1、第09講 化學反應的限度知識導航模塊一 可逆反應與化學平衡知識精講 思考與交流（1）寫出SO2 轉化為SO3、工業合成氨、形成氯水的三個化學方程式。 （2）觀察上述方程式，有何共同的特點？一、可逆反應1定義：在同一條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應。2表示：書寫可逆反應的方程式不用“=”，而用“”連接。3特點：（1）雙向性：正反應和逆反應；（2）雙同性：同一條件，同時進行；（3）共存性：反應物與生成物共存。 思考與交流：新制氯水中含有哪些微粒？氯氣的轉化率有沒有可能達到100%？ 及時小練下列屬于可逆反應的是_。A氯化鈉溶解與結晶析出B氯氣溶于水C電解水生成H2、O2

2、與H2在O2中燃燒生成H2OD反應物和生成物相反的反應ESO2被氧氣氧化成SO3FH2和I2在高溫下邊化合邊分解G品紅溶液通入SO2褪色，加熱后又恢復紅色HPb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2OISO2 + Br2 + 2H2O = H2SO4 + 2HBr與2HBr + H2SO4(濃) = Br2 + SO2+ 2H2O 思考與交流在恒溫恒容的條件下，往容器中充入1 mol N2和3 mol H2，發生反應N2 + 3H2 2NH3（1）該可逆反應的v正 、v逆取決于什么因素？（2）反應剛開始時， v正 、v逆 的大小比較？（3）隨著反應的進行，v正 、v逆 的大

3、小如何變化？為什么？（4）v正、v逆 的變化將導致二者出現什么結果？二、化學反應的限度1化學平衡狀態的建立過程 加入反應物，從正反應方向開始 加入生成物，從逆反應方向開始 2化學平衡狀態的概念一定條件下的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，反應物和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。3化學平衡的基本特征 明辨是非（1）平衡狀態是一種靜止的狀態，反應物和生成物的濃度已經不再改變（ ）（2）化學平衡狀態時，所有物質的速率都相等（ ）（3）化學平衡狀態時，正反應速率和逆反應速率相等且等于零（ ）（4）化學平衡狀態時，反應物與生成物的濃度

4、/含量保持不變（ ）（5）化學平衡狀態時，各物質的濃度之比等于化學計量數之比（ ）（6）當一個可逆反應達到平衡狀態時，體系中只存在生成物（ ）（7）化學反應的限度不可以通過改變條件而改變（ ）（8）一個可逆反應達到的平衡狀態就是這個反應在該條件下所能達到的限度（ ）經典例題可逆反應【例1】下列不屬于可逆反應的是（ ）A氯氣與水反應生成鹽酸與次氯酸BN2與H2在一定條件下可以生成NH3，同時NH3又可分解為N2和H2C電解水生成H2和O2，氫氣和氧氣轉化為H2ODSO2溶于水和H2SO3分解【例2】對于可逆反應2SO2 + O2 2SO3，在混合氣體中充入一定量的18O2，經足夠長的時間后，下列

5、有關說法中正確的是（ ）A18O只存在于O2中B18O只存在于O2和SO3中C某個二氧化硫分子的相對分子質量可能為66D三氧化硫的相對分子質量均為82【例3】在密閉容器中進行如下反應：X2(g) + Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z起始濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定條件下當反應達到平衡時，各物質的濃度可能是（）AZ為0.4 mol/LBY2為0.4 mol/LCX2為0.4 mol/LDZ為0.3 mol/L【變3-1】在密閉容器中發生反應X(g) + 3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol

6、/L和0.2 mol/L，則平衡時各物質的濃度不可能是（ ）AY為0.1 mol/LBZ為0.1 mol/L時，Y為0.45 mol/LCZ為0.3 mol/LDX為0.2 mol/L【變3-2】在一個密閉容器中進行反應：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，已知反應過程中某一時刻，SO2、O2、SO3分別是0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，當反應達到平衡時，可能存在的數據是（）ASO2為0.4 mol/L，O2為0.2 mol/LBSO2、SO3均為0.15 mol/LCSO2為0.25 mol/LDSO3為0.4 mol/L化學平衡狀態的建立【例4】向一

