2024版新教材高中化学 专题6 化学反应与能量变化 第一单元 化学反应速率与反应限度 第3课时 化学反应的限度 化学平衡状态学生用书 苏教版必修第二册.docx

1、第3课时化学反应的限度化学平衡状态新课程标准1通过实验认识化学反应的限度，体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。2了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。3初步建立变化观念与平衡思想，能运用动态平衡的观点看待和分析化学变化。学业质量水平合格性要求1.能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象。(水平1)2能用一定的理论模型理解可逆反应达到化学平衡状态，通过分析推理认识化学平衡的特征。(水平2)等级性要求能描述化学平衡状态判断化学反应是否达到平衡。(水平4)图说考点基础知识自学思记尝试新知预习一、化学反应的限度1Cl2与H2O的反应：(1)化学

2、方程式：_。(2)溶液中微粒分子：_、H2O、_离子：_(3)特点：Cl2和H2O发生的反应_(填“不能”或“能”)完全进行到底。2可逆反应(1)定义：在同一条件下，既能向正反应方向进行，正反应逆反应又能向逆反应方向进行的化学反应叫作可逆反应。(2)特点：(3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“”。醋酸是一种弱酸，该电离过程也是一个可逆过程，醋酸的电离方程式可表示为_。特别提醒(1)理解可逆反应时，一定要注意“二同”，即“同一条件”和“同时进行”。如2H2O2点燃=2H2O与2H2O通电=2H2O2不属于可逆反应。(2)绝大多数化学反应为可逆反应，但反应的限度不同。(3)对于可逆

3、反应，可以通过改变反应条件，使之向着对人们有利的反应方向进行到最大限度。3.化学反应的限度(1)FeCl3溶液和KI溶液反应的探究已知FeCl3溶液和KI溶液在常温下能发生如下反应：_。实验步骤实验现象实验结论取5 mL 0.1 molL1KI溶液，向其中加入1 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液，振荡量不足，若反应不可逆，Fe3将完全反应溶液由无色变成黄褐色发生反应2Fe32I=2Fe2I2继续向上述溶液中加入2 mL苯，充分振荡后静置液体分层，上层油状液体呈紫红色，下层液体呈浅棕色苯萃取了I2分液后，重复步骤的操作23次，将下层溶液分装在两支洁净的试管中，向其中一支试管滴加56滴15

4、%硫氰化钾(KSCN)溶液滴加KSCN溶液的试管中溶液由浅棕色变为红色Fe3未完全转化为Fe2KSCN溶液遇Fe3变为红色，该反应可用于溶液中Fe3的检验结论FeCl3和KI的反应没有完全进行到底，该反应有一定的限度。(2)化学反应限度就是研究一定条件下可逆反应所能达到的最大程度。应用体验化学反应H2(g)I2(g)2HI(g)在持续加热的条件下进行，向密闭容器中充入2 mol H2(g)和3 mol I2(g)，充分反应后，该密闭容器中()A2 mol H2(g)已耗尽B3 mol I2(g)已耗尽CHI(g)的物质的量等于4 molDHI(g)的物质的量小于4 mol二、化学平衡状态1化学

5、平衡的建立在高温、高压、催化剂存在下，一定量的N2和H2充入一密闭容器中发生反应：(1)分析：(2)变化图像：2理解化学平衡状态(1)化学平衡状态的研究条件为一定条件下的密闭容器中，研究对象是可逆反应，只有可逆反应才存在化学平衡状态。(2)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的最大程度，即反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率。已转化的反应物的物质的量与其初始物质的量之比(3)化学平衡状态的建立与反应途径无关：相同条件(温度、浓度、压强等)下，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，最终达到的化学平衡状态都是相同的。“殊途同归”(4)不同条件下，同

