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6.2.2 化学反应的限度化学反应条件的控制一、化学反应的限度研究对象1.可逆反应的定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应2.可逆反应的特点(1)共存：反应物转化率低于100%，反应物生成物共存。
(2)双同：正逆反应是在同一条件下同时进行的。
(3)双向：可逆反应分为方向相反的两个反应，正反应和逆反应。
注意：正逆反应的热效应相反。
若正反应是吸热反应，则逆反应是放热反应。
3.可逆反应的表示方法：可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“===”号二、化学反应的限度1.化学平衡状态的建立在一定条件下向反应容器中加入N2和H2发生反应N2＋3H22NH3。
浓度速率变化v正、v逆关系开始反应物浓度最大v正最大v正＞v逆生成物浓度为0 v逆为0变化反应物浓度减小v正减小v正＞v逆生成物浓度增大v逆增大平衡反应物浓度不变v正不变v正＝v逆生成物浓度不变v逆不变2.化学平衡建立过程中化学反应速率的图像：三、化学平衡状态的概念：在一定条件下，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，称之为化学平衡状态，简称化学平衡 概念理解：(1)当可逆反应达到平衡状态时，反应物和生成物的浓度不再发生变化，对应的物质的质量分数、物质的量分数、体积分数、转化率都将保持不变。
(2)达到化学平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等是指同一物质的消耗速率与生成速率相等。
分别用不同物质表示的正、逆反应速率不一定相等。
(3)达到化学平衡状态时,各物质的浓度和质量保持不变，这里的不变不能理解为各物质的浓度和质量相等。
注意：(1)在化学反应中,只有可逆反应才有可能达到化学平衡状态,非可逆反应不存在化学平衡状态。
(2)可逆反应在有关条件(如温度、压强等)确定的前提下才能够达到化学平衡状态,即化学平衡状态是有条件的。
(3)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大程度,即该反应进行的限度。
第2课时化学反应的限度和化学反应条件的控制(时间:30分钟)基础达标1.下列反应不属于可逆反应的是( D )A.SO2溶于水和H2SO3分解B.H2跟I2化合成HI和HI分解C.SO2跟O2化合成SO3和SO3分解D.电解水生成H2和O2和H2与O2转化成H2O解析:可逆反应必须是在相同条件下,同时向正、逆方向进行的化学反应,D中两个反应的反应条件不相同。
2.对于可逆反应2SO2+O22SO3,在混合气体中充入一定量的18O2,足够长的时间后,18O原子( D )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中解析:当充入一定量18O2后,18O2可以与SO2反应生成含18O的SO3,随着逆反应的进行,18O原子会存在于SO2、O2和SO3中。
3.(2010年长春外国语学校下学期期末)把HI气体充入密闭容器中在一定条件下发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g),在反应趋向化学反应限度的过程中,下列说法正确的是( B )A.HI的生成速率等于其分解速率B.HI的生成速率小于其分解速率C.HI的生成速率大于其分解速率D.无法判断解析:在反应趋向化学反应限度的过程中,v正>v逆,即HI的分解速率大于其生成速率,故选B。
4.能够说明可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g)已达平衡状态的是( D )A.一个H—H键断裂的同时有一个H—I键形成B.一个I—I键断裂的同时有两个H—I键形成C.一个H—H键断裂的同时有一个I—I键断裂D.一个H—H键断裂的同时有一个I—I键形成解析:H—H键、I—I键断裂和H—I键形成均表示正反应;H—H键、I—I键形成和H—I键断裂均表示逆反应。
5.对于化学反应的限度的叙述,错误的是( D )A.任何可逆反应都有一定的限度B.化学反应达到限度时,正逆反应速率相等C.化学反应的限度与时间的长短无关D.化学反应的限度是不可改变的解析:任何可逆反应都有一定的限度,当反应达到限度时,即反应达到化学平衡,此时v(正)=v(逆),对同一可逆反应,达到化学平衡时,当外界条件不变时,反应的限度不变,与时间长短无关,但当外界条件发生改变,引起v(正)与v(逆)不相等时,化学平衡被破坏,化学反应的限度也会发生改变。
统编人教版高中化学（必修二）第六章第二节《化学反应的速率与限度》优质课教案【教材分析】本节讲述了化学反应的速率与限度。
本课以化学反应的速率与限度为载体，以探究、实验设计为核心，训练学生对已有知识进行分析综合、归纳演绎的思维能力以及解决实际问题的能力。
包括化学反应的速率、化学反应的限度、化学反应条件的控制三部分内容。
教材以文字介绍化学反应的速率与限度导入，正文部分以文字叙述为主，辅以图片。
另外教材还提供了“资料卡片、方法导引、科学史话”，以丰富拓展教学内容。
教材设置“思考与讨论”相关栏目，引导学生探究实践。
【教学目标】1.了解化学反应速率的概念，知道浓度、温度、催化剂等对化学反应速率的影响，初步了解如何调控化学反应的快慢；2.了解化学平衡的特征，建立化学平衡的观点，认识化学反应的进行是有一定限度的，化学平衡是相对的。
