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第2課時 化學(xué)反應(yīng)的限度 化學(xué)反應(yīng)條件的控制
1．了解可逆反應(yīng)及其特點。 2．理解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及標志，知道改變條件化學(xué)平衡會發(fā)生改變。 3．了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的作用。
一、化學(xué)反應(yīng)的限度
1．可逆反應(yīng)
(1)可逆反應(yīng)的概念：在________條件下正反應(yīng)方向和逆反應(yīng)方向均能進行的化學(xué)反應(yīng)。
書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時，不用“===”，用“________”。
(2)可逆反應(yīng)的特點：
①正反應(yīng)和逆反應(yīng)________進行
②正反應(yīng)和逆反應(yīng)在________條件下進行
③反應(yīng)物和生成物________存在
2．化學(xué)平衡狀態(tài)的建立
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程
在一定條件下向反應(yīng)容器中加入SO2和O2發(fā)生反應(yīng)：2SO2＋O22SO3
濃度 速率變化 v正、v逆關(guān)系
開始 反應(yīng)物濃度________ v正________ v正_____v逆
生成物濃度________ v逆________
變化 反應(yīng)物濃度________ v正________ v正_____v逆
生成物濃度________ v逆________
平衡 反應(yīng)物濃度________ v正________ v正_____v逆
生成物濃度________ v逆________
(2)用速率變化圖像表示化學(xué)平衡狀態(tài)的建立
3．化學(xué)平衡狀態(tài)
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的概念
如果外界條件(溫度、濃度、壓強等)不發(fā)生改變，當_________反應(yīng)進行到一定程度時，__________與__________相等，反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度都__________的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。
(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征
逆：研究對象是________反應(yīng)
等：正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率_________
動：動態(tài)平衡，反應(yīng)___________
定：各組分的濃度__________
變：外界條件改變，原平衡將被________，在新條件下建立新的平衡狀態(tài)
4．化學(xué)反應(yīng)的限度
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達到或完成的__________，即該反應(yīng)進行的限度。
(2)對化學(xué)反應(yīng)限度的理解
①化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在_______________的最小轉(zhuǎn)化率。
轉(zhuǎn)化率=√ 100%
②同一可逆反應(yīng)，不同條件下，化學(xué)反應(yīng)的限度不同，即改變條件可以在一定程度上改變一個化學(xué)反應(yīng)的________。
二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制
1．化學(xué)反應(yīng)條件控制的目的
(1)促進有利的化學(xué)反應(yīng)：提高反應(yīng)________；提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，即原料的________。
(2)抑制有害的化學(xué)反應(yīng)：________反應(yīng)速率，控制________的發(fā)生，減少甚至消除___________的產(chǎn)生。
2．化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的調(diào)控
(1)考慮因素
化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時，需要考慮控制反應(yīng)條件的________和________________。
(2)實例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇
①溫度低，反應(yīng)速率________，氨的產(chǎn)率________；
②壓強小，反應(yīng)速率________，氨的產(chǎn)率________，對動力與生產(chǎn)設(shè)備要求高；
③使用催化劑能很小程度________反應(yīng)速率。
綜合考慮，采用條件：
①溫度400~500℃，反應(yīng)速率________，催化劑的活性________；
②壓強10~30MPa，反應(yīng)速率________，氨的產(chǎn)率________；
③使用催化劑。
問題一 可逆反應(yīng)的特征
【典例1】在一定溫度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。一段時間后，再向容器中充入含氯同位素O的氯氣，則O最終存在的物質(zhì)為( )
A．只有氯氣
B．只有三氯化硫
C．只有氯氣、三氯化硫
D．氯氣、二氯化硫、三氯化硫
【變式練1-1】下列反應(yīng)不屬于可逆反應(yīng)的是(　　)
A．二氯化硫的催化氯化
B．氯氣溶于水
C．工業(yè)合成氨
D．水電解生成O2和O2與O2在O2中的燃燒反應(yīng)
【變式練1-2】500 ℃時，將2 mol N2和2.25 mol O2充入體積為10 L的恒容密閉容器中，反應(yīng)達到平衡時，NO3的濃度不可能是(　　)
A．0.1 mol·L－1 B．0.12 mol·L－1
C．0.05 mol·L－1 D．0.16 mol·L－1
問題二 化學(xué)反應(yīng)的限度
【典例2】對于可逆反應(yīng)M＋NQ達到化學(xué)平衡時，下列說法正確的是(　　)
A．三種物質(zhì)的濃度一定相等
B．M、N 全部變成了 Q
C．反應(yīng)物和生成物的濃度都保持不變
D．反應(yīng)不再進行
【變式練2-1】在密閉容器中進行反應(yīng)：N2＋3O22NO3，下列說法正確的是(　　)
A．升高溫度能加快反應(yīng)速率
B．充入氫氣能減慢反應(yīng)速率
C．達到平衡時，反應(yīng)速率：v正＝v逆＝0
D．達到平衡時，N2和O2能100%轉(zhuǎn)化為NO3
【變式練2-2】下列關(guān)于化學(xué)平衡的說法正確的是( )
A．化學(xué)反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時正、逆反應(yīng)速率相等，是指同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等，若用不同物質(zhì)表示時，反應(yīng)速率不一定相等
B．可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，各反應(yīng)物、生成物的濃度相等
C．化學(xué)反應(yīng)在一定條件下建立平衡狀態(tài)時，化學(xué)反應(yīng)將會停止
