1、第09講 化學(xué)反應(yīng)的限度知識(shí)導(dǎo)航模塊一 可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡知識(shí)精講 思考與交流（1）寫出SO2 轉(zhuǎn)化為SO3、工業(yè)合成氨、形成氯水的三個(gè)化學(xué)方程式。 （2）觀察上述方程式，有何共同的特點(diǎn)？一、可逆反應(yīng)1定義：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。2表示：書寫可逆反應(yīng)的方程式不用“=”，而用“”連接。3特點(diǎn)：（1）雙向性：正反應(yīng)和逆反應(yīng)；（2）雙同性：同一條件，同時(shí)進(jìn)行；（3）共存性：反應(yīng)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(zhuǎn)化率有沒有可能達(dá)到100%？ 及時(shí)小練下列屬于可逆反應(yīng)的是_。A氯化鈉溶解與結(jié)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(yīng)物和生成物相反的反應(yīng)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(fù)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(fā)生反應(yīng)N2 + 3H2 2NH3（1）該可逆反應(yīng)的v正 、v逆取決于什么因素？（2）反應(yīng)剛開始時(shí)， v正 、v逆 的大小比較？（3）隨著反應(yīng)的進(jìn)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(dǎo)致二者出現(xiàn)什么結(jié)果？二、化學(xué)反應(yīng)的限度1化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程 加入反應(yīng)物，從正反應(yīng)方向開始 加入生成物，從逆反應(yīng)方向開始 2化學(xué)平衡狀態(tài)的概念一定條件下的可逆反應(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)物和生成物的濃度不再改變，達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài)，稱為“化學(xué)平衡狀態(tài)”，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。3化學(xué)平衡的基本特征 明辨是非（1）平衡狀態(tài)是一種靜止的狀態(tài)，反應(yīng)物和生成物的濃度已經(jīng)不再改變（ ）（2）化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，所有物質(zhì)的速率都相等（ ）（3）化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等且等于零（ ）（4）化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)物與生成物的濃度

4、/含量保持不變（ ）（5）化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比（ ）（6）當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，體系中只存在生成物（ ）（7）化學(xué)反應(yīng)的限度不可以通過改變條件而改變（ ）（8）一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的限度（ ）經(jīng)典例題可逆反應(yīng)【例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BN2與H2在一定條件下可以生成NH3，同時(shí)NH3又可分解為N2和H2C電解水生成H2和O2，氫氣和氧氣轉(zhuǎn)化為H2ODSO2溶于水和H2SO3分解【例2】對(duì)于可逆反應(yīng)2SO2 + O2 2SO3，在混合氣體中充入一定量的18O2，經(jīng)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，下列

5、有關(guān)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(gè)二氧化硫分子的相對(duì)分子質(zhì)量可能為66D三氧化硫的相對(duì)分子質(zhì)量均為82【例3】在密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)：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(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)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(fā)生反應(yīng)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(shí)各物質(zhì)的濃度不可能是（ ）AY為0.1 mol/LBZ為0.1 mol/L時(shí)，Y為0.45 mol/LCZ為0.3 mol/LDX為0.2 mol/L【變3-2】在一個(gè)密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，已知反應(yīng)過程中某一時(shí)刻，SO2、O2、SO3分別是0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，可能存在的數(shù)據(jù)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(xué)平衡狀態(tài)的建立【例4】向一

7、密閉容器中放入1molX，進(jìn)行可逆反應(yīng)2X(g)3Y(g)，反應(yīng)過程中的反應(yīng)速率(v)與時(shí)間(t)的關(guān)系曲線如圖所示，下列敘述正確的是（ ）At1時(shí)，只有正反應(yīng)Bt2t3時(shí)，反應(yīng)不再發(fā)生Ct2時(shí)，容器內(nèi)有1.5molYDt2t3時(shí)，X、Y的物質(zhì)的量均沒有發(fā)生變化化學(xué)反應(yīng)限度的含義【例5】對(duì)于化學(xué)反應(yīng)的限度的敘述，錯(cuò)誤的是（ ）A任何可逆反應(yīng)都有一定的限度B化學(xué)反應(yīng)達(dá)到限度時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等C化學(xué)反應(yīng)的限度與時(shí)間的長(zhǎng)短無關(guān)D化學(xué)反應(yīng)的限度是不可改變的【變5】下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說法中正確的是（ ）A一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的最大限度B當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀

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

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

10、變氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變混合氣體的顏色不變體系的溫度不變經(jīng)典例題化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷【例6】對(duì)于以下反應(yīng)：A(s)3B(g) 2C(g)D(g)，在一定溫度、壓強(qiáng)下，在一體積可變的容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí)就可確定反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是A容器的體積不再發(fā)生變化BB的生成速率和D的反應(yīng)速率之比為31C混合氣體的密度不隨時(shí)間變化DB、C、D的分子個(gè)數(shù)之比為321【變6-1】一定溫度下，在某容器中進(jìn)行如下可逆反應(yīng)，當(dāng)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再改變時(shí)，能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是（ ）恒容時(shí)發(fā)生反應(yīng)：A(g) + B(g) 3C(g)恒壓時(shí)發(fā)生反應(yīng)：A(g) + B(g) 2C(g) 恒容時(shí)

11、發(fā)生反應(yīng)：A(g) + B(g) 2C(g) + D(g) 恒壓時(shí)發(fā)生反應(yīng)：A(g) + B(g) 3C(g) + D(g) ABCD【變6-2】反應(yīng)N2(g)3H2(g) 2NH3(g) H0，若在恒壓容器中發(fā)生，下列選項(xiàng)表明反應(yīng)一定已達(dá)平衡狀態(tài)的是（ ）A容器內(nèi)氣體的密度不再變化B容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變C相同時(shí)間內(nèi)，生成N-H鍵的數(shù)目與斷開H-H鍵的數(shù)目相等D容器內(nèi)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(dá)平衡狀態(tài)的是（ ）單位時(shí)間內(nèi)生成n mol H2的同時(shí)生成n mol HI一個(gè)HH鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)HI

12、鍵斷裂溫度和體積一定時(shí)，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(shí)，某一生成物濃度不再變化溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化溫度和體積一定時(shí)，混合氣體的顏色不再變化A B C D模塊二 化學(xué)反應(yīng)條件的控制知識(shí)精講 思考與交流高爐煉鐵的主要反應(yīng)是：2C(焦炭) + O2(空氣) =2CO(放出熱量)，F(xiàn)e2O3 + 3CO2Fe3CO2。煉制1噸生鐵所需焦炭的實(shí)際用量遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)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(rèn)為是CO與鐵礦

13、石接觸不充分之故，于是設(shè)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(xué)反應(yīng)條件的意義促進(jìn)有利反應(yīng)，抑制有害反應(yīng)。二、控制化學(xué)反應(yīng)條件的方法改變化學(xué)反應(yīng)速率，改變可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。三、合成氨工業(yè)反應(yīng)條件的控制合成氨的生產(chǎn)在溫度較低時(shí)，氨的產(chǎn)率較高；壓強(qiáng)越大，氨的產(chǎn)率越高。但溫度低，反應(yīng)速率小，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到化學(xué)平衡，生產(chǎn)成本高，工業(yè)上通常選擇在400500下進(jìn)行。而壓強(qiáng)越大，對(duì)動(dòng)力和生產(chǎn)設(shè)備的要求也越高，合成氨廠隨著生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備條件的不同，采用的壓強(qiáng)通常為1030MPa。四、煤燃燒反應(yīng)條件的控制1將固體煤粉碎以增大接觸面積，同時(shí)空氣適當(dāng)過

14、量，以提高轉(zhuǎn)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(fā)電等，以提高熱量利用率。經(jīng)典例題化學(xué)反應(yīng)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(hào)）。提高燃料的著火點(diǎn) 降低燃料的著火點(diǎn)將固體燃料粉碎 將液體燃料霧化處理將煤進(jìn)行氣化處理通入適當(dāng)過量的空氣【例8】工業(yè)制硫酸中的一步重要反應(yīng)是SO2在400-500和常壓下的催化氧化: 2SO2 + O2 2SO3, 這是一個(gè)正反應(yīng)放熱的可逆反應(yīng)。如果反應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行,下述相關(guān)說法中錯(cuò)誤的是（ ）A反應(yīng)溫度選擇400-500是該反應(yīng)催化劑的催化活性、反應(yīng)速率、反應(yīng)限度等角度綜合考慮的結(jié)果B因?yàn)樵诔合略摲磻?yīng)的速率