6、一可逆反应的限度不同；相同条件下，不同可逆反应的限度也不同。3化学平衡状态的特征学而思1对于反应A(s)2B(g)C(g)，若密闭容器中气体B的体积分数不变，能否说明该反应达到平衡状态？2“当反应条件发生改变时，如升高反应的温度等，原有的化学平衡状态会被打破，一段时间后反应会达到新的平衡状态。”说明化学反应的限度随外界条件的改变而改变吗？即时自测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)CO2H2OH2CO3与H2CO3CO2H2O互为可逆反应。()(2)可逆反应中一种反应物过量时，另一反应物可完全转化。()(3)通过改变反应条件，可逆反应中反应物的转化率可达到100%。()(4)任何可逆反

7、应都有一定的限度。()(5)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等。()(6)化学反应的限度与时间的长短无关。()(7)化学反应的限度是不可改变的。()(8)一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应在此条件下所能达到的最大限度。()(9)化学反应达到平衡状态时，该反应停止了。 ()(10)当达到化学平衡时，反应物已完全转化为生成物。()(11)当达到平衡时，反应混合物中各成分的浓度相等。()(12)对于容积固定的容器内的反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，当其密度不变时说明反应已达平衡状态。()2向5 mL 0.1 molL1 KI溶液中滴加56滴0.1 molL1 FeCl3溶液后，再进

8、行下列实验，其中可证明FeCl3溶液和KI溶液的反应是可逆反应的是()A滴加AgNO3溶液，观察是否有AgI沉淀产生B加入CCl4振荡、静置后，观察下层液体的颜色C加入CCl4振荡、静置后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有AgCl沉淀产生D加入CCl4振荡、静置后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察溶液是否变为红色3学完“化学反应的限度”后，放学回家的路上，小颖和小鑫同学边走路边交流，以下是二人的谈话，请指出不确切的是()A小颖：一切化学反应都存在化学平衡B小鑫：化学平衡研究的对象是可逆反应，所以你说的不对C小颖：化学平衡状态时，反应没有停止D小鑫：化学平衡状态时，各物质的浓度保持不

9、变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5在673 K，30 MPa下：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，上述反应中n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是 ()A点d和点e处的n(H2)不相同B点c处反应达到化学平衡状态C点a的正反应速率比点b的大D点e反应达到化学平衡状态，反应停止6反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)在恒温恒容条件下进行。下列情况中，反应正向进行的是_；反应逆向进行的是_；处于平衡状态

10、的是_；无法判断是否达到平衡的是_。A.单位时间内消耗2 mol N2，同时生成4 mol NH3B单位时间内消耗3 mol H2，同时生成2 mol NH3C单位时间内生成2 mol N2，同时生成6 mol NH键D.混合气体的密度不再随时间而改变E容器中气体的压强不再随时间而改变F单位时间内生成2 mol NH3，同时又形成2 mol HH键技能素养合作探究分享例1 下列各组反应中，属于可逆反应的一组是()A2H2O通电=2H2O2，2H2O2点燃=2H2OBNH3CO2H2O=NH4HCO3，NH4HCO3NH3H2OCO2CH2I22HI，2HIH2I2D2AgBr2CuO=2AgB

11、r，2AgBr光=2AgBr2例2 在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g)已知反应过程中某一时刻SO2、O2和SO3浓度分别为0.2 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是()ASO2为0.4 molL1、O2为0.2 molL1BSO2为0.25 molL1CSO3为0.4 molL1DSO2、SO3均为0.15 molL1关键能力归纳提升一、可逆反应的特点1“二同”可逆反应中正、逆两个反应是在“同”一条件下“同时”进行的。反例：2H2O2点燃=2H2O与2H2O电解=2H2O2；CaCO3高温=CaOCO2与CaO+CO2=CaCO

12、3。2“一不完全”可逆反应中反应物不能“完全转化”，反应物与生成物共存。二、极值转化法1方法：先假设反应物100%转化为生成物，求出c(反应物)的最小值和c(生成物)的最大值；再假设生成物100%转化为反应物，求出c(反应物)的最大值和c(生成物)的最小值，最后讨论分析。2依据：可逆反应中反应物的转化率小于100%。例3 如图所示为可逆反应X23Y22Z2在反应过程中的反应速率v(molL1min1)随时间t(min)变化的关系曲线，下列叙述正确的是()At1 min时，只有正反应在进行Bt1 min时，反应达到平衡状态Ct2t3 min，反应不再进行Dt2t3 min，各物质的浓度不再发生变

