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課時2　化學反應的限度和反應條件的控制
一、可逆反應
可逆反應是指在相同條件下,同時向正向(反應物→生成物)、逆向(生成物→反應物)兩個方向都能進行的反應。
所有化學反應都有一定的可逆性,只是可逆的程度差異很大。例如,
Ag++Cl-===AgCl↓,AgCl在溶液中仍有微量的電離:AgCl===Ag++Cl-,但我們習慣上將其視作“不可逆”。我們一般所說的可逆反應是指具有顯著可逆性的反應。
二、化學平衡狀態
1　化學平衡狀態的形成
對于一定條件下的可逆反應,開始時由于反應物的濃度最大,正向反應的速率也就最大。隨著反應的進行,反應物的濃度逐漸減小,正向反應的速率也會逐漸減小。相反,由于生成物的濃度逐漸增大,逆向反應的速率也逐漸變大。當正向反應速率與逆向反應速率相等時,反應物與生成物的濃度便不再改變(如圖所示),我們就說這一反應達到了“限度”。這種化學反應狀態常被稱為化學平衡狀態,簡稱化學平衡。
當可逆反應達到限度(即化學平衡)時,無論是正向反應還是逆向反應都還在進行著,但反應物和生成物的濃度保持不變。因而化學平衡是一種動態平衡。
2　化學平衡的特征
(1)逆:化學平衡狀態只存在于可逆反應中。
(2)動:v(正)=v(逆)≠0。
(3)等:v(正)=v(逆)。
(4)定:可逆反應達到平衡時,由于單位時間內同一種物質的消耗速率和生成速率相等,所以各組分的物質的量、物質的量濃度及各組分的含量均保持不變。
(5)變:化學平衡是在一定條件下建立的,平衡是相對的、暫時的,當改變影響化學平衡的外界條件時,原化學平衡就會被破壞,在新的條件下會建立新的平衡,即化學平衡發生移動。
三、化學反應條件的控制
在生產和生活中,人們希望促進有利的化學反應(提高反應速率,提高反應物的轉化率),抑制有害的化學反應(降低反應速率,控制副反應的發生,減少甚至消除有害物質的產生)。
在化工生產中,控制反應條件主要是考慮成本和實際的可能性。例如,合成氨的生產在較低的溫度上產率較高,但反應速率低,壓強越大氨的產率越高,但壓強大對動力和生產設備要求高。
例題1　化學反應處于平衡狀態時,下列說法正確的是 (　　)
A.反應不再進行
B.反應物濃度等于生成物濃度
C.反應物質量等于生成物質量
D.各組分濃度不再隨時間而變化
【解析】平衡狀態是動態平衡,v(正)=v(逆)≠0,故A錯誤;反應物和生成物濃度相同與變化量和起始量有關,與平衡無關,不能說明反應達到平衡,故B錯誤;化學反應遵循質量守恒定律,過程中和平衡狀態下都有質量守恒定律,故C錯誤;各組分濃度不再隨時間而變化,是達到化學平衡的標志,故D正確。
【答案】D
例題2　下列關于提高燃料燃燒效率的說法不正確的是 (　　)
A.通入空氣量越多越好
B.應通入適量空氣
C.固體燃料燃燒前要粉碎
D.液體燃料燃燒時可以以霧狀噴出
【解析】選項A錯誤,選項B正確,空氣的量應該是充足的,但過多會降低熱效應,熱量會散失;對于固體燃料,為了充分燃燒,往往要先粉碎,選項C正確;為了增大接觸面積,液體燃料燃燒時可以以霧狀噴出,使其充分燃燒,選項D正確。
【答案】A
例題3　一定條件下,反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的正反應速率(v正)和逆反應速率(v逆)隨反應時間(t)變化的曲線如圖所示。其中,處于化學平衡狀態的時刻是(　　)
A.t1　　　B.t2　　　C.t3　　　D.t4
【解析】平衡狀態:v(正)=v(逆)≠0,各組分濃度不再隨時間而變化,故D符合題意。
【答案】D
例題4　一定條件下,恒容密閉容器中發生可逆反應:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。以下說法正確的是 (　　)
A.N2和H2可完全轉化為NH3
B.平衡時,正、逆反應速率相等
C.充入NH3,正、逆反應速率都減小
D.平衡時,N2、H2和NH3的濃度一定相等
【解析】平衡狀態:v(正)=v(逆)≠0,B正確;可逆反應達到平衡時反應物與生成物共存,N2和H2不可能完全轉化為NH3,A不正確;充入NH3,NH3濃度增大,逆反應速率增大,正反應速率隨之增大,C錯誤;平衡時,各組分濃度不再隨時間而變化,但不一定相等,D錯誤。
