目標1．認識可逆反應，了解化學平衡的含義。2．會判斷化學平衡狀態。3．了解控制反應條件在生產和科學研究中的作用。1．可逆反應：在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應。2．可逆反應的特點：3．化學平衡狀態：在一定條件下，可逆反應進行到一定程度時，正反應速率和逆反應速率相等，反應物的濃度與生成物的濃度不再改變的狀態。4．化學反應的限度：在給定條件下，化學反應所能達到或完成的最大程度，即該反應進行的限度，化學反應限度的意義在于決定了反應物的最大轉化率。5．控制化學反應條件的意義：通過對化學反應條件的控制。改變化學反應的速率和化學反應的限度，促進對人類有利的化學反應，抑制有害的化學反應。[新知探究]1．為什么高爐中的化學反應不能按照化學方程式的計量數關系完全反應？提示：高爐中發生的化學反應是可逆反應，反應物不能完全轉化為產物。2．什么是可逆反應？可逆反應有哪些特點？提示：在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應是可逆反應；可逆反應的特點：(1)正反應和逆反應發生的條件相同，(2)正反應和逆反應同時發生，(3)不管反應時間長短，反應物總有剩余，最終反應物與生成物共存。3．2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2H2O和2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2H2↑＋O2↑是互為可逆反應嗎？提示：不是；因為可逆反應必須是在同一條件下同時進行。[名師點撥](1)可逆反應的特點有“四同”：同一反應；(反應處于)同一條件；(正、逆反應)同時進行；(反應物和生成物)同時存在。(2)可逆反應用化學方程式表示時，不用“=”，而用“”。[對點演練]1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)通過改變反應條件，可逆反應中反應物的轉化率可達到100%。()(2)SO2和O2的反應可寫為2SO2＋O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3。()(3)CaO＋CO2=CaCO3和CaCO3eq\o(=,\s\up7(高溫))CaO＋CO2↑屬于可逆反應。()答案：(1)×(2)×(3)×[新知探究]對于可逆反應2SO2＋O22SO3，在一定溫度下，將2molSO2(g)和1molO2(g)通入一定體積的密閉容器中。其化學反應速率與時間關系如圖所示。分析回答下列問題：(1)反應開始時，正反應速率最大，原因是反應物濃度最大；逆反應速率為0，原因是生成物濃度為0。(2)反應進行中，正反應速率的變化是逐漸減小，原因是反應物濃度逐漸減小；逆反應速率的變化是逐漸增大，原因是生成物濃度逐漸增大。(3)反應一段時間(t1)后，正反應速率和逆反應速率的關系是大小相等，反應物的濃度不再改變，生成物的濃度不再改變。[問題討論]1．什么是化學平衡狀態？化學平衡研究的對象是什么？提示：如果外界條件(溫度、濃度、壓強等)不發生改變，當可逆反應進行到一定程度時，正反應速率與逆反應速率相等，反應物的濃度與生成物的濃度不再改變，達到一種表面靜止的狀態，稱為“化學平衡狀態”，簡稱化學平衡。化學平衡研究的對象是可逆反應。2．化學平衡狀態有哪些特征？提示：(1)等：v正＝v逆≠0。(2)動：化學平衡狀態是一種動態平衡。達到平衡狀態時，反應并沒有停止，這時正反應和逆反應都依然在進行。(3)定：反應物的濃度和生成物的濃度不再改變。(4)變：外界條件(溫度、濃度、壓強等)一旦改變，化學平衡狀態就會被破壞，并在新的條件下建立新的化學平衡。[名師點撥]化學平衡狀態的判斷v(正)＝v(逆)是化學平衡的本質，反應混合物中各組分的濃度保持不變是現象。因此，判斷一個可逆反應是否達到平衡狀態時可抓住“本質”，利用“現象”進行判斷。具體方法為：1．直接標志(1)v(正)＝v(逆)≠0。①同一種物質的生成速率等于消耗速率；②在化學方程式同一邊的不同物質生成速率與消耗速率之比等于化學計量數之比；③在化學方程式兩邊的不同物質生成(或消耗)速率之比等于化學計量數之比。(2)各組分的濃度保持一定。①各組分的濃度不隨時間的改變而改變；②各組分的質量分數、物質的量分數、體積分數不隨時間的改變而改變。2．間接標志(1)反應體系中總壓強不隨時間變化(適用于反應前后氣體體積不等的反應)。(2)混合氣體的密度不隨時間變化(適用于等壓條件下反應前后氣體體積不等的反應和等容條件下有固、液體參與或生成的反應)。(3)對于反應混合物中存在有顏色的物質的可逆反應，若體系顏色不再變化，則反應達到平衡狀態。[對點演練]2．對于化學反應的限度的敘述，錯誤的是()A．任何可逆反應都有一定的限度B．化學反應達到限度時，正、逆反應速率相等C．化學反應的限度與時間的長短無關D．化學反應的限度是不可改變的解析：選D任何可逆反應都有一定的限度，當反應達到限度時，即反應達到化學平衡，此時v正＝v逆，對同一可逆反應，達到化學平衡時，當外界條件不變時，反應的限度不變，與時間長短無關，但當外界條件發生改變，引起v正與v逆不相等時，化學平衡被破壞，化學反應的限度也會發生改變。3．