資源簡介

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專題6　化學反應與
能量變化
第一單元　化學反應速率與反應限度
第二課時　化學反應的限度
1．了解可逆反應的含義，結合實例體會可逆反應存在限度，理解化學平衡狀態的特征，發展“變化觀念與平衡思想”的核心素養。2．能夠判斷化學平衡狀態，知道改變條件化學平衡會發生移動。3．了解控制反應條件在生產和科學研究中的作用。
學習理解
01
課時分層練
04
目錄
CONTENTS
探究應用
02
總結提升
03
學習理解
H2O、Cl2、HClO
H＋、Cl－、ClO－、OH－
一定的限度
2．可逆反應
(1)定義：在__________下，既能向____________進行，又能向____________進行的化學反應。
(2)表示方法：在書寫化學方程式時，可逆反應用符號“_____”表示。
3．醋酸的電離也是一個可逆過程(非化學反應)，故醋酸的電離方程式可表示為_______________________________。
同一條件
正反應方向
逆反應方向
二、化學平衡狀態
1．化學平衡狀態的建立
最大
最大
0
0
減小
減小
增大
增大
不變
2．化學平衡狀態建立過程的v t圖像
3．化學平衡狀態的定義
在__________下，可逆反應進行到一定程度，正反應速率和逆反應速率_____，反應物和生成物的濃度_______________的狀態稱為化學平衡狀態。
一定條件
相等
不再發生變化
4．化學平衡狀態的特征
可逆反應
=
≠
動態
不變
打破
判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
×
×
×
√
×
√
探究應用
日月星辰、江湖山川、花草樹木、飛禽走獸，天地之間，自然萬物保持著和諧，整個生態維持著一種動態的平衡，春夏秋冬、四季輪回，大自然向我們展現著它的和諧與平衡。對于化學反應，也存在一種動態的平衡。
[問題探究]
1． 可逆反應在一定條件下總會達到化學平衡，這里的“一定條件”指什么條件？在一定條件下，一個可逆反應進行到最大限度就是達到化學平衡狀態，這時正、逆反應都停止了嗎？
提示：通常包括一定的溫度、壓強等。可逆反應達到化學平衡狀態，反應并沒有停止，正、逆反應仍在進行，只是正、逆反應速率相等。
2．對于可逆反應N2＋3H2??2NH3，用不同的物質來表示該反應的速率時，v正＝v逆的具體意義是什么？
提示：在該平衡體系中，涉及三種物質，從正、逆反應兩方面講，應當有六個反應速率值，即N2的消耗速率(v正)和生成速率(v逆)，H2的消耗速率(v正)和生成速率(v逆)以及NH3的生成速率(v正)和消耗速率(v逆)，v正＝v逆的具體意義有兩點，一是同一物質的v正＝v逆，對于不同物質的v正與v逆，其比值應與化學計量數之比相等時才是真正意義的v正＝v逆，反應達平衡狀態。如對于合成氨的反應，v消耗(N2)＝v消耗(NH3)并不是真正意義的正、逆反應速率相等，2v消耗(N2)＝v消耗(NH3)才是真正意義的v正＝v逆，此時反應達平衡狀態。
3．對于反應2HI(g)??H2(g)＋I2(g)，溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化，能否判斷該反應達到化學平衡狀態？
提示：混合氣體的顏色不變，說明各成分氣體的濃度不再發生變化，該反應達到了化學平衡狀態。
知識點一　化學反應的限度
1．化學反應限度的實驗探究
FeCl3溶液與KI溶液的反應
實驗步驟
實驗現象 溶液由無色變為褐色 溶液分層，下層為淺綠色、上層為紫色 溶液變紅色
實驗結論 有I2生成 有Fe2＋和I2生成 下層溶液中含有未反應的Fe3＋
離子 方程式 2Fe3＋＋2I－　　　2Fe2＋＋I2 反應特點 I－過量條件下，反應物Fe3＋不能完全轉化為生成物，即可逆反應具有一定的限度 2．可逆反應的特點
3．絕大多數化學反應為可逆反應，但可逆程度不同。
4．對于可逆反應，可以通過改變反應條件，使之向著對人們有利的反應方向進行到最大程度。
5．解答可逆反應達平衡時各物質濃度范圍的方法和依據
(1)方法：先假設反應物能100%地轉化為生成物，求出c(反應物)的最小值和c(生成物)的最大值；再假設生成物能100%地轉化為反應物，求出c(反應物)的最大值和c(生成物)的最小值，最后討論分析。
(2)依據：可逆反應中反應物不能全部轉化為生成物。
1．下列關于可逆反應的說法正確的是(　　)
