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第二节化学反应的速率与限度[新教材内容有哪些]第2课时化学反应的限度及反应条件的控制[新课程标准是什么]1.知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。2.了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．可逆反应的特点(1)在条件下，反应和反应同时进行。(2)反应物能按照化学计量数完全转化为产物，反应物与产物。相同正逆不共存2．化学平衡状态的建立过程探究图示如下：3．化学平衡状态的概念在一定条件下，可逆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__________，达到一种表面静止的状态，即称之为化学平衡状态，简称。不再改变化学平衡4．化学反应的限度(1)化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的，任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。(2)不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度不同；相同条件下，不同反应的化学反应限度也不同。(3)化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大。最大程度转化率[落实新知能]1．化学平衡状态的特征2．化学平衡状态的判断依据直接判断依据v(正)＝v(逆)同一物质生成速率等于消耗速率不同物质化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即一正一逆与化学计量数成比例)如对于反应：aA＋bB===mC中当bv(A)正＝av(B)逆时反应平衡间接判断依据各物质的某些物理量保持不变各组分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数保持不变[注意]化学反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不要理解为浓度相等，也不要理解为浓度之比等于化学计量数之比。[演练新学考]1．下列关于化学反应限度的说法中正确的是()A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零C．平衡状态时，各物质的浓度保持相等D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变解析：平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度，A正确；反应达到平衡时v(正)＝v(逆)≠0，各物质浓度保持不变但不一定相等，且当外界条件发生改变时，这种状态可能会发生改变，B、C、D错误。答案：A2．某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是()①正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等②反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同③混合物的组成比例不会随时间而改变A．①B．①③C．②D．①②③解析：可逆反应达到平衡状态时，v(正)＝v(逆)≠0，且各组分的含量保持不变，故①③正确。答案：B3．下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是()A．M、N全部变成了PB．反应已经停止C．反应混合物中各组分的浓度不再改变D．v(M)∶v(N)＝2∶1解析：该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，A错误；达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，但反应不停止，B错误；达到平衡状态时反应混合物各组分浓度保持不变，C正确；v(M)∶v(N)＝2∶1，未体现正逆关系，D错误。答案：C4．在恒温恒容条件下可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列能够说明反应已经达到平衡状态的是()A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2B．氨气的百分含量不再变化C．断开1个N≡N键的同时有6个N—H键生成D．混合气体的质量不随时间的变化而变化解析：c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2，无法判断反应是否达到了平衡状态，A错误；NH3的百分含量不再变化，其他物质的百分含量也不会变化，即说明反应达到了平衡状态，B正确；1个N≡N键断裂同时有6个N—H键生成，表示的都是正反应速率，无法判断反应是否达到平衡状态，C错误；根据质量守恒定律可知，质量不变不能作为反应达到平衡状态的标志，D错误。答案：B[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．调控反应条件的目的和方法2．调控反应条件时需要考虑的问题控制反应条件的和实际。示例：以工业合成氨反应条件的调控为例分析：(1)理论上条件的选择及利弊分析。①温度、压强，氨的产率高。②存在问题：温度低，反应速率小，达到平衡的时间长，生产成本高。压强大，对动力和生产设备的要求较高，所以一味增大压强，也会增加生产成本。(2)实际条件控制：温度：℃，压强一般选择_________MPa。成本可能性低大400～50010～303．调控反应条件、提高燃料的燃烧效率(以煤为例)(1)煤的状态煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大。(2)空气用量适当过量的空气有利于煤的充分燃烧。过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧停止(当温度达不到煤的着火点时)；少量的空气则会使煤燃烧不充分，造成能源浪费。(3)炉(灶)膛材料的选择炉(灶)膛材料采用隔热的耐高温材料。隔热可以减少热量的流失，耐高温材料可以防止炉(灶)膛熔融(或熔裂)而脱离。(4)废气中热能的利用燃烧后废气中的热能可用于供暖或发电等。[落实新知能]1．合理选择的化学反应条件的角度(1)化学反应速率问题。(2)化学反应限度问题。(3)生产设备的耐高温、抗高压性，生产投入的成本问题等。2．提高燃料的燃烧效率的措施(1)尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。(2)尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。[演练新学考]1．下列有关合成氨条件的选择和解释不合理的是()A．使用催化剂，可加快N2和H2合成氨的速率B．高压比常压条件更有利于合成氨C．采用500℃左右主要考虑反应速率问题D．采用高温高压合成氨有利于提高反应速率和平衡产率解析：合成氨选择的温度是400～500℃，并且高温不能提高合成氨的平衡产率。