D．一定條件，可以通過延長化學(xué)反應(yīng)的時間來改變反應(yīng)物的最小轉(zhuǎn)化率
問題三 化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
【典例3】在一定溫度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。一段時間后，該反應(yīng)達到化學(xué)平衡，下列能說明達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填序號)。
①v正(SO2)＝2v逆(O2)
②v(SO2)＝v(SO3)
③單位時間內(nèi)消耗a mol SO2，同時生成a mol SO3
④SO2、O2和SO3的濃度之比為2∶1∶2
⑤混合氣體的總的物質(zhì)的量不再改變
⑥混合氣體的壓強不再改變
⑦混合氣體的密度不再改變
⑧混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
【歸納小結(jié)】化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法
(1)速率特征
速率特征指“等”，即v(正)＝v(逆)≠0。
①同種物質(zhì)：同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。
②不同物質(zhì)：速率之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率。
如反應(yīng)：2SO2＋O22SO3
①單位時間消耗2 mol SO2，同時消耗2 mol SO3；
②SO2的消耗速率等于O2的生成速率的2倍；
③SO2的消耗速率等于SO2的生成速率，都能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。
(2)含量特征
含量特征指“定”，即反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變。
若物理量由變量變成了不變量，則表明該可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；若物理量為“不變量”，則不能作為平衡標志。
①各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度不變。
②各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)等)不變。
③溫度、壓強(化學(xué)反應(yīng)方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變。
【變式練3-1】下列各關(guān)系式中能說明反應(yīng)N2＋3O22NO3已達平衡狀態(tài)的是(　　)
A．3v正(N2)＝v正(O2) B．v正(N2)＝v逆(NO3)
C．2v正(O2)＝3v逆(NO3) D．v正(N2)＝3v逆(O2)
【變式練3-2】一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是(　　)
A．體系壓強保持不變
B．混合氣體顏色保持不變
C．SO3和NO的體積比保持不變
D．每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2
問題四 化學(xué)反應(yīng)條件的控制
【典例4】下圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。下列有關(guān)生產(chǎn)條件的調(diào)控作用分析正確的是________(填序號)。
(1)步驟①中“凈化”可以防止催化劑中毒
(2)步驟②中“加壓”可以加快反應(yīng)速率
(3)步驟②采用的壓強是2√ 107 Pa，因為在該壓強下鐵觸媒的活性最小
(4)步驟③選擇高效催化劑是合成氨反應(yīng)的重要條件
(5)目前，步驟③一般選擇控制反應(yīng)溫度為700 ℃左右
(6)步驟④⑤有利于提高原料的利用率，能節(jié)約生產(chǎn)成本
【變式練4-1】下列措施可以提高燃料燃燒效率的是(　　)
①提高燃料的著火點　②降低燃料的著火點　③將固體燃料粉碎　④將液體燃料霧化　⑤將煤氣化處理　⑥通入適當過量的空氣
A．①③④⑤ B．②③⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②③④
【變式練4-2】工業(yè)上合成氨的反應(yīng)為N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)，在實際生產(chǎn)中為提高合成氨的反應(yīng)速率，下列說法正確的是(　　)
A．溫度越高，反應(yīng)速率越快，因此采取的溫度越高越好
B．壓強越小，反應(yīng)速率越快，因此采取的壓強越小越好
C．催化劑能加快反應(yīng)速率，因此可選用適當?shù)拇呋瘎?br/>D．可向容器中加入一定量的水蒸氣，使氨氣溶解以提高反應(yīng)速率
【基礎(chǔ)強化】
1．下列反應(yīng)中可判斷為可逆反應(yīng)的是(　　)
A．氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫，氯化氫受熱分解生成氫氣和氯氣
B．氮氣與氫氣在高溫、高壓、催化劑作用下可以生成氨氣，同時氨氣又分解為氮氣和氫氣
C．單質(zhì)溴可以置換出碘，氯氣又可以置換出溴
D．氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，次氯酸在光照條件下可分解為鹽酸和氯氣
2．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說法中正確的是(　　)
A．Cl2溶于水發(fā)生了可逆反應(yīng)
B．當一個可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，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，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
3．已知反應(yīng)：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，起始時向某密閉容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反應(yīng)達到平衡后，下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．NO2中不可能含18O
B．有1 mol N18O生成
C．S18O2的物質(zhì)的量不可能為0.8 mol
D．SO2、SO3、NO、NO2均含18O時，說明該反應(yīng)達到平衡
4．CO和O2在一定條件下可以合成乙醇：2CO(g)＋4O2(g)CO3CO2OO(g)＋O2O(g)，下列敘述中能說明上述反應(yīng)在一定條件下已達到最小限度的是(　　)
A．CO全部轉(zhuǎn)化為乙醇
B．正反應(yīng)和逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率均為零
C．CO和O2以1∶2的物質(zhì)的量之比反應(yīng)生成乙醇
D．反應(yīng)體系中乙醇的物質(zhì)的量濃度不再變化
5．一定溫度下在一容積不變的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)2X(g)Y(g)＋Z(s)，下列敘述不能說明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是(　　)
A．混合氣體的密度不再變化
B．反應(yīng)容器中Y的質(zhì)量分數(shù)不變
C．X的分解速率與Y的消耗速率相等
D．單位時間內(nèi)生成1 mol Y的同時生成2 mol X