13、化例4 在200时，将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入体积为V L的密闭容器中，发生反应：I2(g)H2(g)2HI(g)。(1)反应刚开始时，由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_。例5 某温度下，在2

14、L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示。(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为_。(2)5 min内用Z表示的平均反应速率为_。关键能力归纳提升化学平衡的建立1化学平衡的建立既可以从正反应开始，也可以从逆反应开始，或者从正逆反应开始，不论从哪个方向开始，物质都不能完全反应，利用极限法假设完全反应计算出相应物质浓度变化量实际值小于极限值。2不论从哪个方向建立的平衡，只要起始的物质的量(浓度)相同(或相当于起始的物质的量)最终都达到同一平衡。例6 (1)下列方法可以说明2HI(g)H2(g)I2(g)已达平衡状态的是_(填序号)。单位时间内生

15、成n mol H2的同时生成n mol HI；一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂；百分组成w(H2)w(I2)时；反应速率v(H2)v(I2)vHI2时；c(HI)c(H2)c(I2)211时；温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化时；温度和体积一定时，容器内压强不再变化时；条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时；温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化时；温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化时。(2)在上述的说法中能说明2NO2N2O4达到平衡状态的是_(填序号)。关键能力归纳提升化学平衡状态的判断1平衡状态判断两方法正逆相等、变量不变2理解化学平衡状态判断的两种标志(1)直

16、接标志(2)间接标志有气体参加的反应，气体的总压强、总体积、总物质的量不变时，若是等体积反应时，不一定达到平衡；若是不等体积反应时，达到平衡。气体的密度m气体V气体、气体的平均相对分子质量Mm气体n气体不变时，要具体分析各表达式中的分子或分母变化情况，判断是否平衡。如果平衡体系中的物质有颜色，则平衡体系的颜色不变时，达到平衡。根据化学键的断裂与形成判断。状元随笔解答化学平衡判断题目注意三个关注点：(1)关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器。(2)关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应。(3)关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。课堂检测夯实测控演练1.下列

17、反应体系中，不属于可逆反应的是()ACl2溶解于水B氨气溶解于水C工业合成氨D.Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3和2NaHCO3Na2CO3CO2H2O2假设某化学反应的反应过程如图所示，观察分析，符合图中变化的化学反应为()AA23B22AB3B2AB2B22AB3C2A2B5B2=4AB3D2AB2B2=2AB33甲烷消除NO2的污染原理为CH4(g)2NO2(g)N2(g)2H2O(g)CO2(g)。在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的CH4和NO2进行上述反应。下列表述能用来判断该反应达到化学平衡状态的是()Av正(CH4)2v逆(NO2)B容器中混合气体的平均密度不再变

18、化C容器中混合气体的平均摩尔质量不再发生变化D单位时间内，消耗1 mol CH4同时生成1 mol CO24.一定温度下，在体积为2 L的恒容密闭容器中，某一反应中X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列表述中正确的是()A反应的化学方程式为2X=3YZBt min时，正、逆反应都不再继续进行，反应达到化学平衡C若t4，则04 min内X的化学反应速率为0.1 molL1min1D温度、体积不变，t时刻充入1 mol He使压强增大，正、逆反应速率都增大5用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反

19、应如下：3SiCl4(g)2N2(g)6H2(g)Si3N4(s)12HCl(g)。一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是()Av逆(N2)3v正(H2)Bv正(HCl)4v正(SiCl4)C混合气体密度保持不变Dc(N2)c(H2)c(HCl)1366在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入体积一定的密闭容器中，发生如下反应：2SO2O22SO3，当达到化学平衡状态时，下列说法中不正确的是()A向容器中充入He气，压强增大，但反应速率不变B.混合气体的平均相对分子质量不再改变，标志该反应达到平衡状态C达到化学平衡状态时，反应体系中SO2与SO3共有