答案：D2．能使煤炭燃烧更充分，且使热能利用率提高的最有效措施是()A．多加煤以使炉火更旺B．把煤炭做成大煤球C．把煤中掺和一些黄泥做成蜂窝煤D．把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧解析：A项中只增加煤的用量，不会使煤炭燃烧充分，也不能提高热能的利用率；B、C项无论从煤的粉碎程度，还是空气用量上都比不上D项。答案：D3．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是()①提高燃料的着火点②降低燃料的着火点③将固体燃料粉碎④将液体燃料雾化处理⑤将煤进行气化处理⑥通入适当过量的空气A．①③④⑤B．②③⑤⑥C．③④⑤⑥D．①②③④解析：理论上，提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积，并通入适当过量的空气。对于①和②，由于燃料的着火点是其固有的性质，不可改变，故这两项措施不可行。③、④、⑤所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。答案：C[难度增一点][典例]在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)2X(g)Y(g)(乙)A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，当下列物理量不再发生变化时，其中能表明(甲)、(乙)均达到化学平衡状态的有()①混合气体的密度②反应容器中生成物的百分含量③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比④混合气体的压强⑤混合气体的平均相对分子质量⑥混合气体的总物质的量A．①②③⑤B．①③⑤⑥C．②③⑤D．②③④[解析]①(甲)混合气体的密度始终不变，所以不能作为平衡状态的标志，故错误；②反应容器中生成物的百分含量不变，说明各组分物质的量不变，达平衡状态，故正确；③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比，说明正、逆反应速率相等，故正确；④(乙)混合气体的压强始终不变，故错误；⑤混合气体的平均相对分子质量不变，则(甲)混合气体物质的量不变，(乙)混合气体的总质量不变，都说明正、逆反应速率相等，故正确；⑥(乙)混合气体的总物质的量始终不变，故错误。[答案]C[知能深一点]判断可逆反应达到平衡状态的标志1．直接标志(1)v(正)＝v(逆)≠0(化学平衡的本质)①同一种物质的生成速率等于消耗速率。②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于相应物质的化学计量数之比。③化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于相应物质的化学计量数之比。(2)各组分的浓度保持一定(化学平衡的特征)①各组分的浓度不随时间的改变而改变。②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。2．间接标志——“变量不变即平衡”(1)反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于有气体参与且反应前后气体的体积不等的可逆反应)。(2)混合气体的密度不随时间的改变而变化(适用于①恒压且反应前后气体的体积不等的可逆反应；②恒容且有固体、液体参与或生成的可逆反应)。(3)对于反应混合物中存在有颜色物质的可逆反应，若体系的颜色不再改变，则反应达到平衡状态。(4)体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。3．注意事项(1)恒容容器中，对于全部是气体的反应体系，密度不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。(2)恒容容器中，对于化学方程式两边气态物质的化学计量数之和相等的反应，压强不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。(3)对于全部是气体的反应体系，若反应物和生成物的化学计量数之和相等，则气体的平均相对分子质量不变不能作为反应达到化学平衡状态的标志。[选考难一点]1．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的可逆反应，下列能说明反应达到平衡状态的是()A．体系压强保持不变B．混合气体颜色保持不变C．SO3和NO的体积比保持不变D．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2解析：A项，反应前后气体总物质的量不变，恒温恒容下，压强始终不变，故错误；B项，混合气体颜色保持不变，说明二氧化氮的浓度不变，反应达到平衡，故正确；C项，自反应开始，SO3和NO的体积比始终为1∶1，保持不变不能说明反应达到平衡，故错误；D项，每消耗1molSO3的同时生成1molNO2，均表示逆反应速率，不能说明反应达到平衡，故错误。答案：B2．一定温度下在一定体积的密闭容器中，下列叙述不能作为可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡状态标志的是()①C的生成速率与C的消耗速率相等②单位时间内生成amolA，同时生成3amolB③A、B、C的浓度不再变化④C的物质的量不再变化⑤混合气体的总压强不再变化⑥混合气体的总物质的量不再变化⑦单位时间消耗amolA，同时生成3amolB⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2A．②⑧B．④⑦C．①③D．⑤⑥解析：关于平衡状态的判断，一定要根据实际反应分析选项，判断是否达到平衡状态，只有在平衡状态下具备的性质才能作为“标志”。本题中的反应是一个反应前后气体物质的量不等的可逆反应。②在反应过程中的任意时刻都符合。⑧可能是平衡状态，也可能不是平衡状态。答案：A3．已知可逆反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。(1)若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是________(填字母，下同)。A．保持体积不变，增加CO的物质的量B．将容器的体积缩小一半C．保持压强不变，充入N2使容器体积增大D．保持体积不变，充入N2使体系压强增大(2)若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是________。①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化②v正(H2O)＝v逆(H2)③容器内气体的密度不随时间而变化④容器内气体总质量不随时间而变化⑤消耗nmolH2的同时消耗nmolCOA．①②③B．①②③④C．②D．①④⑤解析：(1)A项，增加CO的物质的量，由于体积不变，会使c(CO)增大，则反应速率加快；B项，容器体积缩小一半，各气体的浓度都增大，则反应速率加快；C项，N2不参与反应，充入N2使容器的体积增大，从而使参与反应的各组分的浓度变小，反应速率变慢；D项，充入N2，体系