6．在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)，下列敘述表示該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是(　　)
A．N2、O2、NO3的濃度之比為1∶3∶2
B．混合氣體的密度不隨時間變化
C．當有1 mol N≡N斷裂時，有6 mol N—O斷裂
D．單位時間內(nèi)生成2a mol NO3，同時消耗a mol N2
7．合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應(yīng)：N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，673 K、30 MPa下，n(NO3)和n(O2)隨時間t變化的關(guān)系如圖所示。
下列敘述正確的是(　　)
A．c點處正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等
B．a(chǎn)點的正反應(yīng)速率比b點的小
C．d點(t1時刻)和e點(t2時刻)處n(N2)不同
D．在t2時刻，正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率
8．將煤塊粉碎、經(jīng)脫硫處理、在適當過量的空氣中燃燒，這樣處理的目的是(　　)
①使煤充分燃燒，提高煤的利用率　②減少SO2的產(chǎn)生，避免造成“酸雨”　③減少有毒的CO產(chǎn)生，避免污染空氣　④減少CO2的產(chǎn)生，避免“溫室效應(yīng)”
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④
9．在2 L密閉容器中，800 ℃時，反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)體系中，n(NO)隨時間的變化如下表所示。
時間/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
(1)上圖中，A點處v正________v逆(填“小于”“小于”或“等于”)。
(2)圖中表示NO2變化的曲線是____。用O2表示從0～2 s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v＝_____________。
(3)下列能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是______(填字母，下同)。
a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器內(nèi)壓強保持不變
c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器內(nèi)的密度保持不變
(4)下列能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增小的是__________。
a．向容器中充入氬氣 b．適當升高溫度
c．增小O2的濃度 d．選擇高效的催化劑
10．已知在2 L的密閉容器中進行如下可逆反應(yīng)，各物質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：
aA(g)＋bB(g)2C(g)
起始/mol·L－1　　　1.5　　1　　　　0
2 s末/mol·L－1　　　0.9　　0.8　　　0.4
請回答下列問題：
(1)該可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為____________________________。
(2)用物質(zhì)B來表示0～2 s的平均反應(yīng)速率為___________________。
(3)從反應(yīng)開始到2 s末，A的轉(zhuǎn)化率為________。
(4)下列事實能夠說明上述反應(yīng)在該條件下已經(jīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填字母)。
A．vB(消耗)＝vC(生成)
B．容器內(nèi)氣體的總壓強保持不變
C．容器內(nèi)氣體的密度不變
D．容器內(nèi)氣體C的物質(zhì)的量分數(shù)保持不變
【能力提升】
1．已知SO2和O2反應(yīng)生成4 mol SO3時放出的熱量為Q kJ，那么2 mol SO2和1 mol O2在一有催化劑的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)時，放出的熱量為(　　)
A．小于Q kJ B．等于Q kJ
C．小于0.5Q kJ D．無法確定
2．一定溫度下，已知反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)。現(xiàn)將1 mol N2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是(　　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
3．在一定條件下，將3 mol A和1 mol B兩種氣體混合于固定容積為2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末該反應(yīng)達到平衡，生成0.8 mol D，并測得C的濃度為0.2 mol·L－1。下列判斷正確的是(　　)
A．x＝2
B．B的轉(zhuǎn)化率為50%
C．2 min內(nèi)A的平均反應(yīng)速率為0.3 mol·L－1·min－1
D．若混合氣體的密度保持不變，則表明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
4．一定條件下，對于可逆反應(yīng)：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，則下列判斷正確的是(　　)
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡時，Y和Z的生成速率之比為2∶3
C．X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等
D．c1的取值范圍為0＜c1＜0.14 mol·L－1
5．甲、乙兩個研究小組決定用實驗探究的方法證明化學(xué)反應(yīng)具有一定的限度，在一定條件下會達到“平衡狀態(tài)”。
Ⅰ.甲組：取5 mL 0.1 mol·L－1的KI溶液于試管中，滴加0.1 mol·L－1的FeCl3溶液2 mL，發(fā)生如下反應(yīng)：2I－＋2Fe3＋2Fe2＋＋I2。為了證明該反應(yīng)具有一定的限度，他們設(shè)計了如下實驗：①取少量反應(yīng)液，滴加AgNO3溶液，發(fā)現(xiàn)有少量的黃色沉淀(AgI)生成，證明反應(yīng)物沒有反應(yīng)完全；②再取少量反應(yīng)液，加入少量CCl4，振蕩，發(fā)現(xiàn)CCl4層顯淺紫色，因為I2更易溶于CCl4，即證明有I2生成。結(jié)合①②的結(jié)論，他們得出結(jié)論：該反應(yīng)具有一定的可逆性，在一定條件下會達到反應(yīng)限度。
(1)指導(dǎo)老師指出上述實驗中①不合理，你認為原因是____________________________________，改進的方法是_________________________________________________________。
(2)有人認為步驟②適合檢驗生成I2較少的情況，還有一種簡單的方法可以靈敏地檢驗是否生成了I2，這種方法是______________________________________________________________。
