第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)條件的控制一、化學(xué)反應(yīng)的限度1.可逆反應(yīng)。(1)定義:在同一條件下

正反應(yīng)

和

逆反應(yīng)

均能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。

(2)特點(diǎn):①正反應(yīng)和逆反應(yīng)

同時(shí)

進(jìn)行。

②一定條件下,反應(yīng)物不可能

全部

轉(zhuǎn)化為生成物,即反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到

100%

。

(3)表示:書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)用“”。微訓(xùn)練1下列不屬于可逆反應(yīng)的是(

)。A.氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸與次氯酸B.N2與H2在一定條件下可以生成NH3,同時(shí)NH3又可以分解為N2和H2C.電解水生成H2和O2,氫氣與氧氣轉(zhuǎn)化為H2OD.SO2溶于水和水溶液中H2SO3分解答案:C解析:可逆反應(yīng)指在同一條件下,既能向正反應(yīng)進(jìn)行,同時(shí)又能向逆反應(yīng)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),電解水生成氫氣和氧氣,氫氣與氧氣點(diǎn)燃生成水,反應(yīng)條件不同,不是可逆反應(yīng)。2.化學(xué)平衡狀態(tài)。(1)化學(xué)平衡的建立。(2)化學(xué)平衡狀態(tài)。

在一定條件下,可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率

相等

,反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度

都不再改變

的狀態(tài),簡(jiǎn)稱

化學(xué)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。任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度。

(2)化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在該條件下轉(zhuǎn)化為生成物的最大轉(zhuǎn)化率。(3)不同條件下,同一可逆反應(yīng)的限度不同;相同條件下,不同可逆反應(yīng)的限度也不同。微判斷(1)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),該反應(yīng)就停止了。(

)(2)可逆反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí),反應(yīng)物與生成物的濃度相等。(

)(3)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)只有一個(gè)限度。(

)(4)當(dāng)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在一定條件下達(dá)到最大限度時(shí),反應(yīng)速率也最大。(

)××××二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制1.化學(xué)反應(yīng)條件的控制。(1)目的。(2)化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的控制。①考慮因素:化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時(shí),需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實(shí)際可能性。②實(shí)例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇:2.燃料燃燒的條件。(1)燃料與空氣或氧氣盡可能接觸。(2)溫度達(dá)到燃料的

著火點(diǎn)

。

3.提高燃料燃燒效率的措施。(1)盡可能使燃料充分燃燒,提高能量的轉(zhuǎn)化率。關(guān)鍵是燃料與空氣或氧氣盡可能接觸,且空氣要

適當(dāng)過(guò)量

。

(2)盡可能充分地利用燃料燃燒所釋放出的熱能,提高熱能利用率。微訓(xùn)練2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(diǎn)

②降低燃料的著火點(diǎn)

③將固體燃料粉碎

④將液體燃料霧化處理

⑤將煤進(jìn)行氣化處理

⑥通入適當(dāng)過(guò)量的空氣A.①③④⑤

B.②③⑤⑥C.③④⑤⑥

D.①②④⑥答案:C解析:著火點(diǎn)是燃料的固有性質(zhì),不能改變,①②錯(cuò)誤;③④⑤⑥都可以使燃料與氧氣充分接觸,正確。一

化學(xué)平衡的建立和特征問(wèn)題探究如圖是煉鐵高爐的示意圖,在煉鐵過(guò)程中出現(xiàn)了一個(gè)困擾許多科學(xué)家的科學(xué)懸念——高爐尾氣中始終含有沒(méi)有利用的CO。煉鐵高爐

(1)高爐尾氣中始終含有CO的原因是什么?把煉鐵高爐加高能否減少尾氣中CO的含量?提示:因?yàn)榉磻?yīng)C+CO22CO是一個(gè)可逆反應(yīng),且在高爐中,Fe2O3與CO反應(yīng)也不能全部轉(zhuǎn)化為Fe和CO2。一定條件下,兩個(gè)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),把煉鐵高爐加高不會(huì)改變CO的含量。(2)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后,反應(yīng)是否停止了?提示:在一定條件下,當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),正、逆反應(yīng)仍在繼續(xù)進(jìn)行,此時(shí)正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率,反應(yīng)處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),沒(méi)有停止。重難歸納1.化學(xué)平衡建立的速率圖像。2.化學(xué)平衡狀態(tài)的要點(diǎn):逆、等、動(dòng)、定、變。答案:A典例剖析【例1】在一定條件下,乙烷生成乙烯的反應(yīng)C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)達(dá)到平衡后(

