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第2课时化学反应的限度第2章化学键化学反应规律课程标准核心素养1.了解可逆反应的含义。2．知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。3．能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。知道外界条件能影响化学平衡状态。1.变化观念与平衡思想认识化学反应是有一定限度的，可通过改变外界条件调控化学反应的限度。2．科学探究与创新意识依据探究目的设计实验方案，探究影响化学反应限度的因素。第2章化学键化学反应规律可逆反应和化学平衡1．可逆反应(1)概念：在______条件下______向______、______两个方向进行的化学反应。(2)特征①相同条件下，______向正、逆两个方向进行。相同同时正逆同时②对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化成产物，反应只能进行到一定的程度，这就是该化学反应在这个条件下所能达到的限度。③在可逆反应的化学方程式中，用“______”代替“______”。如N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3，其中氮气与氢气生成氨的反应称为____________，氨分解为氮气和氢气的反应称为____________。===正反应逆反应2．化学平衡状态的建立(1)以反应2SO2＋O2催化剂△2SO3为例，在一定温度下，将0.02molSO2和0.01molO2通入1L密闭容器中，依据反应进行阶段填空。最大最大00减小减小增大增大=不变(2)在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率随时间的变化如图所示。3．化学平衡状态(1)概念：在一定条件下______反应进行到一定程度时，反应物和生成物的______不再随时间的延长而发生变化，__________________和__________________相等，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。可逆浓度正反应速率逆反应速率(2)特征可逆反应＝≠动态不变化学平衡的移动化学平衡状态的判断反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或气体体积分数一定平衡总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA平衡在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC平衡v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q不一定平衡在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了qmolD不一定平衡反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)压强m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件不变)平衡m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件不变)不一定平衡混合气体的平均相对分子质量(M－r)当m＋n≠p＋q时，M－r一定平衡当m＋n＝p＋q时，M－r一定不一定平衡反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)温度任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件不变)平衡体系的密度(ρ)密度一定不一定平衡其他若体系颜色不再变化等平衡判断化学平衡的关键是分析反应过程中的可变量和恒量：(1)当反应过程中可变量不变时，则可逆反应达到化学平衡状态。(2)恒量在反应过程中始终不变，不能作为判断化学平衡状态的标志。1．判断正误(1)NH3＋HCl===NH4Cl和NH4Cl=====△HCl↑＋NH3↑为可逆反应。()(2)可逆反应达到最大限度状态也是反应停止状态。()(3)可以通过改变温度控制可逆反应的反应限度。()(4)可以通过延长时间增大可逆反应的反应限度。()(5)2SO2＋O2催化剂△2SO3反应中，v(SO2)∶v(O2)＝2∶1时，反应达到平衡状态。()××√××2．在容器中充入SO2和只由18O组成的氧气(18O2)。在一定条件下达到平衡时，下列关于18O的说法正确的是()A．只存在于O2中B．只存在于O2和SO3中C．只存在于SO2和SO3中D．SO3、SO2和O2中都有可能存在解析：选D。可逆反应的特征是在同一条件下，正、逆反应同时进行，故18O在反应物和生成物分子中均可能存在。3．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．反应混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)一定等于2∶1∶2解析：选C。可逆反应的转化率达不到100%，即M、N不可能全部变成P，A错误；平衡时正、逆反应速率相等，但不为0，即反应没有停止，B错误；平衡时反应混合物中各组分的浓度不再改变，C正确；平衡时反应混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)不一定等于2∶1∶2，D错误。化学平衡移动与影响因素1．实验探究温度对化学平衡的影响(1)实验原理：二氧化氮(NO2)通常为______色气体，四氧化二氮(N2O4)通常为______色气体。在常温常压下，二氧化氮就能转化为四氧化二氮，且反应是______的，正反应为______热反应。反应的化学方程式为2NO2(g)N2O4(g)。红棕无可逆放(2)实验过程与实验现象：将封装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的装置两端的球形容器分别浸入冷水和热水中，观察到的现象分别是浸入冷水中的容器里的气体混合物颜色______，浸入热水中的容器里的气体混合物颜色______。(3)现象分析：其他条件一定，降低温度后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮的浓度______，四氧化二氮的浓度______；升高温度后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮的浓度______，四氧化二氮的浓度______。