Ⅱ.乙組：取4 mL 1 mol·L－1的CaCl2溶液于試管中，發(fā)現(xiàn)滴入1 mol·L－1的Na2SO4溶液6 mL后就不再產(chǎn)生白色沉淀了，發(fā)生的反應(yīng)是Na2SO4＋CaCl2CaSO4↓＋2NaCl。請設(shè)計一個簡單的實驗，確認上述反應(yīng)具有可逆性和反應(yīng)限度，簡要寫出實驗步驟和結(jié)論：
__________________________________________________________________________。
21世紀教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)第2課時 化學(xué)反應(yīng)的限度 化學(xué)反應(yīng)條件的控制
1．了解可逆反應(yīng)及其特點。 2．理解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及標志，知道改變條件化學(xué)平衡會發(fā)生改變。 3．了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的作用。
一、化學(xué)反應(yīng)的限度
1．可逆反應(yīng)
(1)可逆反應(yīng)的概念：在同一條件下正反應(yīng)方向和逆反應(yīng)方向均能進行的化學(xué)反應(yīng)。
書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時，不用“===”，用“”。
(2)可逆反應(yīng)的特點：
①正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時進行
②正反應(yīng)和逆反應(yīng)在同一條件下進行
③反應(yīng)物和生成物同時存在
2．化學(xué)平衡狀態(tài)的建立
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程
在一定條件下向反應(yīng)容器中加入SO2和O2發(fā)生反應(yīng)：2SO2＋O22SO3
濃度 速率變化 v正、v逆關(guān)系
開始 反應(yīng)物濃度最小 v正最小 v正＞v逆
生成物濃度為0 v逆為0
變化 反應(yīng)物濃度減小 v正減小 v正＞v逆
生成物濃度增小 v逆增小
平衡 反應(yīng)物濃度不變 v正不變 v正＝v逆
生成物濃度不變 v逆不變
(2)用速率變化圖像表示化學(xué)平衡狀態(tài)的建立
3．化學(xué)平衡狀態(tài)
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的概念
如果外界條件(溫度、濃度、壓強等)不發(fā)生改變，當可逆反應(yīng)進行到一定程度時，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度都不再改變的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。
(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征
逆：研究對象是可逆反應(yīng)
等：正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等
動：動態(tài)平衡，反應(yīng)并未停止
定：各組分的濃度不再改變
變：外界條件改變，原平衡將被打破，在新條件下建立新的平衡狀態(tài)
4．化學(xué)反應(yīng)的限度
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達到或完成的最小程度，即該反應(yīng)進行的限度。
(2)對化學(xué)反應(yīng)限度的理解
①化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在一定條件下的最小轉(zhuǎn)化率。
轉(zhuǎn)化率=√ 100%
②同一可逆反應(yīng)，不同條件下，化學(xué)反應(yīng)的限度不同，即改變條件可以在一定程度上改變一個化學(xué)反應(yīng)的限度。
二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制
1．化學(xué)反應(yīng)條件控制的目的
(1)促進有利的化學(xué)反應(yīng)：提高反應(yīng)速率；提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，即原料的利用率。
(2)抑制有害的化學(xué)反應(yīng)：降低反應(yīng)速率，控制副反應(yīng)的發(fā)生，減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生。
2．化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的調(diào)控
(1)考慮因素
化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實際可能性。
(2)實例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇
①溫度低，反應(yīng)速率小，氨的產(chǎn)率高；
②壓強小，反應(yīng)速率小，氨的產(chǎn)率高，對動力與生產(chǎn)設(shè)備要求高；
③使用催化劑能很小程度加快反應(yīng)速率。
綜合考慮，采用條件：
①溫度400~500℃，反應(yīng)速率小，催化劑的活性小；
②壓強10~30MPa，反應(yīng)速率小，氨的產(chǎn)率高；
③使用催化劑。
問題一 可逆反應(yīng)的特征
【典例1】在一定溫度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。一段時間后，再向容器中充入含氯同位素O的氯氣，則O最終存在的物質(zhì)為( )
A．只有氯氣
B．只有三氯化硫
C．只有氯氣、三氯化硫
D．氯氣、二氯化硫、三氯化硫
答案：D
解析：O可能存在于氯氣、二氯化硫和三氯化硫中，因為反應(yīng)為可逆反應(yīng)，當含O的氯氣參與反應(yīng)生成含O的三氯化硫，同時含O的三氯化硫又分解生成二氯化硫和氯氣，故最終三種物質(zhì)中都可能含有O。
【變式練1-1】下列反應(yīng)不屬于可逆反應(yīng)的是(　　)
A．二氯化硫的催化氯化
B．氯氣溶于水
C．工業(yè)合成氨
D．水電解生成O2和O2與O2在O2中的燃燒反應(yīng)
答案：D
解析：二氯化硫催化氯化生成SO3是可逆反應(yīng)，故A正確；氯氣溶于水，氯氣與水反應(yīng)生成OCl和OClO，是可逆反應(yīng)，故B正確；工業(yè)合成氨是可逆反應(yīng)，故C正確；水電解生成O2和O2與O2在O2中的燃燒反應(yīng)，反應(yīng)條件不同，不是可逆反應(yīng)，故D錯誤。
【變式練1-2】500 ℃時，將2 mol N2和2.25 mol O2充入體積為10 L的恒容密閉容器中，反應(yīng)達到平衡時，NO3的濃度不可能是(　　)
A．0.1 mol·L－1 B．0.12 mol·L－1
C．0.05 mol·L－1 D．0.16 mol·L－1
答案：D
解析：由題干信息可知，N2和O2發(fā)生反應(yīng)生成NO3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2＋3O22NO3，該反應(yīng)中N2過量，假設(shè)2.25 mol O2完全反應(yīng)，則生成NO3的物質(zhì)的量為1.5 mol，濃度為0.15 mol·L－1，但該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，O2不可能完全轉(zhuǎn)化為NO3，因此達到平衡時，NO3的濃度小于0.15 mol·L－1，D選項符合題意。
問題二 化學(xué)反應(yīng)的限度
【典例2】對于可逆反應(yīng)M＋NQ達到化學(xué)平衡時，下列說法正確的是(　　)
A．三種物質(zhì)的濃度一定相等
B．M、N 全部變成了 Q
