資源簡介

(共63張PPT)
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第2章　化學鍵　化學反應規律
第3節　化學反應的快慢和限度
第2課時　化學反應的限度
核心素養 學業要求
發展對化學變化的微觀認識，認識化學反應是有一定限度的，培養變化觀念與平衡思想。 1.了解可逆反應的含義，知道可逆反應在一定條件下能達到化學平衡。
2.理解化學平衡的特征與標志，能夠判斷平衡狀態。
3.通過探究溫度對2NO2(g) N2O4(g)的化學平衡的影響，理解化學平衡的移動及條件對化學平衡的影響。
學生自主學習
01
課時作業
03
目錄
CONTENTS
課堂互動探究
02
學生自主學習
1.可逆反應
相同條件
正、逆
不可能
兩個方向
一個對象 一個條件 一個相等 一個不變
____________ 一定條件 ___________________________相等 ______________________不再隨時間的延長而發生變化
2.化學平衡狀態
(1)化學平衡狀態的“四個一”
可逆反應
正反應速率和逆反應速率
反應物和生成物的濃度
(2)特征
①化學平衡是一種_______平衡，即在平衡狀態時化學反應仍在進行，但反應混合物的組成保持不變。
②當外界條件改變時，原化學平衡狀態_________，在新的條件下會達到________________。
③化學平衡狀態通常會受到__________________等因素的影響，了解并調控化學平衡對于化工生產來說具有十分重要的意義。
動態
被破壞
新的平衡狀態
濃度、溫度、壓強
1.判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)對任何化學反應，只要一種反應物過量，就可以將另一種反應物完全轉化為生成物。(　　)
(2)將2 mol SO2和1 mol O2在一定條件下充分反應，反應后體系中只存在2 mol SO3。(　　)
(3)可逆反應達到平衡時，各組分的濃度都相同。(　　)
(4)可逆反應達到平衡時，反應就停止了。(　　)
×
×
×
×
(5)在一定條件下，當反應2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)達到平衡時，反應混合物中SO2、O2、SO3的物質的量之比一定為2∶1∶2。(　　)
(6)當一個可逆反應達到化學平衡狀態，其根本原因是v正＝v逆。(　　)
(7)一定條件下發生的可逆反應，當各物質的物質的量或物質的量分數不再變化時，該可逆反應一定達到了化學平衡狀態。(　　)
√
×
√
3.反應H2(g)＋I2(g) 2HI(g)為可逆反應，在一定條件下，向密閉容器中充入1 mol H2和3 mol的I2蒸氣，充分反應后，該容器內(　　)
A.1 mol H2已耗盡 B.3 mol I2已耗盡
C.HI的物質的量為2 mol D.HI的物質的量少于2 mol
4.哈伯因發明了由氮氣和氫氣合成氨氣的方法而獲得1918年諾貝爾化學獎。現向一密閉容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定條件下使該反應發生。下列說法正確的是(　　)
A.達到化學平衡時，N2將完全轉化為NH3
B.達到化學平衡時，N2、H2和NH3的物質的量濃度相等
C.達到化學平衡時，正反應和逆反應的速率都為0
D.達到化學平衡時，3v正(N2)＝v逆(H2)
解析　當1 mol N≡N鍵斷裂的同時，必然有3 mol H—H鍵斷裂，而現在有3 mol H—H鍵形成，故H—H鍵斷裂和形成的量相等，則H2的物質的量不改變，一定為平衡狀態，故A正確。
課堂互動探究
探究一　化學反應的限度
1.可逆反應的特點
2.化學平衡
(1)化學平衡的建立
用圖表示如下：
(2)化學平衡的特征
1.下列關于化學平衡的說法中，不正確的是(　　)
A.當可逆反應達到平衡時，正、逆反應速率都為零