了解化学平衡的标志及平衡移动；3.通过“反应温度和反应物浓度这两个因素对反应速率的影响”等探究活动，培养学生设计半定量实验方案的能力，以及分析和处理实验数据的能力。
【核心素养】宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合的视角分析与解决化学反应速率与限度实际问题。
变化观念与平衡思想：能认识物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律；认识化学变化有一定限度、速率，是可以调控的。
能多角度、动态地分析化学变化，运用化学反应原理解决简单的实际问题。
证据推理与模型认知：具有证据意识，能基于证据对影响化学反应的速率的因素提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪。
科学探究与创新意识：运用化学实验、调查等方法进行实验探究；勤于实践，善于合作，敢于质疑，勇于创新。
科学态度与社会责任：具有安全意识和严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识；具有节约资源、保护环境的可持续发展意识，从自身做起，形成简约适度、绿色低碳的生活方式。
【教学重难点】1.教学重点：（1）通过实验探究认识不同的化学反应其速率不同，了解化学反应速率的概念及其表达方式；了解控制化学反应速率对人类生产、生活的意义；（2）认识可逆反应、化学反应限度的含义；了解化学反应条件的控制。
第3课时化学反应的限度化学反应条件的控制
1.下列反应中可判断为可逆反应的是( )
A.氢气在氯气中燃烧生成氯化氢,氯化氢受热分解生成氢气和氯气
B.氮气与氢气在高温、高压、催化剂作用下可以生成氨气,同时氨气又分解为氮气和氢气
C.单质溴可以置换出碘,氯气又可以置换出溴
D.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸在光照条件下可分解为盐酸和氧气
2.可逆反应M+N Q达到平衡时,下列说法中正确的是( )
A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B.M、N全部变成了Q
C.反应混合物中各成分的百分组成不再变化
D.反应已经停止
,v(正)=v(逆)>0,反应仍在进行,M、N、Q的浓度不再发生变化,但它们不一定相等。
3.在合成氨反应中,下列说法可以确定反应达到化学平衡状态的是( )
A.当有1 mol 键断裂的同时,有3 mol H—H键断裂
B.当有1 mol 键断裂的同时,有6 mol N—H键形成
C.当有1 mol 键断裂的同时,有6 mol H—H键形成
D.当有1 mol 键断裂的同时,有6 mol N—H键断裂
答案D
解析化学反应可看作反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成的过程。
N2+3H22NH3,当反应达到平衡时,有v(正)=v(逆),也就是当有1 mol N2参加反应的同时有2 mol NH3发生分解,即1 mol 键断裂的同时,有6 mol N—H键断裂,D项正确。
4.一定温度下,在某恒容的密闭容器中,建立化学平衡:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是( )
A.体系的压强不再发生变化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n mol CO的同时生成n mol H2
D.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
项,由于该反应是一个反应前后气体分子总数不相等的反应,当体系的压强不再发生变化时,说明反应已达到化学平衡状态;B项,根据v正(CO)=v逆(H2O)=v逆(CO),可知CO的正反应速率等于其逆反应速率,说明反应已达到化学平衡状态;C项,生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行,没有表示出正、逆反应速率的关系,不能说明反应已达到化学平衡状态;D项,H—H键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向,1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键,即消耗1 mol H2的同时消耗了1 mol H2O,可知H2的消耗量等于其生成量,说明反应已达到化学平衡状态。
5.在一定温度下,向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2,发生反应:NO2+SO2NO+SO3,当化学反应达到平衡时,下列叙述正确的是( )
A.SO2和SO3的物质的量一定相等
B.NO2和SO3的物质的量一定相等
C.反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量
D.SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
,NO2、SO2和SO3的物质的量之间没有必然的关系,可能相等,也可能不等,A、B、D错;该反应前后气体分子数不变,故反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量,C正确。
6.硫酸是一种重要的化工产品,硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。