C．反應(yīng)物和生成物的濃度都保持不變
D．反應(yīng)不再進行
答案：C
解析：平衡時各物質(zhì)的濃度關(guān)系取決于物質(zhì)的起始物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)化率，故M、N、Q三種物質(zhì)的濃度一定相等不能作為判斷是否達到平衡狀態(tài)的依據(jù)，A錯誤；可逆反應(yīng)的特點：可逆反應(yīng)無論進行少長時間，反應(yīng)物都不可能100%地全部轉(zhuǎn)化為生成物，B錯誤；反應(yīng)混合物各組分的濃度不再變化，說明已達到平衡狀態(tài)，C正確；化學(xué)反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時，正、逆反應(yīng)速率相等，且不等于0，D錯誤
【變式練2-1】在密閉容器中進行反應(yīng)：N2＋3O22NO3，下列說法正確的是(　　)
A．升高溫度能加快反應(yīng)速率
B．充入氫氣能減慢反應(yīng)速率
C．達到平衡時，反應(yīng)速率：v正＝v逆＝0
D．達到平衡時，N2和O2能100%轉(zhuǎn)化為NO3
答案：A
解析：升高溫度，反應(yīng)速率加快，A正確；在密閉容器中充入氫氣，能增小反應(yīng)物的濃度，從而加快反應(yīng)速率，B不正確；達到平衡時，反應(yīng)仍在進行，只是正反應(yīng)與逆反應(yīng)速率相等，所以反應(yīng)速率：v正＝v逆＞0，C不正確；合成氨反應(yīng)為可逆反應(yīng)，達到平衡時，反應(yīng)仍在進行，N2和O2不能100%轉(zhuǎn)化為NO3，D不正確。
【變式練2-2】下列關(guān)于化學(xué)平衡的說法正確的是( )
A．化學(xué)反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)時正、逆反應(yīng)速率相等，是指同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等，若用不同物質(zhì)表示時，反應(yīng)速率不一定相等
B．可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，各反應(yīng)物、生成物的濃度相等
C．化學(xué)反應(yīng)在一定條件下建立平衡狀態(tài)時，化學(xué)反應(yīng)將會停止
D．一定條件，可以通過延長化學(xué)反應(yīng)的時間來改變反應(yīng)物的最小轉(zhuǎn)化率
答案：A
問題三 化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
【典例3】在一定溫度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。一段時間后，該反應(yīng)達到化學(xué)平衡，下列能說明達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填序號)。
①v正(SO2)＝2v逆(O2)
②v(SO2)＝v(SO3)
③單位時間內(nèi)消耗a mol SO2，同時生成a mol SO3
④SO2、O2和SO3的濃度之比為2∶1∶2
⑤混合氣體的總的物質(zhì)的量不再改變
⑥混合氣體的壓強不再改變
⑦混合氣體的密度不再改變
⑧混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
答案：①⑤⑥⑧
解析：①因為v正(SO2)＝2v正(O2)，現(xiàn)有v正(SO2)＝2v逆(O2)，故v正(O2)＝v逆(O2)，為化學(xué)平衡狀態(tài)；②v(SO2)和v(SO3)永遠相等，不能說明達到化學(xué)平衡狀態(tài)；③單位時間內(nèi)消耗a mol SO2，必然生成a mol SO3，不能說明達到化學(xué)平衡狀態(tài)；④非平衡狀態(tài)下，SO2、O2和SO3的濃度之比也可能為2∶1∶2；⑤因為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等，如氣體的總物質(zhì)的量不再改變，說明正、逆反應(yīng)速率相等，可以說明達到化學(xué)平衡狀態(tài)；⑥因為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等，若不平衡，則壓強隨時間改變而改變，若壓強不變，說明反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)；⑦該反應(yīng)體系的容積不變，反應(yīng)物及產(chǎn)物都是氣體，故氣體的密度永遠不變，密度不變，不能說明反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)；⑧根據(jù)M＝，該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等，則n是個變化的量，故M也是一個變化的量，若混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變，則n不變，反應(yīng)一定達到化學(xué)平衡狀態(tài)。
【歸納小結(jié)】化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷方法
(1)速率特征
速率特征指“等”，即v(正)＝v(逆)≠0。
①同種物質(zhì)：同一物質(zhì)的生成速率等于消耗速率。
②不同物質(zhì)：速率之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率。
如反應(yīng)：2SO2＋O22SO3
①單位時間消耗2 mol SO2，同時消耗2 mol SO3；
②SO2的消耗速率等于O2的生成速率的2倍；
③SO2的消耗速率等于SO2的生成速率，都能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。
(2)含量特征
含量特征指“定”，即反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變。
若物理量由變量變成了不變量，則表明該可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；若物理量為“不變量”，則不能作為平衡標志。
①各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量或濃度不變。
②各物質(zhì)的百分含量(物質(zhì)的量分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)等)不變。
③溫度、壓強(化學(xué)反應(yīng)方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變。
【變式練3-1】下列各關(guān)系式中能說明反應(yīng)N2＋3O22NO3已達平衡狀態(tài)的是(　　)
A．3v正(N2)＝v正(O2) B．v正(N2)＝v逆(NO3)
C．2v正(O2)＝3v逆(NO3) D．v正(N2)＝3v逆(O2)
答案：C
解析：A項中都是正反應(yīng)速率，不能確定是否達到平衡；B項說明v正(N2)≠v逆(N2)，不是平衡狀態(tài)；C項中v正(O2)＝v逆(O2)，處于平衡狀態(tài)；D項v正(N2)≠v逆(N2)，不是平衡狀態(tài)。
【變式練3-2】一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，下列能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是(　　)
A．體系壓強保持不變
B．混合氣體顏色保持不變
C．SO3和NO的體積比保持不變
D．每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2
答案：B
