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第三节化学反应的速率和限度第二课时化学反应的限度和化学反应条件的控制[学习目标]1．认识可逆反应及其特征。2．了解并会判断化学平衡状态，初步了解化学反应条件的控制。(1)正向反应：由反应物得到生成物的化学反应。(2)逆向反应：由生成物得到反应物的化学反应。(3)可逆反应：在同一条件下方向和方向均能进行的化学反应。(4)表示方法：化学方程式中反应物与生成物之间用“”连接而不用“===”。(5)实例：工业合成氨的反应：。正反应逆反应探究点(一)可逆反应[自学新知]1．2H2＋O2=====点燃2H2O和2H2O=====电解2H2↑＋O2↑是可逆反应吗？提示：不是；因为可逆反应必须是在同一条件下同时进行。2．在一定条件下，将1molN2和3molH2置于密闭容器中充分反应，能否得到2molNH3?提示：不能；原因是N2与H2合成氨的反应属于可逆反应，反应物转化率达不到100%。[探究思考]可逆反应的特点[深化拓展]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)通过改变反应条件，可逆反应中反应物的转化率可达到100%()(2)SO2和O2的反应可写为2SO2＋O2=====催化剂△2SO3()(3)CaO＋CO2===CaCO3和CaCO3=====高温CaO＋CO2↑属于可逆反应()×××[对点演练]2．下列各组两个反应互为可逆反应的是()①2H2＋O2=====点燃2H2O与2H2O=====电解2H2↑＋O2↑②H2SO4(浓)＋2HBr===2H2O＋Br2＋SO2↑与Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4③2NO2N2O4与N2O42NO2④2SO2＋O2催化剂2SO3与SO3催化剂2SO2＋O2A．①②B．②③C．③④D．①④解析：①中反应条件不同，不是可逆反应；②中物质不同，前者反应物是浓硫酸，后者生成物是稀硫酸，不是可逆反应；③、④为可逆反应。答案：C1．化学平衡状态的建立(1)化学平衡状态的建立过程探究点(二)化学平衡状态[自学新知](2)图示2．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，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度，达到一种表面静止的状态。不再改变3．化学平衡状态的特征4．化学反应的限度化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下所能达到的，任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。[特别提醒]在反应达到化学平衡状态时，各组分的浓度及质量分数、体积分数均保持不变，但不一定相等，也不一定符合化学计量数之比。最大程度1．一定温度下，在体积不变的密闭容器中进行可逆反应：N2＋3H22NH3，当容器中气体的压强保持不变时，反应是否处于平衡状态？提示：反应一定处于平衡状态。2．一定温度下，在体积不变的密闭容器中进行的可逆反应：H2＋I2(g)2HI，当容器中气体的压强保持不变时，能否判断该反应处于平衡状态？提示：不能；原因是该反应是反应前后气体物质的量不变的反应，容器中气体的压强始终保持不变。[探究思考]判断化学平衡状态的依据直接判断依据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”)间接判断依据各物质的某些物理量各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变[深化拓展][对点演练]1．氨基甲酸铵分解反应为NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)，在一体积恒定的容器里，发生上述反应，可以说明该反应已经达到平衡的是()A．密闭容器中氨气的体积分数不变B．1molNH2COONH4分解同时有17gNH3消耗C．密闭容器中混合气体的密度不变D．2v(NH3)＝v(CO2)解析：反应混合气体只有氨气与二氧化碳，反应开始时只有氨基甲酸铵，则二者物质的量之比始终为2∶1，氨气体积分数始终不变，故不能说明反应达到平衡，A错误；1molNH2COONH4分解同时有17gNH3消耗，17gNH3的物质的量为1mol，消耗17gNH3生成0.5molNH2COONH4，反应未达到平衡，B错误；随反应正向进行，混合气体的质量增大，容器的容积不变，混合气体的密度增大，当密度不再变化，说明反应达到平衡状态，C正确；没有指明正、逆反应速率，不能判断反应是否达到平衡状态，D错误。答案：C2．一定温度下，在恒容密闭容器中进行的可逆反应：2NO22NO＋O2。判断下列描述中该反应处于平衡状态的是_______________。①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤密闭容器中压强不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态解析：①中单位时间内生成nmolO2的同时，必消耗2nmol的NO2，①能说明反应达到平衡状态；②中描述的都是正反应方向的速率，不能说明反应是否处于平衡状态；③中无论反应是否达平衡状态，同向的速率之比一定等于化学方程式中相应物质的化学计量数比；④中混合气体的颜色不变，即c(NO2)保持不变，说明反应处于平衡状态；⑤、⑥因该反应是一个反应前后气体物质的量不等的反应，容器的体积固定，故气体的压强不变，气体的平均相对分子质量不变，均能说明反应处于平衡状态。答案：①④⑤⑥[题后悟道]利用“变量”与“不变量”来判断化学平衡状态(1)选变量选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。(2)常见的变量①气体的颜色；②对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；③对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量有变化的反应来说，混合气体的平均相对分子质量；④对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等。(3)说明在利用M、ρ、n(总)、p(总)判断时要注意反应特点和容器的体积变化问题。1．反应条件的控制探究点(三)化学反应条件的控制[自学新知]2．实例——燃料的燃烧(1)燃料燃烧的条件。