B.當可逆反應達到化學平衡時，正、逆反應速率一定相等
C.當可逆反應達到化學平衡后，改變某些條件可以使平衡破壞
D.當可逆反應達到平衡時，正、逆反應都還在進行，各物質的濃度不再改變
2.在一密閉容器中進行反應2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，已知反應過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.6 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.6 mol·L－1，當反應至正、逆反應速率相等時，可能存在的狀態是(　　)
A.SO2為1.2 mol·L－1、O2為0.6 mol·L－1
B.SO2為0.75 mol·L－1
C.SO2、SO3均為0.45 mol·L－1
D.SO3為1.2 mol·L－1
解析　由題意可知若SO3全部轉化為SO2和O2，則SO2、O2的濃度分別為1.2 mol·L－1、0.6 mol·L－1；而若SO2和O2全部化合成SO3，則SO3的濃度為1.2 mol·L－1。因為該反應是可逆反應，三種物質必須同時存在(即可逆反應中的物質均不可能100%轉化)，因此，體系中SO3、SO2、O2的濃度范圍分別是0～1.2 mol·L－1、0～1.2 mol·L－1、0～0.6 mol·L－1，很顯然，A、D是不可能的；根據硫原子守恒，C項表示SO2和SO3同時消耗而減少，這是絕對不可能的。
(1)對化學平衡狀態的判斷，從不同角度出發可以得到多種判斷依據，如物質的量、濃度、壓強、體積分數、溫度、密度、 、顏色等，但最終都體現v正＝v逆，各組分濃度保持不變。
(2)若一定條件下的可逆反應在建立平衡的過程中，某物理量(如總體積、總壓強、總物質的量、體系的密度、混合氣體的平均相對分子質量等)是一個變量，當該變量不再變化時，說明可逆反應已經達到平衡狀態。簡而言之，變量不變，建立平衡。
探究二　化學平衡的移動
1.化學平衡移動的含義
對于一個化學平衡，當條件改變時，原來的化學平衡被破壞，并在新的條件下建立起新的化學平衡，這種化學平衡的變化叫作化學平衡的移動。化學平衡的移動也就是可逆反應進行的限度發生了變化。
2.影響化學平衡移動的因素
大量的科學實驗證明，化學平衡的移動通常受到溫度、反應物濃度、氣體壓強等因素的影響。
(1)溫度：其他條件不變時，升高溫度平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，平衡向放熱反應方向移動。
(2)濃度：其他條件不變時，增大反應物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應方向移動；減小反應物濃度或增大生成物濃度，平衡向逆反應方向移動。
(3)壓強：其他條件不變時，增大壓強，平衡向氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，平衡向氣體體積增大的方向移動。對反應前后氣體體積不變的反應，壓強改變，v(正)、v(逆)改變的程度相同，平衡不移動。
(4)催化劑：催化劑能夠同等程度地改變v(正)和v(逆)，所以催化劑不能使化學平衡發生移動。
化學平衡移動的實質及研究化學平衡移動的意義
(1)化學平衡移動過程可表示為
由于化學反應中的固體和純液體物質的量的改變都不能改變反應速率，催化劑能同等程度地改變可逆反應的正、逆反應的速率，因此，改變化學平衡體系中固體或純液體物質的量及催化劑使用與否，都不影響化學平衡狀態。
3.引起化學平衡移動的根本原因是(　　)
A.濃度的改變 B.壓強的改變
C.使用了催化劑 D.正、逆反應速率的改變程度不同
化學平衡移動的本質是不同程度地改變了v正和v逆，只有條件改變后v正≠v逆，平衡才發生移動。
(1)v正>v逆 平衡正向移動。
(2)v正(3)v正、v逆同時改變，若v正＝v逆 平衡不移動。
本課小結
課時作業
