1、第2課時化學反應的限度化學反應條件的控制核心素養發展目標1.了解可逆反應及其特點。2.理解化學平衡狀態的特征及標志，知道改變條件化學平衡會發生移動。3.了解控制反應條件在生產、生活和科學研究中的作用。一、化學反應限度1.可逆反應(1)定義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。書寫可逆反應的化學方程式時，不用“=”，用“”。(2)2.化學平衡狀態的建立(1)化學平衡狀態的建立過程在一定條件下向反應容器中加入SO2和O2發生反應：2SO2O22SO3濃度速率變化v正、v逆關系開始反應物濃度最大v正最大v正v逆生成物濃度為0v逆為0過程中反應物濃度減小v正減小v正v逆生成物濃度增大v

2、逆增大平衡反應物濃度不變v正不變v正v逆生成物濃度不變v逆不變(2)用速率變化圖像表示化學平衡狀態的建立3.化學平衡狀態(1)化學平衡狀態的概念如果外界條件(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都不再改變，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。(2)化學平衡狀態的特征4.化學反應的限度(1)化學平衡狀態是可逆反應在一定條件下所能達到的或完成的最大程度，即該反應進行的限度。(2)對化學反應限度的理解化學反應的限度決定了反應物在一定條件下的最大轉化率。同一可逆反應，不同條件下，化學反應的限度不同，即改變

3、反應條件可以在一定程度上改變一個化學反應的限度。(1)PbPbO22H2SO42PbSO42H2O為可逆反應()(2)1 mol N2和3 mol H2在一定條件下可完全生成2 mol NH3()(3)一定條件，可以通過延長化學反應的時間來改變反應物的最大轉化率()(4)化學反應達到化學平衡狀態時正、逆反應速率相等，是指同一物質的消耗速率和生成速率相等，若用不同物質表示時，反應速率不一定相等()(5)可逆反應達到平衡狀態時，各反應物、生成物的濃度相等()(6)在一定條件下，一個可逆反應達到的平衡狀態就是該反應所能達到的最大限度()(7)化學反應在一定條件下建立平衡狀態時，化學反應將會停止()答

4、案(1)×(2)×(3)×(4)(5)×(6)(7)×在一定溫度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發生反應：2SO2O22SO3。(1)一段時間后，再向容器中充入含氧同位素O的氧氣，則O最終存在的物質為_(填字母)。A.只有氧氣B.只有三氧化硫C.只有氧氣、三氧化硫 D.氧氣、二氧化硫、三氧化硫(2)一段時間后，該反應達到化學平衡，下列能說明達到化學平衡狀態的是_(填序號)。v正(SO2)2v逆(O2)v(SO2)v(SO3)單位時間內消耗a mol SO2，同時生成a mol SO3SO2、O2和SO3的濃度之比為21

5、2混合氣體的總的物質的量不再改變混合氣體的壓強不再改變混合氣體的密度不再改變混合氣體的平均相對分子質量不再改變答案(1)D(2)解析(1)O可能存在于氧氣、二氧化硫和三氧化硫中，因為反應為可逆反應，當含O的氧氣參與反應生成含O的三氧化硫，同時含O的三氧化硫又分解生成二氧化硫和氧氣，故最終三種物質中都可能含有O。(2)因為v正(SO2)2v正(O2)，現有v正(SO2)2v逆(O2)，故v正(O2)v逆(O2)，為化學平衡狀態；v(SO2)和v(SO3)永遠相等，不能說明達到化學平衡狀態；單位時間內消耗a mol SO2，必然生成a mol SO3，不能說明達到化學平衡狀態；非平衡狀態下，SO2

6、、O2和SO3的濃度之比也可能為212；因為反應前后氣體分子數不相等，如氣體的總物質的量不再改變，說明正、逆反應速率相等，可以說明達到化學平衡狀態；因為反應前后氣體分子數不相等，如不平衡，則壓強隨時間改變而改變，現壓強不變，說明反應達到化學平衡狀態；該反應體系的容積不變，反應物及產物都是氣體，故氣體的密度永遠不變，密度不變，不能說明反應達到化學平衡狀態；根據M，該反應反應前后氣體分子數不相等，故n是個變化的量，故M也是一個變化的量，如混合氣體的平均相對分子質量不變，則n不變，反應一定達到化學平衡狀態。化學平衡狀態的判斷依據(1)直接依據根據速率關系同一物質：生成速率消耗速率，即v正(A)v逆(