7、密閉容器中放入1molX，進行可逆反應2X(g)3Y(g)，反應過程中的反應速率(v)與時間(t)的關系曲線如圖所示，下列敘述正確的是（ ）At1時，只有正反應Bt2t3時，反應不再發生Ct2時，容器內有1.5molYDt2t3時，X、Y的物質的量均沒有發生變化化學反應限度的含義【例5】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【變5】下列關于化學反應限度的說法中正確的是（ ）A一個可逆反應達到的平衡狀態就是這個反應在該條件下所能達到的最大限度B當一個可逆反應達到平衡狀

8、態時，正向反應速率和逆向反應速率相等且等于零C平衡狀態時，各物質的濃度保持相等D化學反應的限度不可以通過改變條件而改變知識精講三、化學平衡狀態的判斷1速率相等：同種物質 v正(A) = v逆(A)不同物質 v正(A) : v逆(B) = a : b（化學計量數之比）2變量不變：各組分的物質的量、質量、濃度、百分含量等保持不變。總壓強、總物質的量、混合氣體的 Mr、體系的密度、顏色等，根據具體情況分析。 思考與交流：判斷下列條件能否說明該反應已達化學平衡？1在體積固定的密閉容器中發生可逆反應2NO2(g)2NO(g) + O2(g) （1）單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol N

9、O2（）（2）單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO（）（3）用NO2、NO、O2表示的反應速率的比為221的狀態（）（4）單位時間內消耗2n mol NO2的同時，生成2n mol NO2（）（5）單位時間內斷開n mol NO中的NO鍵的同時生成2n mol OO鍵（）（6）NO2減少的化學反應速率和NO減少的化學反應速率相等（）【答案】 （1）； （2）； （3）； （4）； （5）； （6）2在兩個恒容容器中各發生如下反應N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)H2(g) + I2(g)2HI(g)氣體的總物質的量不變氣體的總質量不變氣體的總壓強不變氣體的密度不

10、變氣體的平均相對分子質量不變混合氣體的顏色不變體系的溫度不變經典例題化學平衡狀態的判斷【例6】對于以下反應：A(s)3B(g) 2C(g)D(g)，在一定溫度、壓強下，在一體積可變的容器中，當下列物理量不再發生變化時就可確定反應一定達到平衡狀態的是A容器的體積不再發生變化BB的生成速率和D的反應速率之比為31C混合氣體的密度不隨時間變化DB、C、D的分子個數之比為321【變6-1】一定溫度下，在某容器中進行如下可逆反應，當混合氣體的平均摩爾質量不再改變時，能說明反應達到平衡狀態的是（ ）恒容時發生反應：A(g) + B(g) 3C(g)恒壓時發生反應：A(g) + B(g) 2C(g) 恒容時

11、發生反應：A(g) + B(g) 2C(g) + D(g) 恒壓時發生反應：A(g) + B(g) 3C(g) + D(g) ABCD【變6-2】反應N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H0，若在恒壓容器中發生，下列選項表明反應一定已達平衡狀態的是（ ）A容器內氣體的密度不再變化B容器內壓強保持不變C相同時間內，生成N-H鍵的數目與斷開H-H鍵的數目相等D容器內氣體的濃度之比c(N2)c(H2)c(NH3)=132【變6-3】下列可以證明2HI(g) 2 H2 (g) + I2(g)已達平衡狀態的是（ ）單位時間內生成n mol H2的同時生成n mol HI一個HH鍵斷裂的同時有兩個HI

12、鍵斷裂溫度和體積一定時，混合氣體密度不再變化v(H2)v(I2)0.5v(HI)c(HI)c(H2)c(I2)211溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化溫度和壓強一定時，混合氣體的平均相對分子質量不再變化溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化A B C D模塊二 化學反應條件的控制知識精講 思考與交流高爐煉鐵的主要反應是：2C(焦炭) + O2(空氣) =2CO(放出熱量)，Fe2O3 + 3CO2Fe3CO2。煉制1噸生鐵所需焦炭的實際用量遠高于按照化學方程式計算所需的量，且從高爐中出來的氣體中含有沒利用的CO氣體。開始，煉鐵工程師們認為是CO與鐵礦

13、石接觸不充分之故，于是設法增加高爐的高度，然而高爐增高后，高爐尾氣中的CO比例竟沒有改變，這是什么原因呢？一、控制化學反應條件的意義促進有利反應，抑制有害反應。二、控制化學反應條件的方法改變化學反應速率，改變可逆反應進行的程度。三、合成氨工業反應條件的控制合成氨的生產在溫度較低時，氨的產率較高；壓強越大，氨的產率越高。但溫度低，反應速率小，需要很長時間才能達到化學平衡，生產成本高，工業上通常選擇在400500下進行。而壓強越大，對動力和生產設備的要求也越高，合成氨廠隨著生產規模和設備條件的不同，采用的壓強通常為1030MPa。四、煤燃燒反應條件的控制1將固體煤粉碎以增大接觸面積，同時空氣適當過