)。A.C2H6的濃度保持不變B.C2H6仍在不斷分解,其濃度不斷減小C.C2H6的分解速率大于其生成速率D.C2H4仍在不斷生成,其濃度不斷增加解析:濃度保持不變說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A項(xiàng)正確;化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡,C2H6仍在不斷分解,C2H4仍在不斷生成,但它們的濃度保持不變,B項(xiàng)、D項(xiàng)錯(cuò)誤;達(dá)到平衡狀態(tài)正、逆反應(yīng)速率相同,所以C2H6的分解速率等于其生成速率,C項(xiàng)錯(cuò)誤。學(xué)以致用1.下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)限度的敘述,不正確的是(

)。A.當(dāng)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)反應(yīng)速率為0B.同一化學(xué)反應(yīng),若反應(yīng)條件不同,限度可能不同C.化學(xué)反應(yīng)達(dá)到限度時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等D.化學(xué)反應(yīng)的限度與時(shí)間的長(zhǎng)短無(wú)關(guān)答案:A解析:反應(yīng)達(dá)到最大限度時(shí)v正=v逆≠0,A項(xiàng)錯(cuò)誤;同一化學(xué)反應(yīng),條件改變,化學(xué)平衡可能被破壞,反應(yīng)限度可能就會(huì)被改變,B項(xiàng)正確;任何可逆反應(yīng)都有一定的限度,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到限度時(shí),即反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡,此時(shí)v正=v逆,對(duì)于同一可逆反應(yīng),達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),當(dāng)外界條件不變時(shí),反應(yīng)的限度不變,與時(shí)間長(zhǎng)短無(wú)關(guān),C、D兩項(xiàng)正確。2.對(duì)于可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g),在混合氣體中充入一定量的18O2,足夠長(zhǎng)的時(shí)間后,18O原子(

)。A.只存在于O2中B.只存在于O2和SO3中C.只存在于O2和SO2中D.存在于SO2、O2和SO3中答案:D解析:該反應(yīng)為可逆反應(yīng),加入18O2后,它與SO2反應(yīng)生成SO3,因此SO3中會(huì)有18O原子,含有18O原子的SO3會(huì)部分分解為SO2和O2,18O原子可能進(jìn)入O2中,也可能進(jìn)入SO2中,因此最后SO2、O2和SO3中都會(huì)有18O原子。二

化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷將一定量純凈的氨基甲酸銨(NH2COONH4)固體置于特制的密閉真空容器中(假設(shè)容器容積不變,固體試樣體積忽略不計(jì)),在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡:NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。(1)密閉容器中總壓強(qiáng)不變,能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)嗎?提示:能。反應(yīng)正向進(jìn)行則壓強(qiáng)增大,總壓強(qiáng)不變時(shí),說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。問(wèn)題探究

(2)密閉容器中混合氣體的密度不變,能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)嗎?提示:能。恒容條件下,混合氣體的密度

,反應(yīng)正向進(jìn)行時(shí),m(氣)增大,V(容器)不變,氣體的密度增大。因此密度不變,說(shuō)明m(氣)不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。(3)容器內(nèi)NH3與CO2分子數(shù)之比為2∶1,能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)嗎?提示:不能。NH3與CO2的分子數(shù)之比始終為2∶1。(4)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡嗎?提示:不能。因?yàn)榛旌蠚怏w中NH3與CO2的體積比始終為2∶1,故混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變。二

化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷重難歸納1.兩個(gè)直接判據(jù)。(1)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。(2)反應(yīng)物和生成物的濃度不再變化。2.判斷的依據(jù)。

特別提醒(1)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的“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;

②關(guān)注反應(yīng)特點(diǎn),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)化學(xué)平衡狀態(tài)判斷的“一等一不變”。典例剖析【例2】在一個(gè)固定容積的密閉容器中,可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g),當(dāng)a、b、c、d為任意整數(shù)時(shí),下列說(shuō)法一定能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)到平衡的是(

)。①體系的壓強(qiáng)不再改變②體系的密度不再改變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反應(yīng)速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d

⑥單位時(shí)間內(nèi)amolA發(fā)生斷鍵反應(yīng),同時(shí)cmolC也發(fā)生斷鍵反應(yīng)A.④⑤⑥ B.③④⑥

C.①③④ D.②③⑥答案:B解析:由于反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)關(guān)系未知,若該反應(yīng)為a+b=c+d,則體系的壓強(qiáng)始終為一定值,體系的壓強(qiáng)不再改變,不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡,①錯(cuò)誤;由于體系的體積一定,而氣體的總質(zhì)量不變,則密度始終為一定值,因此體系的密度不再改變,不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡,②錯(cuò)誤;反應(yīng)速率之比始終等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,因此⑤錯(cuò)誤。學(xué)以致用3.可逆反應(yīng)2NO2

2NO+O2為吸熱反應(yīng),一定條件下在容積固定的密閉容器中進(jìn)行,下列描述中能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(