A．可逆反應就是既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的化學反應
B．在催化劑的作用下，二氧化硫與氧氣反應生成三氧化硫的同時，三氧化硫又分解生成二氧化硫和氧氣，因此該反應是可逆反應
C．對于合成氨的反應，如果調控好反應條件，可使一種反應物完全轉化為生成物
D．氨氣和氯化氫常溫下化合成氯化銨，氯化銨受熱分解成氨氣和氯化氫，因此這兩個反應互為可逆反應
解析：A中沒有說明相同條件和同時進行，錯誤；C中合成氨的反應是可逆反應，所以其反應物不可能完全轉化為生成物，錯誤；D中的兩個反應，由于反應條件不同，不能稱為可逆反應，錯誤。
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和SO3的濃度分別為0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1。當反應達到平衡狀態時，可能存在的數據是(　　)
A．SO2為0．4 mol·L－1、O2為0．2 mol·L－1
B．SO2為0．25 mol·L－1
C．SO3為0．4 mol·L－1
D．SO2、SO3均為0．15 mol·L－1
解析：假設SO2、O2完全轉化為SO3，則c(SO2)＝c(O2)＝0，c(SO3)＝0.4 mol·L－1；假設SO3完全轉化為SO2和O2，則c(SO2)＝0.4 mol·L－1，c(O2)＝0.2 mol·L－1，c(SO3)＝0，而可逆反應的特點是反應不能進行到底，A、C錯誤，B正確；反應物SO2和生成物SO3的濃度不可能同時減小，D錯誤。
知識點二　化學平衡狀態的判斷
化學平衡狀態的判斷
(1)直接標志
①v正＝v逆
a．同一種物質的生成速率等于消耗速率。
b．在化學方程式同一邊，一種物質的生成速率與另一種物質的消耗速率之比等于化學計量數之比。
c．在化學方程式兩邊的不同物質的生成(或消耗)速率之比等于化學計量數之比。
②各組分的含量保持不變
a．各組分的物質的量濃度不隨時間的改變而改變。
b．各組分的質量分數、物質的量分數、體積分數不隨時間的改變而改變。
(2)間接標志
①反應體系中的總壓強不隨時間的改變而變化(適用于反應前后氣體體積不等的反應)。
②混合氣體的密度不隨時間變化(適用于等壓條件下反應前后氣體體積不等的反應和等容條件下有固、液體參與或生成的反應)。
③全是氣體參加的反應前后化學計量數改變的可逆反應，平均相對分子質量保持不變。
④對于反應混合物中存在有顏色變化的物質的可逆反應，若體系中顏色不再改變，則反應達到平衡狀態。
⑤對同一物質而言，斷裂化學鍵的物質的量與形成化學鍵的物質的量相等。
[注意]　(1)相同條件下(如溫度、濃度、壓強等)，可逆反應無論是從正反應方向開始，還是從逆反應方向開始，最終達到的平衡狀態是相同的，即“殊途同歸”。
(2)利用v正＝v逆>0判斷平衡狀態時注意：反應速率必須是一正一逆，不能都是v正或都是v逆。
(3)利用壓強p、密度ρ、相對分子質量Mr等判斷化學平衡時要“三看”
①一看外界條件即容器的容積是固定的還是可變的。
②二看反應中是否全為氣體物質，即氣體的質量是否守恒。
③三看反應前后氣體的體積是否變化。
3．某可逆反應達到平衡狀態時，下列說法正確的是(　　)
①正反應和逆反應同時進行，兩者的速率完全相等　②反應物和生成物同時存在，兩者的濃度相同　③混合物的組成比例不隨時間而改變
A．① B．①③
C．② D．①②③
解析：可逆反應達到平衡狀態時，v正＝v逆≠0，且各組分的含量保持不變，故①③正確；而反應物和生成物濃度相同，只是反應達到的某一特殊狀態，并不一定達到平衡。
4．下列可以證明2HI(g)??H2(g)＋I2(g)已達到平衡狀態的是(　　)
①單位時間內生成n mol H2的同時生成n mol HI
②一個H—H鍵斷裂的同時有兩個H—I鍵斷裂
③溫度和體積一定時，混合氣體的密度不再變化
④v(H2)＝v(I2)＝0．5v(HI)
⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1
⑥溫度和體積一定時，某一生成物的濃度不再變化
⑦溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化
⑧溫度和壓強一定時，混合氣體的平均相對分子質量不再變化
⑨溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化