(海南高考)密閉容器中進行反應A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，判斷反應是否達到平衡的依據為()A．壓強不隨時間改變B．氣體的密度不隨時間改變C．c(A)不隨時間改變D．單位時間里生成C(g)和D(g)的物質的量相等解析：選C由于反應物和生成物均為氣體，且反應前后氣體的物質的量不變，故氣體的壓強和密度在反應過程中始終保持不變，A、B不能作為反應達到平衡的標志。C(g)、D(g)均為生成物，反應的任何時刻，C(g)、D(g)的物質的量總是相等，D項錯誤。當c(A)不變時，反應處于平衡狀態。[新知探究][問題討論]1．化學反應條件的控制的目的是什么？提示：促進有利的化學反應，抑制有害的化學反應。2．要使反應(包括有利和有害的)符合或接近人們的期望，你認為可采取哪些措施？提示：(1)改變化學反應速率：改變反應物的溫度、溶液中溶質的濃度、氣體壓強(或濃度)、固體表面積以及催化劑的合理使用等。(2)改變可逆反應進行的限度：改變可逆反應體系的溫度、溶液中溶質的濃度、氣體壓強(或濃度)等。3．提高煤的燃燒效率問題探究(1)煤燃燒時，將煤塊粉碎成煤粉的目的是什么？提示：與空氣中O2的接觸面積增大，煤粉燃燒更充分，反應速率快。(2)通入過量空氣的目的是什么？提示：空氣充足，煤粉燃燒充分，生成CO2，放出熱量多，若空氣不足，煤燃燒不完全，生成CO，產生熱量減少，且會造成污染。(3)選擇保溫隔熱且耐熱的爐(灶)膛材料的主要目的是什么？提示：防止熱量散失。(4)充分利用煤燃燒后的廢氣中的熱量可采取哪些措施？提示：將燃燒后的廢氣通過交換裝置，供其他方面使用。[名師點撥]1．提高燃料的燃燒效率的措施(1)盡可能使燃料充分燃燒，提高能量的轉化率。關鍵是燃料與空氣或氧氣要盡可能充分接觸，且空氣要適當過量。(2)盡可能充分利用燃料燃燒所釋放出的熱能，提高熱能的利用率。2．提高燃料的燃燒效率的意義在于節約能源、節約資源、減少污染。[對點演練]4．下列措施可以提高燃料燃燒效率的是()①提高燃料的著火點②降低燃料的著火點③將固體燃料粉碎④將液體燃料霧化處理⑤將煤進行氣化處理⑥通入適當過量的空氣A．①③④⑤B．②③⑤⑥C．③④⑤⑥D．①②③④解析：選C理論上，提高燃料燃燒效率的常用方法是增大燃料與空氣的接觸面積，并通入適當過量的空氣。對于①和②，由于燃料的著火點是其固有的性質，不可改變，故這兩項措施不可行。③④⑤所采取的措施均是為了增大燃料與空氣的接觸面積。1．下列不屬于可逆反應的是()A．N2＋3H22NH3B．CO2＋H2OH2CO3C．2NO2N2O4D．Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O解析：選D可逆反應必須在同一條件下同時進行，D中兩個方向反應條件不同且不是同時進行，故不屬于可逆反應。2．反應2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達到平衡后，再向反應容器中充入含氧的同位素eq\o\al(18,8)O的氧氣，經過一段時間后，eq\o\al(18,8)O原子存在于()A．O2B．SO2C．O2和SO2D．O2、SO2和SO3解析：選D可逆反應在相同條件下，可以向兩個反應方向進行，反應體系中各物質同時存在，由于三種物質均含有氧元素，故eq\o\al(18,8)O原子可能存在于三種物質中。3．對化學反應速率與化學反應限度的敘述，不正確的是()A．當化學反應達到最大限度時反應速率為0B．同一化學反應，若反應條件不同，限度可能不同C．化學反應的限度影響了反應物在該條件下的最大轉化率D．反應物本身的性質是影響化學反應速率的決定性因素解析：選A化學反應達到最大限度時，即達到了化學平衡狀態；該狀態是動態平衡，化學反應速率不為0。4．下列各關系式中能說明反應N2＋3H22NH3已達平衡狀態的是()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：選CA項中都是正反應速率，不能確定是否達到平衡；B項說明v正(N2)≠v逆(N2)，不是平衡狀態；C項中v正(H2)＝v逆(H2)，處于平衡狀態；D項v正(N2)≠v逆(N2)，不是平衡狀態。5．將煤塊粉碎、經脫硫處理、在適當過量的空氣中燃燒，這樣處理的目的是()①使煤充分燃燒，提高煤的利用率②減少SO2的產生，避免造成“酸雨”③減少有毒的CO產生，避免污染空氣④減少CO2的產生，避免“溫室效應”A．①②③B．②③④C．①③④D．①②③④解析：選A煤塊粉碎是為了提高煤的利用率；脫硫是為了減少SO2的產生；過量空氣是為了減少CO的產生。6．在某一容積為5L的密閉容器內，加入0.2mol的CO和0.2mol的H2O，在催化劑條件下高溫加熱，發生反應：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，反應中CO2的濃度隨時間變化情況如圖所示：(1)根據圖中數據，反應開始至達到平衡狀態時，CO2的平均反應速率為________，反應達到平衡狀態時，c(H2)＝________。(2)判斷該反應達到平衡狀態的依據是________(填序號)。①CO減少的反應速率和CO2減少的反應速率相等②CO、H2O、CO2、H2的濃度相等③CO、