20、2 molD可以通过延长化学反应的时间来改变化学反应的限度7.在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，在催化剂条件下高温加热，发生反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，反应中CO2的浓度随时间变化情况如图所示：(1)根据图中数据，反应开始至达到平衡状态时，CO2的平均反应速率为_，反应达到平衡状态时，c(H2)_。(2)判断该反应达到平衡状态的依据是_(填序号)。CO减少的反应速率和CO2减少的反应速率相等CO、H2O、CO2、H2的浓度相等CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化第3课时化学反应的限度化学平衡状态基础知识新知预习一

21、、1(1)Cl2H2OHClHClO(2)Cl2HClOH、Cl、ClO、OH(3)不能2(3)CH3COOHCH3COOH3(1)2Fe32I=2Fe2I2应用体验答案：D二、1(1)0减小增大3可逆反应动态平衡v正v逆0学而思1提示：否。在A的分解反应中，因反应物是固体，无论反应是否达到平衡，B的体积分数始终为23，所以密闭容器中B的体积分数不变，不能说明达到平衡状态。2提示：若反应条件改变，正、逆反应速率发生不同程度的改变，则原平衡状态被破坏，化学反应的限度也随之改变；若反应条件改变，正、逆反应速率发生同等程度的改变(如使用催化剂)，则原平衡状态不变，化学反应的限度也不改变。即时自测1解

22、析：(1)二者是同时发生的。(2)可逆反应不能进行到底。(8)平衡状态时正、逆反应的速率相等，反应达到最大限度。(9)可逆反应是动态平衡。答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)2解析：反应中I过量，滴加AgNO3溶液，不论Fe3与I的反应是否为可逆反应，都有AgI沉淀产生，A项不符合题意；加入CCl4振荡、静置后，下层液体呈紫红色，只能证明Fe3与I反应生成了Fe2和I2，不能证明该反应为可逆反应，B项不符合题意；溶液中Cl未参与反应，C项不符合题意；向上层清液中滴加KSCN溶液，溶液变为红色，证明有Fe3存在，虽然反应中I过量，但是Fe3并未完全

23、转化为Fe2，故可证明该反应为可逆反应，D项符合题意。答案：D3解析：在一定条件下的可逆反应中，当v(正)v(逆)时，各组分的浓度保持不变，反应达到平衡状态，但反应并未停止，是一种动态平衡。答案：A4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。答案：D5解析：点d和点e所在直线平行，说明各物质的物质的量已经不再发生变化，化学反应达到平衡状态，两点对应的n(H2)相同，故A项错误；化学反应达到平衡时各物质的物质的量不再发生变化，而c点之后氨气和氢气的物质的量仍在变化，则点c处反应未达到平衡状态，故B项错误；曲线斜率a点比b点

24、要陡，则点a的正反应速率比点b的大，故C项正确；化学平衡是一种动态的平衡，正逆反应速率相等，而非停止，故D项错误。答案：C6解析：分析每个选项的v正、v逆，比较其大小，判断反应方向。A项，消耗2 mol N2，同时生成4 mol NH3，表示的是正反应，不管是否达到平衡，这个关系均成立，没有反映v正、v逆的大小；同理，B项亦如此；C项，若生成1 mol N2的同时形成6 mol NH键，则v正v逆，而生成2 mol N2的同时生成6 mol NH键，则表明v逆v正，反应逆向进行；D项，由mV，m、V均不变，故总是不变，不能据此判断反应进行的方向以及是否达到平衡状态；E项，全是气体参加的可逆反应

25、前后化学计量数之和不同，压强不变表明反应处于平衡状态；F项，若生成2 mol NH3的同时形成了3 mol HH键，则v正v逆，而反应只形成了2 mol HH键，表明v正v逆，反应正向进行。答案：FCEA、B、D技能素养例1解析：条件不同，不是可逆反应，A、B、D错误；条件相同，既能向生成物方向进行，同时又能向反应物方向进行的反应，是可逆反应，C正确。答案选C。答案：C例2解析：假设SO2、O2完全转化为SO3，则c(SO2)c(O2)0，c(SO3)0.4 molL1；假设SO3完全转化为SO2和O2，则c(SO2)0.4 molL1，c(O2)0.2 molL1，c(SO3)0，而可逆反应