7、A)。不同物質：速率之比化學計量數之比，但必須是不同方向的速率，如aAbBcCdD， 。即(2)間接依據根據各組分的量首先分析該量是“變量”還是“恒量”，如為“恒量”，即隨反應的進行永遠不變，則不能作為判斷平衡狀態的依據；如為“變量”，即該量隨反應進行而改變，當其“不變”時，則為平衡狀態。即二、化學反應條件的控制1.化學反應條件控制的目的(1)促進有利的化學反應：提高反應速率；提高反應物的轉化率，即原料的利用率。(2)抑制有害的化學反應：降低反應速率，控制副反應的發生，減少甚至消除有害物質的產生。2.化工生產中反應條件的調控(1)考慮因素化工生產中調控反應條件時，需要考慮控制反應條件的成本和實

8、際可能性。(2)實例合成氨生產條件的選擇1.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是()提高燃料的著火點降低燃料的著火點將固體燃料粉碎將液體燃料霧化將煤氣化處理通入足量的空氣A. B.C. D.答案C解析燃料的著火點不可改變且與燃燒效率無關。2.下圖所示為工業合成氨的流程圖。下列有關生產條件的調控作用分析正確的是_(填序號)。(1)步驟中“凈化”可以防止催化劑中毒(2)步驟中“加壓”可以加快反應速率(3)步驟采用的壓強是2×107 Pa，因為在該壓強下鐵觸媒的活性最大(4)步驟，選擇高效催化劑是合成氨反應的重要條件(5)目前，步驟一般選擇控制反應溫度為700 左右(6)步驟有利于提高原料的利

9、用率，能節約生產成本答案(1)(2)(4)(6)1.下列過程中，化學反應速率的增大對人類有益的是()A.金屬的腐蝕 B.食物的腐敗C.塑料的老化 D.合成氨答案D2.一定條件下N23H22NH3為放熱反應，下列說法正確的是()A.該反應是可逆反應B.反應達到平衡時，反應速率為零C.氫氣可以完全轉化為氨D.反應物的總能量小于生成物的總能量答案A解析氮氣與氫氣反應生成氨是可逆反應，故A正確；化學平衡狀態是動態平衡，反應速率不可能為零，故B錯誤；可逆反應不可能完全轉化，所以氫氣不可能完全轉化為氨，故C錯誤；正反應是放熱反應，所以反應物的總能量大于生成物的總能量，故D錯誤。3.(2020·南

10、京高一期中)可逆反應2NO2(g)2NO(g)O2(g)在恒容密閉容器中進行：單位時間內生成n mol O2的同時，生成2n mol NO2單位時間內生成n mol O2的同時，生成2n mol NO用NO2、NO和O2的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為221混合氣體的顏色不再改變混合氣體的密度不再改變混合氣體的壓強不再改變混合氣體的平均相對分子質量不再改變可說明該反應達到化學平衡狀態的是()A. B.C. D.答案A解析單位時間內生成n mol O2必同時消耗2n mol NO2，而生成2n mol NO2必同時消耗n mol O2，能說明反應已達到化學平衡狀態，不能說明；中無論反應是否

11、達到化學平衡狀態，各物質表示的化學反應速率之比都等于相應物質的化學計量數之比；有色氣體的顏色不再改變，則表示體系中各物質的物質的量濃度不再變化，說明反應已達到化學平衡狀態；體積固定，氣體的質量反應前后不變，無論是否達到化學平衡狀態，氣體的密度始終不變；反應前后氣體的體積不相等，壓強不變，意味著各物質的含量不再變化，說明反應已達到化學平衡狀態；由于反應前后氣體的質量不變，氣體的平均相對分子質量不變時，說明氣體中各物質的物質的量不變，反應達到化學平衡狀態。4.(2020·北京161中學期中)合成氨工業對國民經濟和社會發展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應：N2(g)3H2(g)2NH3

12、(g)(正反應為放熱反應)，673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時間t變化的關系如圖所示。下列敘述正確的是()A.c點處正反應速率和逆反應速率相等B.a點的正反應速率比b點的大C.d點(t1時刻)和e點(t2時刻)處n(N2)不同D.在t2時刻，正反應速率大于逆反應速率答案B解析c點反應物和生成物的物質的量仍在變化，沒有達到平衡狀態，所以正、逆反應速率不相等，A錯誤；從a點到b點，氫氣的物質的量在逐漸減小，即其物質的量濃度在逐漸減小，所以正反應的反應速率在逐漸減小，即a點的正反應速率比b點的大，B正確；d點和e點都處于平衡狀態，n(N2)不變，即d點和e點處n(N2)相等，C