变浅变深减小增大增大减小(4)实验结论①温度改变，会使可逆反应2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡被破坏，且被破坏后的可逆反应在新的条件下建立起新的化学平衡。②升高温度，平衡向______反应方向移动；降低温度，平衡向______反应方向移动。吸热放热2．化学平衡移动(1)概念：已达化学平衡的可逆反应中，当条件改变时，原来的化学平衡被______，并在新的条件下建立起________________的过程。(2)影响因素：______、______、______等。破坏新的化学平衡温度浓度压强1．化学平衡移动的理解(1)化学平衡移动过程可表示为某条件下化学平衡v正＝v逆≠0――――→条件改变v正≠v逆平衡被破坏――――――→一段时间后新条件下化学平衡v′正＝v′逆≠0(2)化学平衡移动的本质是不同程度地改变了v正和v逆，只有条件改变后v正≠v逆，平衡才发生移动。2．浓度和压强对化学平衡的影响(1)其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。(2)其他条件不变时，增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。(3)对于有气体参与的可逆反应：(4)对于反应前后气体分子数不变的反应[如H2(g)＋I2(g)2HI(g)]，改变压强，化学平衡不发生移动。3．化学平衡的相关计算——三段式法(1)建立解题模式的方法：①写出有关反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、变化量、平衡量。③根据已知条件列方程计算。例如：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始量/molabcd变化量/molx(耗)nxm(耗)pxm(增)qxm(增)平衡量/mola－xb－nxmc＋pxmd＋qxm(2)对于反应物：转化浓度＝起始浓度－平衡浓度；对于生成物：转化浓度＝平衡浓度－起始浓度。三个量中，只有转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比，起始浓度和平衡浓度则是任意的。(3)转化率的计算：A的转化率＝已转化量起始量×100%；“量”指物质的量、浓度、体积、质量等。1．判断正误(1)升高温度，平衡向逆反应方向移动。()(2)对于平衡：2NO2N2O4，改变条件使平衡发生移动，气体颜色一定加深。()(3)对于化学平衡，改变条件使v正和v逆同时改变，平衡一定发生移动。()(4)降低温度一定引起化学平衡移动。()(5)引起化学平衡移动的根本原因是v正、v逆不同程度地改变。()×××√√2．对于密闭容器中的反应2NO2(g)N2O4(g)，正反应为放热反应，若升高温度，则下列说法错误的是()A．气体的平均相对分子质量减小B．混合物的颜色加深C．NO2的转化率减小D．NO2的体积分数减小解析：选D。正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，体系中NO2的浓度增大，即NO2的含量增大，NO2的转化率减小，混合物的颜色加深。由于化学平衡向逆反应方向移动，则体系中气体的总物质的量增大，而气体的总质量不变，根据M－＝m总n总可知，气体的平均相对分子质量减小。3．如图所示，烧瓶A、B中装有相同浓度的NO2和N2O4的混合气体，中间用止水夹K夹紧，烧杯甲中盛放100mL6mol·L－1盐酸，烧杯乙中盛放100mL冷水，两烧杯液体温度相同。(1)写出烧瓶中存在反应的化学方程式：___________________，实验前两烧瓶中气体均呈____________________色。(2)现向烧杯甲的溶液中放入25gNaOH固体，同时向烧杯乙中放入25gNH4NO3固体，搅拌使之溶解。某同学又用温度计测量两烧杯中液体的温度，发现烧杯甲中温度______(填“升高”或“降低”，下同)，烧杯乙中温度________________________，原因是___________________________________________。同时发现烧瓶A中气体颜色变深，烧瓶B中气体颜色变浅。(3)由此，该小组同学得出的结论是_______________________。解析：(1)NO2和N2O4两种气体存在以下平衡：2NO2(红棕色)N2O4(无色)，实验前两烧瓶中气体均呈红棕色。(2)NaOH固体与盐酸反应为放热反应，使溶液温度升高。NH4NO3固体溶于水吸收热量，使溶液温度降低。(3)通过对比烧瓶A、B中气体颜色的变化可知温度对化学平衡的影响。答案：(1)2NO2N2O4红棕(2)升高降低烧杯甲中NaOH固体与盐酸发生的中和反应为放热反应，使溶液温度升高；烧杯乙中NH4NO3固体溶于水吸收热量，使溶液温度降低(3)温度升高，气体颜色变深，说明平衡2NO2N2O4向生成NO2的方向移动；温度降低，气体颜色变浅，说明平衡2NO2N2O4向生成N2O4的方向移动课堂小结化学反应的限度可逆反应化学平衡状态的特征：逆、等、动、定、变化学平衡移动与影响因素：温度、压强、浓度等合格考训练1．下列反应不属于可逆反应的是()A．二氧化硫溶于水B．氨溶于水C．工业合成氨D．水电解生成H2和O2与H2在O2中燃烧生成H2O解析：选D。在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应，因此选项A、B、C都是可逆反应。D项中氢气与氧气反应需要点燃，水分解需要通电，反应条件不同，不是可逆反应。2．已知一定温度下，N2和H2反应生成2molNH3时放出的热量为92.0kJ，将此温度下的1molN2和3molH2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量()A．一定大于92.0kJB．一定等于92.0kJC．一定小于92.0kJD．不能确定解析：选C。合成氨反应为可逆反应：N2＋3H2高温、高压催化剂2NH3，1molN2和3molH2不能完全转化为2molNH3，故反应放出热量小于92.0kJ。3．假设某化学反应的微观过程如图所示，观察分析，符合图中变化的化学反应为()A．A2＋3B22AB3B．2AB2＋B2===2AB3C．2A2B＋5B24AB3D．2AB2＋B22AB3解析：选D。由题图可知反应物用AB2、B2表示，生成物用AB3表示，反应后反应物与生成物共存，说明该反应不能进行到底，为可逆反应，结合反应前后原子守恒可知，该反应的化学方程式为2AB2＋B22AB3。4．对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在673K、30MPa下，n(NH3)和n(H