)。①單位時(shí)間內(nèi)生成amolO2的同時(shí)生成2amolNO2②單位時(shí)間內(nèi)生成amolO2的同時(shí)生成2amolNO③用NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率之比為2∶2∶1的狀態(tài)④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)⑦混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)⑧體系的溫度不再改變的狀態(tài)⑨反應(yīng)物NO2的轉(zhuǎn)化率不再改變的狀態(tài)A.①④⑥⑦⑧⑨

B.②③⑤⑦⑨C.①③④⑤⑧

D.①②③④⑤⑥⑦答案:A解析:①中單位時(shí)間內(nèi)生成a

mol

O2的同時(shí)生成2a

mol

NO2,知v正=v逆,所以①能說(shuō)明達(dá)到平衡狀態(tài);②所描述的都是正反應(yīng)方向的速率,無(wú)法判斷;③無(wú)論是否達(dá)到平衡,用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比;④有色氣體的顏色不變能夠說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡;因容器容積固定,密度是一個(gè)常數(shù),所以⑤不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的反應(yīng),容器的容積固定,所以⑥⑦均能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),⑧能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);NO2的轉(zhuǎn)化率不再改變,說(shuō)明NO2的濃度不再改變,⑨能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。1.下列說(shuō)法中不正確的是(

)。A.當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的限度B.當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),這個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等C.可以通過(guò)控制反應(yīng)條件,使2molSO2與1molO2反應(yīng)生成2molSO3D.化學(xué)反應(yīng)的限度可以通過(guò)改變條件來(lái)改變答案:C解析:對(duì)于可逆反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大,A、B兩項(xiàng)正確;2SO2+O2

2SO3是可逆反應(yīng),無(wú)論怎樣控制條件,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100%,即2

mol

SO2與1

mol

O2反應(yīng)不會(huì)生成2

mol

SO3,C項(xiàng)錯(cuò)誤;化學(xué)反應(yīng)的限度可通過(guò)改變條件,如溫度、壓強(qiáng)等來(lái)改變,D項(xiàng)正確。2.一定溫度下,反應(yīng)A2(g)+B2(g)2AB(g)達(dá)到平衡狀態(tài),下列描述一定不對(duì)的是(

)。A.單位時(shí)間內(nèi)生成amolA2的同時(shí)生成amolABB.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化C.單位時(shí)間內(nèi)生成2amolAB的同時(shí)生成amolB2D.單位時(shí)間內(nèi)生成amolA2的同時(shí)生成amolB2答案:A解析:在一定條件下,當(dāng)一個(gè)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正、逆反應(yīng)速率相等,體系中各組分的濃度(或含量)保持不變。A項(xiàng)中,生成A2是逆反應(yīng),生成AB是正反應(yīng),顯然v正<v逆,不符合反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);B項(xiàng)中,該反應(yīng)前后氣體總的物質(zhì)的量保持不變,在其他條件一定時(shí),反應(yīng)從開始至達(dá)到平衡,壓強(qiáng)一直保持不變;C項(xiàng)表明v正=v逆,符合反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);D項(xiàng)中,不管平衡是否建立,只要反應(yīng)在進(jìn)行,生成A2和B2的物質(zhì)的量之比始終為1∶1。4.已知可逆反應(yīng):C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g)。(1)若反應(yīng)在一容積可變的密閉容器中進(jìn)行,在其他條件不變的情況下,下列條件的改變對(duì)其反應(yīng)速率無(wú)影響的是_______(填字母,下同)。

A.保持容積不變,增加CO的物質(zhì)的量B.將容器的容積縮小一半C.保持壓強(qiáng)不變,充入N2使容器容積增大D.保持容積不變,充入N2使體系壓強(qiáng)增大(2)若反應(yīng)在一容積恒定的密閉容器內(nèi)進(jìn)行,能說(shuō)明該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

。

①容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間而變化②v正(H2O)=v逆(H2)

③容器內(nèi)氣體的密度不隨時(shí)間而變化④容器內(nèi)氣體總質(zhì)量不隨時(shí)間而變化⑤消耗amolH2的同時(shí)消耗amolCOA.①②③ B.①②③④

C.②③④

D.①④⑤答案:(1)D

(2)B解析:(1)A項(xiàng),增加CO的物質(zhì)的量,由于容積不變,會(huì)使c(CO)增大,則反應(yīng)速率增大;B項(xiàng),容器容積縮小一半,各氣體的濃度都增大,反應(yīng)速率增大;C項(xiàng),N2不參與反應(yīng),充入N2使容器的容積增大,從而使參與反應(yīng)的各組分的濃度變小,反應(yīng)速率減小;D項(xiàng),充入N2,體系壓強(qiáng)雖增大,但由于容積不變,參與反應(yīng)的各組分的濃度不變