13、錯誤；在t2時刻，該反應處于化學平衡狀態，所以正、逆反應速率相等，D錯誤。5.已知在2 L的密閉容器中進行如下可逆反應，各物質的有關數據如下： aA(g)bB(g)2C(g)起始物質的量濃度/(mol·L1) 1.5 1 02 s末物質的量濃度/(mol·L1) 0.9 0.8 0.4請回答下列問題：(1)該可逆反應的化學方程式可表示為_。(2)用物質B來表示02 s的平均反應速率為_。(3)從反應開始到2 s末，A的轉化率為_。(4)下列事實能夠說明上述反應在該條件下已經達到化學平衡狀態的是_(填字母)。A.vB(消耗)vC(生成)B.容器內氣體的總壓強保持不變C.容器內

14、氣體的密度不變D.容器內氣體C的物質的量分數保持不變答案(1)3A(g)B(g)2C(g)(2)0.1 mol·L1·s1(3)40%(4)BD解析(2)02 s內用物質B來表示的反應速率為0.1 mol·L1·s1。(3)從反應開始到2 s末，A物質的轉化率為×100%40%。(4)vB(消耗)vC(生成)，正、逆反應速率不相等，A項錯誤；該反應是反應前后氣體分子數減小的反應，容器內氣體的總壓強保持不變，說明各氣體的物質的量不變，反應達到平衡狀態，B項正確；容器內氣體的密度始終不變，C項錯誤；容器內氣體C的物質的量分數保持不變，說明各組分的物

15、質的量不變，反應達到平衡狀態，D項正確。題組一可逆反應1.(2020·臨川區校級期中)下列反應不屬于可逆反應的是()A.二氧化硫的催化氧化B.氯氣溶于水C.工業合成氨D.水電解生成H2和O2與H2在O2中的燃燒反應答案D解析二氧化硫的催化氧化生成SO3是可逆反應，故A正確；氯氣溶于水，氯氣與水反應生成HCl和HClO，是可逆反應，故B正確；工業合成氨是可逆反應，故C正確；水電解生成H2和O2與H2在O2中的燃燒反應，反應條件不同，不是可逆反應，故D錯誤。2.(2020·歷城區校級月考)500 時，將2 mol N2和2.25 mol H2充入體積為10 L的恒容密閉容器中，

16、反應達到平衡時，NH3的濃度不可能是()A.0.1 mol·L1 B.0.12 mol·L1C.0.05 mol·L1 D.0.16 mol·L1答案D解析由題干信息可知，N2和H2發生反應生成NH3，反應的化學方程式為N23H22NH3，該反應中N2過量，假設2.25 mol H2完全反應，則生成NH3的物質的量為1.5 mol，濃度為0.15 mol·L1，但該反應是可逆反應，H2不可能完全轉化為NH3，因此達到平衡時，NH3的濃度小于0.15 mol·L1，D選項符合題意。題組二化學反應的限度3.一定溫度下，在恒容密閉容器中發生

17、反應：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)。當SO2、O2、 SO3的濃度不再變化時，下列說法正確的是()A.SO2和O2全部轉化為SO3B.正、逆反應速率相等且等于零C.該反應已達化學平衡狀態D.SO2、O2、SO3的濃度一定相等答案C解析A項該反應是可逆反應，無論二者以何種比例混合，反應達到平衡時，SO2、O2不能完全轉化為生成物SO3，錯誤；B項，可逆反應達到平衡時，反應仍然在進行，正、逆反應速率相等且不等于零，錯誤；C項，當SO2、O2、SO3的濃度不再改變時，任何物質的消耗速率等于生成速率，說明反應已達到化學平衡狀態，正確；D項，當SO2、O2、SO3的濃度不再改變時，SO2、O2

18、、SO3的濃度可能相等，也可能不相等，與加入物質的多少、反應條件有關，錯誤。4.(2020·杜集區校級期中)已知反應：NO2(g)SO2(g)SO3(g)NO(g)，起始時向某密閉容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反應達到平衡后，下列有關說法正確的是()A.NO2中不可能含18OB.有1 mol N18O生成C.S18O2的物質的量不可能為0.8 molD.SO2、SO3、NO、NO2均含18O時，說明該反應達到平衡答案C解析該反應為可逆反應，則通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反應達到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，故A錯誤；該反應

19、為可逆反應，反應物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，不可能有1 mol N18O生成，故B錯誤；該反應為可逆反應，反應物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，則NO2、S18O2消耗都小于1 mol，所以S18O2的物質的量不可能為0.8 mol，故C正確；該反應為可逆反應，SO2、SO3、NO、NO2均含18O時，不能說明該反應達到平衡，故D錯誤。題組三化學平衡狀態的判斷5.一定條件下的可逆反應2NO2(紅棕色)2NO(無色)O2(無色)，在恒壓密閉容器中充入NO2，達到化學平衡狀態的標志是()A.反應停止了B.NO的正反應速率