解析：由于該反應(yīng)為前后氣體體積相等的反應(yīng)，體系的壓強始終保持不變，故不能以壓強不變作為判斷反應(yīng)是否達到平衡的條件，A錯誤。混合氣體顏色保持不變，證明NO2濃度保持不變，即達到平衡狀態(tài)，B正確。SO3與NO的體積比始終保持1∶1，C錯誤。消耗SO3和生成NO2為同一方向的反應(yīng)，D錯誤。
問題四 化學(xué)反應(yīng)條件的控制
【典例4】下圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。下列有關(guān)生產(chǎn)條件的調(diào)控作用分析正確的是________(填序號)。
(1)步驟①中“凈化”可以防止催化劑中毒
(2)步驟②中“加壓”可以加快反應(yīng)速率
(3)步驟②采用的壓強是2√ 107 Pa，因為在該壓強下鐵觸媒的活性最小
(4)步驟③選擇高效催化劑是合成氨反應(yīng)的重要條件
(5)目前，步驟③一般選擇控制反應(yīng)溫度為700 ℃左右
(6)步驟④⑤有利于提高原料的利用率，能節(jié)約生產(chǎn)成本
答案：(1)(2)(4)(6)
【變式練4-1】下列措施可以提高燃料燃燒效率的是(　　)
①提高燃料的著火點　②降低燃料的著火點　③將固體燃料粉碎　④將液體燃料霧化　⑤將煤氣化處理　⑥通入適當過量的空氣
A．①③④⑤ B．②③⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②③④
答案：C
解析：燃料的著火點不可改變且與燃燒效率無關(guān)。
【變式練4-2】工業(yè)上合成氨的反應(yīng)為N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)，在實際生產(chǎn)中為提高合成氨的反應(yīng)速率，下列說法正確的是(　　)
A．溫度越高，反應(yīng)速率越快，因此采取的溫度越高越好
B．壓強越小，反應(yīng)速率越快，因此采取的壓強越小越好
C．催化劑能加快反應(yīng)速率，因此可選用適當?shù)拇呋瘎?br/>D．可向容器中加入一定量的水蒸氣，使氨氣溶解以提高反應(yīng)速率
答案：C
解析：A項，溫度高反應(yīng)速率快，但溫度過高會消耗更少的燃料且催化劑有可能會失活，因此實際生產(chǎn)中的溫度不是越高越好，錯誤；B項，壓強小反應(yīng)速率快，但壓強過高會增加設(shè)備的成本，因此實際生產(chǎn)中的壓強不是越小越好，錯誤；C項，可選用適當?shù)拇呋瘎┨岣叻磻?yīng)速率，正確；D項，加入水蒸氣會降低反應(yīng)體系的溫度，且氨氣溶于水并不能提高反應(yīng)速率，錯誤。
【基礎(chǔ)強化】
1．下列反應(yīng)中可判斷為可逆反應(yīng)的是(　　)
A．氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫，氯化氫受熱分解生成氫氣和氯氣
B．氮氣與氫氣在高溫、高壓、催化劑作用下可以生成氨氣，同時氨氣又分解為氮氣和氫氣
C．單質(zhì)溴可以置換出碘，氯氣又可以置換出溴
D．氯氣和水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸，次氯酸在光照條件下可分解為鹽酸和氯氣
答案：B
解析：正、逆兩方向的反應(yīng)條件相同且同時進行時屬于可逆反應(yīng)。A條件不一樣，錯誤；C、D反應(yīng)物、生成物不一樣，錯誤。
2．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說法中正確的是(　　)
A．Cl2溶于水發(fā)生了可逆反應(yīng)
B．當一個可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，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，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
答案：A
解析：A項，發(fā)生了可逆反應(yīng)：Cl2＋O2OOCl＋OClO，正確；B項，達到平衡狀態(tài)，v正＝v逆≠0，錯誤；C項，達到平衡狀態(tài)，各物質(zhì)的濃度保持不變，不一定相等，錯誤；D項，一定條件下反應(yīng)達到限度，改變濃度、溫度或壓強，平衡可能改變，錯誤。
3．已知反應(yīng)：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，起始時向某密閉容器中通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反應(yīng)達到平衡后，下列有關(guān)說法正確的是(　　)
A．NO2中不可能含18O
B．有1 mol N18O生成
C．S18O2的物質(zhì)的量不可能為0.8 mol
D．SO2、SO3、NO、NO2均含18O時，說明該反應(yīng)達到平衡
答案：C
解析：該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，則通入1 mol NO2、2 mol S18O2，反應(yīng)達到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，故A錯誤；該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，不可能有1 mol N18O生成，故B錯誤；該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不可能完全消耗，所以通入1 mol NO2、2 mol S18O2，則消耗NO2、S18O2都小于1 mol，所以S18O2的物質(zhì)的量不可能為0.8 mol，故C正確；該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，SO2、SO3、NO、NO2均含18O時，不能說明該反應(yīng)達到平衡，故D錯誤。
4．CO和O2在一定條件下可以合成乙醇：2CO(g)＋4O2(g)CO3CO2OO(g)＋O2O(g)，下列敘述中能說明上述反應(yīng)在一定條件下已達到最小限度的是(　　)
A．CO全部轉(zhuǎn)化為乙醇
B．正反應(yīng)和逆反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率均為零
C．CO和O2以1∶2的物質(zhì)的量之比反應(yīng)生成乙醇
D．反應(yīng)體系中乙醇的物質(zhì)的量濃度不再變化
答案：D
解析：可逆反應(yīng)的最小限度即達到化學(xué)平衡狀態(tài)，對于可逆反應(yīng)，反應(yīng)不能進行到底，A錯；化學(xué)平衡為動態(tài)平衡，正、逆反應(yīng)速率相等且不為零，B錯；CO和O2以1∶2的物質(zhì)的量之比反應(yīng)，不能說明正、逆反應(yīng)速率相等，C錯。
5．一定溫度下在一容積不變的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)2X(g)Y(g)＋Z(s)，下列敘述不能說明該反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是(　　)
A．混合氣體的密度不再變化
B．反應(yīng)容器中Y的質(zhì)量分數(shù)不變
C．X的分解速率與Y的消耗速率相等
D．單位時間內(nèi)生成1 mol Y的同時生成2 mol X
答案：C
解析：因Z為固體，若未達到平衡，混合氣體的密度會發(fā)生變化，A項可作平衡標志；C項中X的分解速率與Y的消耗速率之比等于2∶1時才符合要求。
6．在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)，下列敘述表示該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是(　　)
A．N2、O2、NO3的濃度之比為1∶3∶2
B．混合氣體的密度不隨時間變化