一、選擇題(每小題只有1個選項符合題意)
1.下列對于可逆反應的理解不正確的是(　　)
A.可逆反應是指既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應
B.可逆反應的反應物與生成物之間只能用可逆號，而不能用等號
C.可逆反應的正反應和逆反應條件完全相同
D.可逆反應中，反應物不能全部轉化為生成物
解析　可逆反應向正反應方向和逆反應方向進行時，必須在相同的條件下，A錯誤。
2.下列反應不屬于可逆反應的是(　　)
A.Cl2溶解于水
B.氨氣溶解于水
C.工業合成氨
D.水電解生成H2和O2與H2在O2中燃燒生成H2O
解析　D項中氫氣與氧氣反應需要點燃，水分解需要通電，反應條件不同，不是可逆反應。
3.已知SO2和O2反應生成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生反應時，放出的熱量為(　　)
A.大于Q kJ B.等于Q kJ
C.小于0.5Q kJ D.無法確定
解析　加壓時(體積變小)，正、逆反應速率都增大，平衡逆向移動；保持體積不變，加入N2O4，正反應速率增大，平衡正向移動，NO2濃度增大，平衡時顏色變深；體積不變，升高溫度，平衡正向移動，NO2濃度增大，平衡時顏色變深。
解析　反應正向進行過程中，X、Y均為反應物，單位時間內消耗X和Y的物質的量之比始終為1∶2，不能作為反應達到平衡狀態的標志；由于該可逆反應為反應前后氣體體積(或物質的量)不變的反應，故容器內壓強(或氣體物質的量)不變不能作為反應達到平衡狀態的標志；反應物或生成物的物質的量不變是判斷反應達到平衡狀態的標志。
解析　反應前后氣體的物質的量發生變化，容器中壓強不變，說明反應達到平衡狀態；該反應中有固體參加，混合氣體質量不再發生變化，說明反應達到平衡狀態；反應中物質的物質的量之比等于對應的化學計量數之比不能說明反應達到平衡狀態；生成n mol CO的同時生成n mol H2O(g)，正逆反應速率相等，說明反應達到平衡狀態。
7.在一定溫度下，將一定量的氣體通入體積為2 L的密閉容器中發生反應，有關物質X、Y、Z的物質的量的變化如圖所示。則下列有關推斷正確的是(　　)
A.該反應的化學方程式為3Z===3X＋2Y
B.t0時，X、Y、Z的質量不再改變
C.t0時，Z的濃度為1.2 mol/L
D.t0時，反應停止，反應速率為零
8.某同學為探究FeCl3與KI反應是否存在反應限度，設計了如下實驗方案(FeCl3溶液、KI溶液濃度均為0.1 mol·L－1)，最合理的方案是(　　)
A.方案1
B.方案2
C.方案3
D.方案4
解析　KI溶液和FeCl3溶液發生氧化還原反應生成Fe2＋和I2，反應的離子方程式為2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，Fe3＋少量時，向反應后的溶液中加入CCl4，若下層呈紫紅色，則說明生成碘，取少量上層清液向其中滴加KSCN溶液，溶液顯血紅色，說明Fe3＋沒有反應完，則反應存在限度，故方案4合理。
解析　A項，升溫時正、逆反應速率均增大，錯誤；C項，升溫平衡逆向移動，增大壓強平衡正向移動，錯誤；D項，降溫平衡正向移動，減小壓強平衡逆向移動，錯誤。
解析　A、B項均為同一反應方向的速率，不能判斷平衡狀態；該反應中有固體生成且為恒容條件，故混合氣體密度不變表示達到平衡狀態；濃度的比值不能判斷是否達到平衡狀態。
時間/s 0 1 2
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008
時間/s 3 4 5
n(NO)/mol 0.007 0.007 0.007
(1)如圖表示NO2的變化的曲線是______。用O2表示0～2 s內
該反應的平均速率v＝______________________。
(2)能說明該反應已達到平衡狀態的是______。
a.v(NO2)＝2v(O2) b.容器內壓強保持不變