20、與O2的逆反應速率相等C.c(NO)c(O2)21D.氣體的顏色不再變化答案D解析A項，反應達到平衡時，正、逆反應速率相等，但反應并沒有停止，錯誤；B項，NO的正反應速率與O2的逆反應速率之比為21時才能確定反應達到平衡狀態，錯誤；C項，c(NO)c(O2)始終是21，不能作為判斷反應是否達到平衡的依據，錯誤；D項，混合氣體的顏色不再改變，說明NO2氣體的濃度不變，則反應達到平衡狀態，正確。6.(2020·海淀區校級檢測)煤與水蒸氣的反應C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)(是吸熱反應)是煤氣化過程中的主要反應之一。若該反應在恒溫、恒容的密閉體系中進行，僅通過以下數據可以判斷t時

21、刻反應是否達到平衡狀態的是()t時刻及其前后H2O(g)、CO(g)、H2(g)的濃度t時刻，H2O(g)、CO(g)、H2(g)的濃度t時刻，消耗H2O(g)的速率與生成CO(g)的速率t時刻，生成CO(g)的速率與消耗H2(g)的速率A. B. C. D.答案B解析t時刻及其前后各種氣體的濃度不變時，該反應正、逆反應速率相等，反應達到平衡狀態，故可以判斷t時刻反應是否達到平衡狀態；t時刻，各種氣體的濃度只是一個數值，無法判斷平衡狀態，故無法判斷；無論反應是否達到平衡狀態都存在消耗H2O(g)的速率與生成CO(g)的速率相等，所以不能據此判斷平衡狀態，故無法判斷；t時刻生成CO(g)的速率是

22、正反應，消耗H2(g)的速率是逆反應，v(正)v(逆)可以判斷平衡狀態，故可以判斷t時刻反應是否達到平衡狀態。7.在體積不變的密閉容器中發生反應N2(g)3H2(g)2NH3(g)，下列敘述表示該反應處于化學平衡狀態的是()A.N2、H2、NH3的濃度之比為132B.混合氣體的密度不隨時間變化C.當有1 mol NN斷裂時，有6 mol NH斷裂D.單位時間內生成2a mol NH3，同時消耗a mol N2答案C解析A中，N2、H2、NH3的濃度之比等于化學計量數之比時，不能確定反應是否處于平衡狀態；B中，因容器的體積不變，而混合氣體的總質量不改變，則無論平衡與否，混合氣體的密度均不變；C中

23、，當有1 mol NN斷裂時，相當于生成2 mol NH3(1 mol NH3中含有3 mol NH)，即形成6 mol NH，同時有6 mol NH斷裂，符合v正(NH3)v逆(NH3)，故處于化學平衡狀態；D中，兩反應速率均表示正反應速率，反應進行的任何階段均成比例。題組四化學反應條件的控制8.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()使煤充分燃燒，提高煤的利用率減少SO2的產生，避免造成“酸雨”減少有毒的CO產生，避免污染空氣減少CO2的產生，避免“溫室效應”A. B. C. D.答案A解析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

24、減少CO的產生。9.(2020·襄陽五中期中)化學反應限度的調控在工業生產和環保技術等方面得到了廣泛的應用，如果設法提高化學反應的限度，下面的說法錯誤的是()A.能夠節約原料和能源 B.能夠提高產品的產量C.能夠提高經濟效益 D.能夠提高化學反應速率答案D解析提高化學反應的限度能夠節約原料和能源、提高產品的產量、提高經濟效益，但是和化學反應速率的快慢無關。10.工業上合成氨的反應為N2(g)3H2(g)2NH3(g)，在實際生產中為提高合成氨的反應速率，下列說法正確的是()A.溫度越高，反應速率越快，因此采取的溫度越高越好B.壓強越大，反應速率越快，因此采取的壓強越大越好C.催化劑能

25、加快反應速率，因此可選用適當的催化劑D.可向容器中加入一定量的水蒸氣，使氨氣溶解以提高反應速率答案C解析A項，溫度高反應速率快，但溫度過高會消耗更多的燃料，因此實際生產中的溫度不是越高越好，錯誤；B項，壓強大反應速率快，但壓強過高會增加設備的成本，因此實際生產中的壓強不是越大越好，錯誤；C項，可選用適當的催化劑提高反應速率，正確；D項，加入水蒸氣會降低反應體系的溫度，且氨氣溶于水并不能提高反應速率，錯誤。11.在密閉容器中加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，一定條件下發生如下反應2SO2O22SO3。反應達到平衡后，各物質的物質的量可能為()選項n(SO2)/moln(O2)/m