14、量，以提高轉化率。2爐膛材料盡量選擇保溫性能好的，煙道廢氣中的熱量用來加熱水、發電等，以提高熱量利用率。經典例題化學反應條件的控制【例7】下列措施可以提高燃料燃燒效率的是_（填序號）。提高燃料的著火點 降低燃料的著火點將固體燃料粉碎 將液體燃料霧化處理將煤進行氣化處理通入適當過量的空氣【例8】工業制硫酸中的一步重要反應是SO2在400-500和常壓下的催化氧化: 2SO2 + O2 2SO3, 這是一個正反應放熱的可逆反應。如果反應在密閉容器中進行,下述相關說法中錯誤的是（ ）A反應溫度選擇400-500是該反應催化劑的催化活性、反應速率、反應限度等角度綜合考慮的結果B因為在常壓下該反應的速率

15、和SO2的轉化率已經很高了，所以選擇常壓條件主要是從生產成本角度考慮C為提高SO2的轉化率,應適當提高O2的濃度D使用催化劑是為了加快反應速率,提高SO3產率化學反應速率與限度綜合【例9】（1）在2 L的密閉容器中放入4 mol N2O5，發生如下反應：2N2O5(g)4NO2(g) + O2(g)。反應至5 min時，測得N2O5轉化了20%，則v(NO2)為_ ；5 min時，N2O5在混合氣體中的體積分數是_。 （2）某溫度時，在一個2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示。根據圖中數據填空： 該反應的化學方程式為_。 若X、Y、Z均為氣體，2 min時反

16、應達到平衡，此時體系內壓強與開始時的壓強之比為_。 若X、Y、Z均為氣體，則達平衡時，容器內混合氣體的平均相對分子質量比起始投料時_（填“增大”“減小”或“相等”）。 硫酸是一種重要的化工產品，硫酸消耗量常視為一個國家工業發展水平的一種標志。目前硫酸的重要生產方法是“接觸法”，有關反應2SO2+O2 2SO3的說法正確的是_。A該反應為可逆反應，故在一定條件下二氧化硫和氧氣不可能全部轉化為三氧化硫B達到平衡后，反應就停止了，故此時正、逆反應速率相等且均為0C一定條件下，向某密閉容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，則從反應開始到達平衡的過程中，正反應速率不斷減小，逆反應速率不斷增大，

17、某一時刻,正、逆反應速率相等D在利用上述反應生產三氧化硫時，要同時考慮反應所能達到的限度和化學反應速率兩方面的問題提分作業【練1】在一個密閉容器中發生反應：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，反應過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2 mol/L、0.2 mol/L、0.2 mol/L，當反應達到反應限度時可能的數據是（）Ac (SO3) = 0.4 mol/LBc (SO2) = c (SO3) = 0.15 mol/LCc (O2) = 0.35 mol/LDc (SO2) + c (SO3) = 0.4 mol/L【練2】一定溫度下，密閉容器中可逆反應3X(g)

18、+Y(g) 2Z(g)達到限度的標志是（ ）AX的生成速率與Z的生成速率相等B單位時間內生成3n mol X，同時消耗n mol YC某時刻X、Y、Z的濃度相等D某時刻X、Y、Z的分子個數比為3:1:2【練3】一定條件下將0.1 mol N2和0.3 mol H2置于密閉容器中發生反應：N2 + 3H2 2NH3（放熱反應）。下列關于該反應的說法正確的是（）A最終可生成0.2 mol NH3B增大壓強能使反應速率減小C降低反應體系的溫度能加快反應速率D向容器中再加入N2，能加快反應速率【練4】在一定溫度下可逆反應N2 + 3H2 2NH3已達到平衡，下列有關說法正確的是（ ）1個NN鍵斷裂的同時，有3個HH鍵形成反應混合物中各組分的物質的量保持不變1個NN鍵斷裂的同時，有3個NH 鍵斷裂NH3生成的速率與NH3分解的速率相等單位時間生成n mol N2，同時生成2n mol NH3N2、H2、NH3的分子數一定為132ABCD【練5】將4 mol A氣體和1 mol B氣體在