c.v逆(NO)＝2v正(O2) d.容器內密度保持不變
(3)能使該反應的反應速率增大，且平衡向正反應方向移動的是______。
a.及時分離出NO2氣體 b.適當升高溫度
c.增大O2的濃度 d.選擇高效催化劑
b
1.5×10－3 mol·L－1·s－1
bc
c
時間/s 0 1 2
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008
時間/s 3 4 5
n(NO)/mol 0.007 0.007 0.007
(2)不知道正、逆反應速率情況，v(NO2)＝2v(O2)，不能作
為平衡狀態的標志；因該反應為氣體體積不等的反應，故壓強
不變可作為平衡狀態的標志；由v逆(NO)＝2v正(O2)，可推出v逆
(NO)＝v正(NO)，說明反應已達到平衡狀態；由于平衡體系中全
是氣體，容器容積固定，故任意狀態下密度不變。
(3)及時分離出NO2氣體，只能使平衡向正反應方向移動，不能增大反應速率；因該反應為放熱反應，適當升高溫度，雖使反應速率增大，但平衡向逆反應方向移動；增大O2的濃度既能增大反應速率，又能使平衡向正反應方向移動；催化劑只能增大反應速率，不能影響化學平衡的移動。
13.(1)一定溫度下，在密閉容器內進行某化學反應，
氣體X、Y的物質的量隨反應時間變化的曲線如圖所示。
①寫出該反應的化學方程式：_________________。
②在t1和t2時正反應速率分別為v1和v2，則二者大小
關系為v1______v2(填“>”“<”或“＝”)。
③在t1、t2和t3三個時刻中，反應程度最大的是________(填“t1”“t2”或“t3”)。
>
t3
AE
②若起始時向容器中充入10 mol·L－1的N2和15 mol·L－1的H2，10 min時測得容器內NH3的濃度為1.5 mol·L－1。10 min內用N2表示的反應速率為____________ ____________；此時H2的轉化率為________。
0.075 mol·
15%
L－1·min－1
(2)①反應前后氣體計量數之和不相等，密閉容器
體積固定，未平衡時隨反應進行，氣體總物質的量變化
導致壓強變化，因此容器內的壓強不變時，說明反應達
到平衡；各組分都是氣體，氣體總質量始終保持不變，
容器為恒容狀態，密度保持恒定，因此密度不變不能
說明反應達到平衡狀態；H—H鍵斷裂和N—H鍵形成都說明反應向正反應方向進行，因此不能說明反應達到平衡；開始時通入量未知，因此已知物質的量濃度之比，不能判斷是否達到平衡；根據化學平衡狀態的定義，NH3的質量分數不變，說明反應達到平衡。
14.某溫度時在2 L容器中X、Y、Z三種氣體物質的物質的量(n)隨時間(t)變化的曲線如圖所示，由圖中數據分析：
(1)該反應的化學方程式為：_______________。
(2)反應開始至2 min，用Z表示的平均反應速率為__________________。
0.05 mol/(L·min)
(3)下列敘述能說明上述反應達到化學平衡狀態的是________(填字母)。
A.混合氣體的總物質的量不隨時間的變化而變化
B.混合氣體的壓強不隨時間的變化而變化
C.單位時間內每消耗3 mol X，同時生成2 mol Z
D.混合氣體的總質量不隨時間的變化而變化
AB
(4)在密閉容器里，通入a mol X(g)和b mol Y(g)，發生反應X(g)＋Y(g)===2Z(g)，當改變下列條件時，反應速率會發生什么變化(選填“增大”“減小”或“不變”)
①降低溫度：______；②恒容通入氦氣：______；③使用催化劑：______。
減小
不變
增大
(4)①溫度越高，反應速率越快，所以降低溫度，反應速率減小；②保持容器體積不變，充入不參加反應的惰性氣體，反應體系中各物質的量濃度不變，反應速率不變；③使用催化劑，正逆反應速率均增大。

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