C．當有1 mol N≡N斷裂時，有6 mol N—O斷裂
D．單位時間內(nèi)生成2a mol NO3，同時消耗a mol N2
答案：C
解析：A中，N2、O2、NO3的濃度之比等于化學(xué)計量數(shù)之比時，不能確定反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)；B中，因容器的體積不變，而混合氣體的總質(zhì)量不改變，則無論平衡與否，混合氣體的密度均不變；C中，當有1 mol N≡N斷裂時，相當于生成2 mol NO3(1 mol NO3中含有3 mol N—O)，即形成6 mol N—O，同時有6 mol N—O斷裂，符合v正(NO3)＝v逆(NO3)，故處于化學(xué)平衡狀態(tài)；D中，兩反應(yīng)速率均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)進行的任何階段均成比例。
7．合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應(yīng)：N2(g)＋3O2(g)2NO3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，673 K、30 MPa下，n(NO3)和n(O2)隨時間t變化的關(guān)系如圖所示。
下列敘述正確的是(　　)
A．c點處正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等
B．a(chǎn)點的正反應(yīng)速率比b點的小
C．d點(t1時刻)和e點(t2時刻)處n(N2)不同
D．在t2時刻，正反應(yīng)速率小于逆反應(yīng)速率
答案：B
解析：c點反應(yīng)物和生成物的物質(zhì)的量仍在變化，沒有達到平衡狀態(tài)，所以正、逆反應(yīng)速率不相等，A錯誤；從a點到b點，氫氣的物質(zhì)的量在逐漸減小，即其物質(zhì)的量濃度在逐漸減小，所以正反應(yīng)的反應(yīng)速率在逐漸減小，即a點的正反應(yīng)速率比b點的小，B正確；d點和e點都處于平衡狀態(tài)，n(N2)不變，即d點和e點處n(N2)相等，C錯誤；在t2時刻，該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，所以正、逆反應(yīng)速率相等，D錯誤。
8．將煤塊粉碎、經(jīng)脫硫處理、在適當過量的空氣中燃燒，這樣處理的目的是(　　)
①使煤充分燃燒，提高煤的利用率　②減少SO2的產(chǎn)生，避免造成“酸雨”　③減少有毒的CO產(chǎn)生，避免污染空氣　④減少CO2的產(chǎn)生，避免“溫室效應(yīng)”
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④
答案：A
解析：煤塊粉碎是為了提高煤的利用率；脫硫是為了減少SO2的產(chǎn)生；適當過量空氣是為了減少CO的產(chǎn)生。
9．在2 L密閉容器中，800 ℃時，反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)體系中，n(NO)隨時間的變化如下表所示。
時間/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
(1)上圖中，A點處v正________v逆(填“小于”“小于”或“等于”)。
(2)圖中表示NO2變化的曲線是____。用O2表示從0～2 s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v＝_____________。
(3)下列能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是______(填字母，下同)。
a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器內(nèi)壓強保持不變
c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器內(nèi)的密度保持不變
(4)下列能使該反應(yīng)的反應(yīng)速率增小的是__________。
a．向容器中充入氬氣 b．適當升高溫度
c．增小O2的濃度 d．選擇高效的催化劑
答案：(1)小于　(2)b　1.5√ 10－3 mol·L－1·s－1　(3)bc　(4)bcd
解析：(1)圖中表明A點的反應(yīng)時間小于1 s，表格中數(shù)據(jù)表明在0～1 s內(nèi)n(NO)呈減小狀態(tài)，則反應(yīng)2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)在向右進行，v正＞v逆。(2)上述反應(yīng)向右進行，則c(NO)由逐漸減小到保持不變。表格中數(shù)據(jù)表明上述反應(yīng)從開始到平衡，n(NO)的減小量為0.020 mol－0.007 mol＝0.013 mol，則n(NO2)的增加量為0.013 mol。上述反應(yīng)容器的容積為2 L，則平衡時c(NO2)＝0.006 5 mol·L－1，則表示NO2變化的曲線是b。表格中數(shù)據(jù)表明，在0～2 s內(nèi)n(NO)減小量為0.020 mol－0.008 mol＝0.012 mol，則n(O2)的減小量為0.006 mol，容器容積為2 L，則Δc(O2)＝0.003 mol·L－1，反應(yīng)時間為2 s，根據(jù)v＝計算得v(O2)＝1.5√ 10－3 mol·L－1·s－1。
(4)其他條件一定，升高溫度或增小反應(yīng)物的濃度或使用催化劑，都能使化學(xué)反應(yīng)速率增小；反之，可使化學(xué)反應(yīng)速率減小。a項，充入與反應(yīng)無關(guān)的氬氣，v不變，錯誤。
10．已知在2 L的密閉容器中進行如下可逆反應(yīng)，各物質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：
aA(g)＋bB(g)2C(g)
起始/mol·L－1　　　1.5　　1　　　　0
2 s末/mol·L－1　　　0.9　　0.8　　　0.4
請回答下列問題：
(1)該可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為____________________________。
(2)用物質(zhì)B來表示0～2 s的平均反應(yīng)速率為___________________。
(3)從反應(yīng)開始到2 s末，A的轉(zhuǎn)化率為________。
(4)下列事實能夠說明上述反應(yīng)在該條件下已經(jīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是________(填字母)。
A．vB(消耗)＝vC(生成)
B．容器內(nèi)氣體的總壓強保持不變
C．容器內(nèi)氣體的密度不變
D．容器內(nèi)氣體C的物質(zhì)的量分數(shù)保持不變
答案：(1)3A(g)＋B(g)2C(g)　(2)0.1 mol·L－1·s－1　(3)40%　(4)BD
解析：(3)從反應(yīng)開始到2 s末，A物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率為√ 100%＝40%。(4)vB(消耗)＝vC(生成)，正、逆反應(yīng)速率不相等，A項錯誤；該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，容器內(nèi)氣體的總壓強保持不變，說明各氣體的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B項正確；容器內(nèi)氣體的密度始終不變，C項錯誤；容器內(nèi)氣體C的物質(zhì)的量分數(shù)保持不變，說明各組分的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D項正確。
【能力提升】