①燃料与接触，且空气要适当过量。②温度达到燃料的。(2)提高燃烧效率的措施。①尽可能使燃料，提高能量的转化率。②尽可能地充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。空气或氧气着火点充分燃烧1．下列关于提高燃料燃烧效率的说法，不正确的是()A．空气量越多越好B．应通入适量的空气C．固体燃料燃烧前最好粉碎D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出解析：燃料充分燃烧，把固体粉碎或液体雾化都是为了增大与空气的接触面积以利于充分燃烧，而空气的量要适当，因空气量过多，会带走一部分热量。答案：A[对点演练]2．将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是()①使煤充分燃烧，提高煤的利用率②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”③减少有毒CO的产生，避免污染空气④减少CO2的产生，避免“温室效应”A．①②③B．②③④C．①③④D．①②③④解析：①将煤块粉碎，增大与空气的接触面积，能使煤充分燃烧，提高煤的利用率，正确；②煤中含有S元素，燃烧时能生成SO2，经脱硫处理可减少SO2的产生，避免造成“酸雨”，正确；③在适当过量的空气中燃烧，生成CO2，减少CO的产生，正确；④无论是否脱硫处理，在适当过量的空气中燃烧，生成CO2的量都不变，不能减少CO2的产生，错误。答案：A[核心语句归纳总结]1．可逆反应必须同时满足两个条件：(1)相同反应条件；(2)正、逆两方向同时进行。2．化学平衡状态特征的口诀：平衡“动”态无静时，正逆速率“等”同值，质量与数各一“定”，条件一“变”平衡移。3．判断可逆反应处于化学平衡状态的根本标志：(1)正、逆反应速率相等；(2)各组分的质量或浓度保持不变。4．反应物的转化率＝反应物的变化量反应物的起始量×100%1．下列各组反应互为可逆反应的是()①2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O与CO2＋H2O＋Na2CO3===2NaHCO3②SO2＋H2O===H2SO3与H2SO3===SO2＋H2O③N2＋3H2==========高温、高压催化剂2NH3与2NH3==========高温、高压催化剂3H2＋N2④NH3＋HCl===NH4Cl与NH4Cl=====△NH3↑＋HCl↑A．①②B．②③C．③④D．①④解析：①、④中两反应的条件不相同，不互为可逆反应。答案：B[分层训练·固本提能][课堂巩固落实]2．相同温度和压强下，在容积为2L的密闭容器中发生反应：2HIH2＋I2(g)，达到平衡状态的标志是()A．c(H2)保持不变B．c(H2)＝c(I2)C．2v正(HI)＝v逆(I2)D．拆开2molH—I共价键，同时生成1molH—H共价键解析：在一定条件下的可逆反应中，如果正、逆反应速率相等，各组分的百分含量保持不变，则达到化学平衡状态。A项，c(H2)保持不变，符合要求；B项，c(H2)＝c(I2)，不一定是保持不变，不符合要求；C项，应为v正(HI)＝2v逆(I2)，错误；D项，拆开2molH—I共价键是正反应，同时生成1molH—H共价键，也是正反应，错误。答案：A3．一定条件下，在密闭容器中进行反应：2SO2＋O22SO3。当SO2、O2、SO3的浓度不再改变时，下列说法正确的是()A．SO2、O2完全转化为SO3B．正、逆反应速率相等且等于零C．反应已达到化学平衡状态D．SO2、O2、SO3的浓度一定相等解析：对于反应：2SO2＋O22SO3，当SO2、O2、SO3的浓度不再改变时，反应处于平衡状态，这时反应仍然在进行，在单位时间内任一物质的消耗速率与产生速率相等，物质的浓度不变。答案：C4．可逆反应3H2＋N2催化剂高温、高压2NH3达到平衡的标志是()①消耗3molH2的同时生成2molNH3②1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成③H2、N2与NH3的物质的量之比为3∶1∶2④1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键断裂⑤1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成A．①②⑤B．②④C．①②③④D．全部解析：①消耗3molH2的同时生成2molNH3均表示正反应，不能说明达到平衡状态；②1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成，表示正、逆反应速率相等，达到平衡状态；③H2、N2与NH3的物质的量之比为3∶1∶2，不能说明正、逆反应速率相等，不一定达到平衡状态；④1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键断裂，表示正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态；⑤1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成均表示正反应，不能说明达到平衡状态。答案：B5．一定温度下，某容积为2L的密闭容器内，某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示：(1)该反应的化学方程式是__________________________。(2)在图上所示的三个时刻中，__(填“t1”“t2”或“t3”)时刻处于平衡状态，此时v正___v逆(填“＞”“＜”或“＝”)；0～t2时间段内v(N)＝_______________________________________________。(3)已知M、N均为气体，若反应容器的容积不变，则“压强不再改变”__(填“能”或“不能”)作为该反应已达到平衡状态的判断依据。(4)已知M、N均为气体，则下列措施能增大反应速率的是______(选填字母)。A．升高温度B．降低压强C．减小N的浓度D．将反应容器体积缩小2NMt3＝2/t2mol·L－1·min－1能A、D解析：(1)由图知，N不断减少，M不断增加，N是反应物，M是生成物，当反应进行到t3时，各种物质都存在，物质的量不变，反应达到平衡状态。在相同的时间内，N减少6mol，M增加3mol，二者的物质的量的比是6∶3＝2∶1，故反应的化学方程式是2NM。(2)t3时刻处于平衡状态，此时v正＝v逆。0～t2时间段内，v(N)＝(8－4)mol÷2L÷t2＝2/t2m