26、的特点是反应不能进行到底，故A、C错误，B正确；又因为反应物SO2和生成物SO3不可能同时减小，故D错误。答案：B例3解析：A项，从题图可知，t1 min时，正、逆反应同时进行，错误；B项，t2 min时，反应达到平衡状态，错误；C项，平衡状态为动态平衡，错误；D项，反应达到平衡状态后，各物质的浓度不再发生变化，正确。答案：D例4解析：开始时，c(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)。答案：(1)aVmolL1bVmolL10v(正)

27、v(逆)(2)减小减小增大减小增大(3)相等保持不变例5解析：据图可知，X、Y是反应物，Z是生成物，三者物质的量的变化量分别是0.6 mol、0.2 mol、0.6 mol，且该反应是可逆反应，故该反应的化学方程式是3XY3Z。5 min内Z的反应速率是0.6 mol2 L5 min0.06 molL1min1。答案：(1)3XY3Z(2)0.06 molL1min1例6解析：观察第(1)题反应的特征可知：此反应在反应前后气体的体积不发生变化，即在反应的任何一个阶段，容器内压强不发生改变。气体的总质量不变、总的物质的量不变因此混合气体的密度、平均相对分子质量均不发生改变。观察第(2)题反应的特

28、征：反应前后气体体积发生改变，因此混合气体的平均相对分子质量、混合气体密度都发生改变，当反应处于平衡状态时，这些都不再改变，此时c(NO2)恒定，颜色不再变化。答案：(1)(2)课堂检测1答案：D2答案：B3解析：v正(CH4)2v逆(NO2)不满足化学计量数关系，说明没有达到平衡状态，故A不选；该反应前后都是气体，气体总质量、容器容积为定值，则混合气体平均密度始终不变，因此不能根据混合气体平均密度判断平衡状态，故B不选；该反应为正向是气体体积增大的反应，气体的平衡摩尔质量为变量，当容器中混合气体平均摩尔质量不再发生变化时，表明正逆反应速率相等，达到平衡状态，故C选；单位时间内，消耗1 mol

29、 CH4同时生成1 mol CO2，表示的都是正反应速率，无法判断是否达到平衡状态，故D不选。答案：C4解析：由题图可以看出，反应中X物质的量减小，Y、Z的物质的量增多，则X为反应物，Y、Z为生成物，且n(X)n(Y)n(Z)0.8 mol1.2 mol0.4 mol231，则该可逆反应的化学方程式为2X3YZ，故A错误；t min时，正、逆反应继续进行，反应达到化学平衡，是动态平衡，故B错误；若t4，则04 min内X的化学反应速率v2.4-1.624 molL1min10.1 molL1min1，故C正确；温度、体积不变，t时刻充入1 mol He使压强增太，但不改变原来各物质的浓度，正、

30、逆反应速率不变，故D错误。答案：C5答案：C6解析：向容器中充入He气，压强增大，但容器的体积不变，反应物浓度不变，反应速率不变，A正确；混合气体的平均相对分子质量不再改变，标志该反应达到平衡状态，B正确；充入容器中共2 mol SO2，当达到化学平衡状态时，反应体系中SO2与SO3共有2 mol，C正确；延长化学反应的时间不能改变化学反应的限度，D错误。答案：D7解析：(1)v(CO2)0.03 molL-110 min0.003 molL1min1、c(H2)0.003 molL1min110 min0.03 molL-1。(2)CO的减少速率和CO2的减少速率相等时，说明v(正)v(逆)，反应达到平衡状态；反应物与生成物的浓度不再发生变化时，表明反应达到平衡状态。反应物与生成物的浓度相等，不能说明反应达到平衡状态。答案：(1)0.003 molL1min10.03 molL1(2)