15、和SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了，所以選擇常壓條件主要是從生產(chǎn)成本角度考慮C為提高SO2的轉(zhuǎn)化率,應(yīng)適當(dāng)提高O2的濃度D使用催化劑是為了加快反應(yīng)速率,提高SO3產(chǎn)率化學(xué)反應(yīng)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(fā)生如下反應(yīng)：2N2O5(g)4NO2(g) + O2(g)。反應(yīng)至5 min時(shí)，測(cè)得N2O5轉(zhuǎn)化了20%，則v(NO2)為_ ；5 min時(shí)，N2O5在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)是_。 （2）某溫度時(shí)，在一個(gè)2 L的密閉容器中，X、Y、Z三種物質(zhì)的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。根據(jù)圖中數(shù)據(jù)填空： 該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。 若X、Y、Z均為氣體，2 min時(shí)反

16、應(yīng)達(dá)到平衡，此時(shí)體系內(nèi)壓強(qiáng)與開始時(shí)的壓強(qiáng)之比為_。 若X、Y、Z均為氣體，則達(dá)平衡時(shí)，容器內(nèi)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量比起始投料時(shí)_（填“增大”“減小”或“相等”）。 硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品，硫酸消耗量常視為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的一種標(biāo)志。目前硫酸的重要生產(chǎn)方法是“接觸法”，有關(guān)反應(yīng)2SO2+O2 2SO3的說法正確的是_。A該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故在一定條件下二氧化硫和氧氣不可能全部轉(zhuǎn)化為三氧化硫B達(dá)到平衡后，反應(yīng)就停止了，故此時(shí)正、逆反應(yīng)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(yīng)開始到達(dá)平衡的過程中，正反應(yīng)速率不斷減小，逆反應(yīng)速率不斷增大，

17、某一時(shí)刻,正、逆反應(yīng)速率相等D在利用上述反應(yīng)生產(chǎn)三氧化硫時(shí)，要同時(shí)考慮反應(yīng)所能達(dá)到的限度和化學(xué)反應(yīng)速率兩方面的問題提分作業(yè)【練1】在一個(gè)密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)，反應(yīng)過程中某一時(shí)刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2 mol/L、0.2 mol/L、0.2 mol/L，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到反應(yīng)限度時(shí)可能的數(shù)據(jù)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(yīng)3X(g)

18、+Y(g) 2Z(g)達(dá)到限度的標(biāo)志是（ ）AX的生成速率與Z的生成速率相等B單位時(shí)間內(nèi)生成3n mol X，同時(shí)消耗n mol YC某時(shí)刻X、Y、Z的濃度相等D某時(shí)刻X、Y、Z的分子個(gè)數(shù)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(fā)生反應(yīng)：N2 + 3H2 2NH3（放熱反應(yīng)）。下列關(guān)于該反應(yīng)的說法正確的是（）A最終可生成0.2 mol NH3B增大壓強(qiáng)能使反應(yīng)速率減小C降低反應(yīng)體系的溫度能加快反應(yīng)速率D向容器中再加入N2，能加快反應(yīng)速率【練4】在一定溫度下可逆反應(yīng)N2 + 3H2 2NH3已達(dá)到平衡，下列有關(guān)說法正確的是（ ）1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí)，有3個(gè)HH鍵形成反應(yīng)混合物中各組分的物質(zhì)的量保持不變1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí)，有3個(gè)NH 鍵斷裂NH3生成的速率與NH3分解的速率相等單位時(shí)間生成n mol N2，同時(shí)生成2n mol NH3N2、H2、NH3的分子數(shù)一定為132ABCD【練5】將4 mol A氣體和1 mol B氣體在