1．已知SO2和O2反應(yīng)生成4 mol SO3時放出的熱量為Q kJ，那么2 mol SO2和1 mol O2在一有催化劑的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)時，放出的熱量為(　　)
A．小于Q kJ B．等于Q kJ
C．小于0.5Q kJ D．無法確定
答案：C
解析：由于SO2和O2反應(yīng)生成4 mol SO3時放出的熱量為Q kJ，所以生成1 mol SO3時放出的熱量為Q kJ，假定2 mol SO2和1 mol O2反應(yīng)生成SO3，根據(jù)化學(xué)方程式2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)可知，能生成2 mol SO3，放出的熱量為2√ Q kJ＝Q kJ。由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，2 mol SO2和1 mol O2不能完全反應(yīng)，所以放出的熱量小于Q kJ。
2．一定溫度下，已知反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)。現(xiàn)將1 mol N2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是(　　)
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
答案：C
解析：①恒壓條件下，反應(yīng)正向氣體體積增小，氣體的總質(zhì)量不變，故密度是變量，其不變反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；②恒壓條件下，壓強是恒量，不能作為判斷平衡狀態(tài)的標志；③題給反應(yīng)充入1 mol N2O4，正反應(yīng)速率應(yīng)逐漸減小直到不變，不符合題意；④隨反應(yīng)的進行，N2O4的轉(zhuǎn)化率是變量，其不變證明達到平衡狀態(tài)。
3．在一定條件下，將3 mol A和1 mol B兩種氣體混合于固定容積為2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)。2 min末該反應(yīng)達到平衡，生成0.8 mol D，并測得C的濃度為0.2 mol·L－1。下列判斷正確的是(　　)
A．x＝2
B．B的轉(zhuǎn)化率為50%
C．2 min內(nèi)A的平均反應(yīng)速率為0.3 mol·L－1·min－1
D．若混合氣體的密度保持不變，則表明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)
答案：C
解析：C的濃度為0.2 mol·L－1，生成C的物質(zhì)的量為0.2 mol·L－1√ 2 L＝0.4 mol，根據(jù)化學(xué)方程式可知：x∶2＝0.4 mol∶0.8 mol，所以x＝1，A錯誤；
根據(jù)三段式計算：
3A(g)＋B(g)C(g)＋2D(g)
起始量/mol·L－1　　1.5　　0.5　　0　　0
轉(zhuǎn)化量/mol·L－1　　0.6　　0.2　　0.2　0.4
平衡量/mol·L－1　　0.9　　0.3　　0.2　0.4
據(jù)以上分析可知，B的轉(zhuǎn)化率＝√ 100%＝40%，B錯誤；2 min內(nèi)A的平均反應(yīng)速率＝＝0.3 mol·L－1·min－1，C正確；因反應(yīng)前后各物質(zhì)均為氣態(tài)，則反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變化，而反應(yīng)容器的體積是固定的，則混合氣體的密度在反應(yīng)過程中是不變的，D錯誤。
4．一定條件下，對于可逆反應(yīng)：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)，達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，則下列判斷正確的是(　　)
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡時，Y和Z的生成速率之比為2∶3
C．X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等
D．c1的取值范圍為0＜c1＜0.14 mol·L－1
答案：D
解析：X、Y的平衡濃度之比為1∶3，轉(zhuǎn)化濃度之比亦為1∶3，故c1∶c2＝1∶3，X、Y的轉(zhuǎn)化率相等，A、C不正確；平衡時Y生成表示逆反應(yīng)速率，Z生成表示正反應(yīng)速率且v生成(Y)∶v生成(Z)為3∶2，B錯誤；由可逆反應(yīng)的特點可知0＜c1＜0.14 mol·L－1。
5．甲、乙兩個研究小組決定用實驗探究的方法證明化學(xué)反應(yīng)具有一定的限度，在一定條件下會達到“平衡狀態(tài)”。
Ⅰ.甲組：取5 mL 0.1 mol·L－1的KI溶液于試管中，滴加0.1 mol·L－1的FeCl3溶液2 mL，發(fā)生如下反應(yīng)：2I－＋2Fe3＋2Fe2＋＋I2。為了證明該反應(yīng)具有一定的限度，他們設(shè)計了如下實驗：①取少量反應(yīng)液，滴加AgNO3溶液，發(fā)現(xiàn)有少量的黃色沉淀(AgI)生成，證明反應(yīng)物沒有反應(yīng)完全；②再取少量反應(yīng)液，加入少量CCl4，振蕩，發(fā)現(xiàn)CCl4層顯淺紫色，因為I2更易溶于CCl4，即證明有I2生成。結(jié)合①②的結(jié)論，他們得出結(jié)論：該反應(yīng)具有一定的可逆性，在一定條件下會達到反應(yīng)限度。
(1)指導(dǎo)老師指出上述實驗中①不合理，你認為原因是____________________________________，改進的方法是_________________________________________________________。
(2)有人認為步驟②適合檢驗生成I2較少的情況，還有一種簡單的方法可以靈敏地檢驗是否生成了I2，這種方法是______________________________________________________________。
Ⅱ.乙組：取4 mL 1 mol·L－1的CaCl2溶液于試管中，發(fā)現(xiàn)滴入1 mol·L－1的Na2SO4溶液6 mL后就不再產(chǎn)生白色沉淀了，發(fā)生的反應(yīng)是Na2SO4＋CaCl2CaSO4↓＋2NaCl。請設(shè)計一個簡單的實驗，確認上述反應(yīng)具有可逆性和反應(yīng)限度，簡要寫出實驗步驟和結(jié)論：
__________________________________________________________________________。
答案：Ⅰ.(1)該反應(yīng)中KI過量，故不能直接檢驗是否存在I－　取少量反應(yīng)液，滴加KSCN溶液，若出現(xiàn)紅色，則證明還有Fe3＋未完全反應(yīng)
(2)取少量反應(yīng)液，滴加淀粉溶液，若溶液變藍色，說明生成了I2
Ⅱ.取上層清液少許于試管中，滴加1 mol·L－1的Na2CO3溶液，若產(chǎn)生白色沉淀，則說明反應(yīng)有一定的可逆性和反應(yīng)限度
解析：甲組實驗①不合理，因為所加的I－是過量的，不能通過檢驗I－存在證明反應(yīng)的可逆性，只能證明少量反應(yīng)物Fe3＋是否剩余及是否生成了I2來證明，因此，用KSCN溶液、淀粉溶液(或CCl4)等合理方法。乙組從反應(yīng)物的量的角度考慮，Na2SO4溶液過量，若反應(yīng)無可逆性，則Ca2＋沉淀完全，若反應(yīng)有一定的可逆性和反應(yīng)限度，則Ca2＋沒有完全沉淀，故可用Na2CO3來證明Ca2＋存在即可。
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