【答案】B
例題5　設v(正)和v(逆)分別表示可逆反應的正反應速率和逆反應速率。在一定溫度下可逆反應N2+3H2 2NH3達到平衡時,下列說法正確的是 (　　)
A.各物質的量保持不變 B.各物質的量繼續改變
C.v(逆)=v(正),正、逆反應停止 D.N2、H2、NH3的速率相等
【解析】 達到平衡時正、逆反應速率相等,且不等于零,各物質的量不變,所以A正確,B錯誤;達到平衡時v正=v逆≠0,反應不會停止,C不正確;用不同物質表示的速率數值之比應等于化學計量數之比,不相等,D不正確。
【答案】A
- 4 -課時2　化學反應的限度和反應條件的控制
一、可逆反應
可逆反應是指在相同條件下,同時向正向( 物→ 物)、逆向( 物→ 物)兩個方向都能進行的反應。
所有化學反應都有一定的可逆性,只是可逆的程度差異很大。例如,
Ag++Cl-===AgCl↓,AgCl在溶液中仍有微量的電離:AgCl===Ag++Cl-,但我們習慣上將其視作“不可逆”。我們一般所說的可逆反應是指具有顯著可逆性的反應。
二、化學平衡狀態
1　化學平衡狀態的形成
對于一定條件下的可逆反應,開始時由于反應物的濃度最 ,正向反應的速率也就最 。隨著反應的進行,反應物的濃度逐漸 ,正向反應的速率也會逐漸 。相反,由于生成物的濃度逐漸 ,逆向反應的速率也逐漸 。當正向反應速率與逆向反應速率 時,反應物與生成物的濃度便不再 (如圖所示),我們就說這一反應達到了“限度”。這種化學反應狀態常被稱為化學平衡狀態,簡稱化學平衡。
當可逆反應達到限度(即化學平衡)時,無論是正向反應還是逆向反應都還在進行著,但反應物和生成物的濃度保持不變。因而化學平衡是一種 態平衡。
2　化學平衡的特征
(1)逆:化學平衡狀態只存在于 反應中。
(2)動:v(正)=v(逆)≠0。
(3)等:v(正)=v(逆)。
(4)定:可逆反應達到平衡時,由于單位時間內同一種物質的消耗速率和生成速率相等,所以各組分的物質的量、物質的量濃度及各組分的含量均 。
(5)變:化學平衡是在一定條件下建立的,平衡是相對的、暫時的,當改變影響化學平衡的外界條件時,原化學平衡就會被破壞,在新的條件下會建立新的平衡,即化學平衡發生移動。
三、化學反應條件的控制
在生產和生活中,人們希望促進有利的化學反應( 反應速率,提高反應物的轉化率),抑制有害的化學反應( 反應速率,控制副反應的發生,減少甚至消除有害物質的產生)。
在化工生產中,控制反應條件主要是考慮成本和實際的可能性。例如,合成氨的生產在較低的溫度上產率較高,但反應速率 ,壓強越大氨的產率越高,但壓強大對動力和生產設備要求 。
例題1　化學反應處于平衡狀態時,下列說法正確的是 (　　)
A.反應不再進行
B.反應物濃度等于生成物濃度
C.反應物質量等于生成物質量
D.各組分濃度不再隨時間而變化
例題2　下列關于提高燃料燃燒效率的說法不正確的是 (　　)
A.通入空氣量越多越好
B.應通入適量空氣
C.固體燃料燃燒前要粉碎
D.液體燃料燃燒時可以以霧狀噴出
例題3　一定條件下,反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的正反應速率(v正)和逆反應速率(v逆)隨反應時間(t)變化的曲線如圖所示。其中,處于化學平衡狀態的時刻是(　　)
A.t1　　　B.t2　　　C.t3　　　D.t4
例題4　一定條件下,恒容密閉容器中發生可逆反應:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。以下說法正確的是 (　　)
A.N2和H2可完全轉化為NH3
B.平衡時,正、逆反應速率相等
C.充入NH3,正、逆反應速率都減小
D.平衡時,N2、H2和NH3的濃度一定相等
例題5　設v(正)和v(逆)分別表示可逆反應的正反應速率和逆反應速率。在一定溫度下可逆反應N2+3H2 2NH3達到平衡時,下列說法正確的是 (　　)
A.各物質的量保持不變 B.各物質的量繼續改變
C.v(逆)=v(正),正、逆反應停止 D.N2、H2、NH3的速率相等
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