26、oln(SO3)/molA2.01.00B1.00.81.0C0.200.101.80D002.0答案C解析反應2SO2O22SO3是可逆反應，加入2.0 mol SO2和1.0 mol O2，最終各種物質都應該存在，不能全為反應物，也不能都為生成物，所以A、D錯誤；反應正向進行，所以向SO2生成SO3的方向進行，SO2與O2反應的物質的量關系為21，所以SO2減小1 mol，消耗氧氣0.5 mol，所以應該剩余氧氣物質的量為0.5 mol，不能是0.8 mol，B錯誤。12.(2020·衛輝市月考)已知SO2和O2反應生成4 mol SO3時放出的熱量為Q kJ，那么2 mol S

27、O2和1 mol O2在一有催化劑的密閉容器中發生反應時，放出的熱量為()A.大于Q kJ B.等于Q kJC.小于0.5Q kJ D.無法確定答案C解析由于SO2和O2反應生成4 mol SO3時放出的熱量為Q kJ，所以生成1 mol SO3時放出的熱量為Q kJ，假定2 mol SO2和1 mol O2反應生成SO3，根據化學方程式2SO2(g)O2(g)2SO3(g)可知，能生成2 mol SO3，放出的熱量為2×Q kJQ kJ。由于該反應是可逆反應，2 mol SO2和1 mol O2不能完全反應，所以放出的熱量小于Q kJ。13.在一定條件下發生反應：2A(g)2B(g

28、)xC(g)2D(g)，在2 L密閉容器中，把4 mol A和2 mol B混合，2 min后達到平衡時生成1.2 mol C，又測得反應速率v(D)0.2 mol·L1·min1，下列說法正確的是()A.A和B的轉化率均是20%B.x3C.平衡時A的物質的量為2.8 molD.平衡時氣體壓強比原來小答案B解析2 min時生成n(D)0.2 mol·L1·min1×2 min×2 L0.8 mol，根據方程式知，n(A)消耗n(B)消耗n(D)生成0.8 mol，A的轉化率為×100%×100%20%，B的轉化率為

29、×100%40%，故A錯誤；相同時間內v(C)mol·L1·min10.3 mol·L1·min1，v(C)v(D)x20.3 mol·L1·min10.2 mol·L1·min132，則x3，故B正確；平衡時n(A)(40.8)mol3.2 mol，故C錯誤；恒溫恒容條件下，氣體壓強與氣體物質的量成正比，反應前后氣體化學計量數之和增大，則反應前后氣體總物質的量增大，所以平衡時氣體壓強比原來大，故D錯誤。14.一定溫度下，在某恒容的密閉容器中，建立化學平衡：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。下列敘

30、述不能說明該反應已達到化學平衡狀態的是()A.體系的壓強不再發生變化B.v正(CO)v逆(H2O)C.生成n mol CO的同時生成n mol H2D.1 mol HH斷裂的同時斷裂2 mol HO答案C解析A項，由于該反應前后氣體體積改變，當體系的壓強不再發生變化時，說明反應已達到化學平衡狀態；B項，CO的正反應速率等于其逆反應速率，說明反應已達到化學平衡狀態；C項，生成CO、H2均表示反應向正反應方向進行，沒有表示出正、逆反應速率的關系，不能說明反應已達化學平衡狀態；D項，HH斷裂和HO斷裂是兩個相反的反應方向，1 mol HH斷裂的同時斷裂2 mol HO，即消耗1 mol H2的同時消

31、耗了1 mol H2O，可知H2的消耗量等于其生成量，說明反應已達到化學平衡狀態。15.(2020·武漢高一期中)在容積可變的密閉容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定條件下發生反應，達到平衡時，H2的轉化率為25%，則平衡時氮氣的體積分數接近于()A.5% B.10% C.15% D.20%答案C解析達到平衡時，H2轉化的物質的量為8 mol×25%2 mol。在一定條件下，N2與H2發生反應：N23H22NH3起始物質的量/mol 2 8 0轉化物質的量/mol 2 平衡物質的量/mol 6 同溫同壓下，氣體的體積比等于其物質的量之比，故平衡時氮氣的體積分數為×100%15%。16.在2 L密閉容器中，800 時，反應2NO(g)O2(g)2NO2(g)體系中，n(NO)隨時間的變化如下表所示。時間/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)上圖中，A點處v正_v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)圖中表示NO2變化的曲線是_。用O2表