目前硫酸的重要生产方法是“接触法”,有关接触氧化反应2SO2+O22SO3的说法不正确
的是( )
A.该反应为可逆反应,故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B.达到平衡后,反应就停止了,故此时正、逆反应速率相等且均为0
C.一定条件下,向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,则从反应开始到达平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,某一时刻,正、逆反应速率相等
D.在利用上述反应生产三氧化硫时,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
,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限度。
在达到平衡的过程中,正反应速率不断减小,逆反应速率不断增大,最终正、逆反应速率相等,即达到化学平衡,此时反应物和生成物的浓度都不再随时间的变化而变化,但反应并没有停止,正、逆反应都依然进行着。
7.一定温度下,在容积为V L的密闭容器中进行反应a N(g)b M(g),M、N的物质的量随时间的变化曲线如下图所示:
(1)此反应的化学方程式中= 。
(2)t1~t2 min内,以M的浓度变化表示的平均反应速率为。
(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是(填字母)。
A.反应中M与N的物质的量之比为1∶1
B.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
C.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化
D.单位时间内每消耗a mol N,同时生成b mol M
E.混合气体的压强不随时间的变化而变化
mol·L-1·min-1
(2)
-
(3)CE
解析(1)反应中各物质的化学计量数之比等于物质的量的变化量之比,所以a∶b=(8 mol-2 mol)∶(5 mol-2 mol)=2∶1,该反应的化学方程式为2N(g)M(g)。
(2)v(M)= mol- mol
mol·L-1·min-1。
-L-
(3)达到平衡状态时,各组分的浓度不再发生变化,M和N的物质的量之比不变,不能说明二者的物质的量不再改变,A选项错误;该反应的反应物和生成物都是气体,根据质量守恒定律,
反应前后,混合气体的质量始终不变,B选项错误;该反应为气体体积减小的反应,若反应没有
达到平衡状态,反应过程中气体的总物质的量和压强始终在减小,当该量不再发生变化时,则
说明反应达到了平衡状态,C和E选项正确;消耗a mol N和生成b mol M都表示的是正反应方向,没有体现正、逆反应速率相等,不能说明反应达到了平衡状态,D选项错误。
提升能力·跨越等级
1.(双选)对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.NH3(g)、O2(g)、NO(g)、H2O(g)同时存在时,则反应达到化学平衡状态
B.单位时间内生成x mol NO,同时消耗x mol NH3时,说明反应达到化学平衡状态
C.达到化学平衡状态时,若增大容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率也减小
D.化学反应速率关系是3v正(NH3)=2v正(H2O)
,不能说明可逆反应达到了化学平衡状态,A项错误;NO的生成与NH3的消耗均表示正反应,B项错误;达到化学平衡状态时,增大容器体积,反应物、生成物浓度同时减小,正、逆反应速率同时减小,C项正确;在反应的任意状态总有v正(NH3)∶v正(H2O)=4∶6,即3v正(NH3)=2v正(H2O),D项正确。
2.一定温度下的恒容密闭容器中,下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应
A(g)+2B(g)C(g)+D(g)已达到化学平衡状态( )
①混合气体的压强②混合气体的密度③B的物质的量浓度④混合气体的总物质的量
⑤混合气体的平均相对分子质量⑥混合气体的总质量⑦混合气体的总体积
A.①②③④⑤⑥⑦
B.只有①③④⑤
C.①②③④⑤⑦
D.只有②⑥⑦
,且反应在恒容密闭容器中进行,反应前后气体的质量不变,故反应过程中气体的密度一直保持不变,故②⑥⑦不符合题意。
3.一定温度下,在容积恒定的密闭容器中进行反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度不变②容器内气体的压强不变
③混合气体的总物质的量不变④B的物质的量浓度不变⑤v正(C)=v逆(D) ⑥v正(B)=2v逆
(C)
A.①④⑤⑥
B.②③⑥
C.②④⑤⑥
D.只有④
,混合气体密度不变,也就是混合气体的质量不变,对于有固体
参加或者有固体生成的气体反应来说,混合气体的质量不变说明反应已经达到平衡。
②这是一个反应前后压强不变的反应,故气体压强不变不能说明反应达到平衡。
③该反应是反应前后气体的化学计量数不变的反应,也就是气体物质的量不变的反应,故混合气体的总物质的量不变,不能说明反应达到平衡。
④B的物质的量浓度不变说明生成B的量与消耗B的量相等,也就是正、逆反应速率相等,此时反应达到平衡。
⑤v正(C)=v逆(D),说明正、逆反应速率相等,此时反应达到平衡。
⑥v正(B)=v逆(C),说明正、逆反应速率相等,此时反应达到平衡。