A．②③④⑤⑦ B．②⑥⑦⑧⑨ C．①②⑥⑧ D．②⑥⑨
解析：①單位時間內生成n mol H2的同時生成n mol HI，不滿足速率之比等于化學計量數之比；③該反應是反應前后氣體分子數不變的反應，所以溫度和體積一定時混合氣體的密度始終不變；④未指明是正反應方向還是逆反應方向；⑤三種物質的濃度比等于相應的化學計量數比時不一定是平衡狀態；⑦溫度和體積一定時，容器內壓強始終不變；⑧溫度和壓強一定時，混合氣體的平均相對分子質量始終不變。
總結提升
本課總結
自我反思：﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍
隨堂提升
1．一定條件下，將一定量的SO2與O2充入密閉容器中充分反應。下列示意圖能正確表示n(SO3)變化趨勢的是(　　)
2．反應2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)達到平衡狀態后，下列說法正確的是(　　)
A．三氧化硫的生成速率與分解速率相等
B．二氧化硫、氧氣、三氧化硫的分子數之比是2∶1∶2
C．二氧化硫與氧氣不再化合生成三氧化硫
D．降低溫度，原化學平衡狀態未被破壞
解析：達到平衡狀態后二氧化硫、氧氣、三氧化硫的分子數之比不一定是2∶1∶2，與物質的初始濃度以及轉化量有關，B錯誤；可逆反應達到平衡狀態后正、逆反應速率相等，但不為0，二氧化硫與氧氣仍然反應生成三氧化硫，C錯誤；降低溫度，原化學平衡狀態被破壞，D錯誤。
3．工業上，在持續加熱的條件下用氫氣和碘蒸氣經鉑黑催化合成碘化氫，化學方程式為H2(g)＋I2(g)??2HI(g)。在實驗室中模擬該反應時，控制反應條件不變，將一定量的氫氣和碘蒸氣充入恒容密閉容器中，反應一段時間后，不能確定該反應已經達到化學平衡狀態的是 (　　)
A．容器中的壓強不再變化
B．H2的濃度不再變化
C．容器中混合物的顏色不再變化
D．HI的物質的量不再變化
解析：A項，由于反應前后氣體的化學計量數之和相等，故在恒溫恒容的密閉容器中，氣體的壓強始終保持不變，故容器中的壓強不再變化不能作為判斷平衡的標志；B項，平衡的標志之一就是各組分的濃度保持不變，故H2的濃度不再變化能夠判斷反應達到平衡狀態；C項，反應體系中H2和HI均為無色，而I2蒸氣為紫色，故反應過程中容器中混合物的顏色一直在改變，故容器中混合物的顏色不再變化能夠判斷反應達到平衡狀態；D項，平衡的標志之一就是各組分的物質的量保持不變，故HI的物質的量不再變化能夠判斷反應達到平衡狀態。
4．已知反應：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，反應達到平衡后，下列有關說法正確的是(　　)
A．NO2中不可能含18O
B．有1 mol N18O生成
C．S18O2的物質的量不可能為0．8 mol
D．SO2、SO3、NO、NO2均含18O時，說明該反應達到平衡
5．在一定溫度下，某容器內的某一反應中，X、Y的
物質的量隨反應時間的變化曲線如圖所示，下列表述正確
的是(　　)
A．t1時，Y的濃度是X的濃度的2倍
B．反應的化學方程式為X??2Y
C．t2時，反應的正、逆反應速率相等，達到平衡狀態
D．t3時，X、Y的量不再變化，化學反應停止了，正、逆反應速率為零
解析：A項，由題圖知，反應中Y的物質的量減少，X的物質的量增多．則Y為反應物，X為生成物，Y、X的物質的量變化量之比為(8－2)∶(5－2)＝6∶3＝2∶1，則化學方程式為2Y??X，t1時X的物質的量為3 mol，Y的物質的量為6 mol，因此Y的濃度是X的濃度的2倍，故A正確，B錯誤；在t2時，X和Y的物質的量相等，但反應未達到平衡，故正、逆反應速率不相等，故C錯誤；在t3時，X和Y的物質的量不再隨時間的變化而變化，反應達到平衡，此時正、逆反應速率相等，但不為零，故D錯誤。
課時分層練
題號 1 2 3 4 5 6 7
難度 ★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★
對點 可逆反應的 特點 化學平衡狀態的判斷 可逆反應的特點及平衡狀態的判斷標志 可逆反應的特點及平衡時物質的物質的量濃度的計算 化學平衡狀態的判斷 化學反應限度的探究 化學反應限度及化學平衡的相關計算
題號 8 9 10 11 12 13 難度 ★ ★ ★ ★★ ★ ★★★ 對點 化學平衡狀態的判斷及相關圖像分析 速率－時間圖像的分析 化學平衡狀態的判斷 化學平衡狀態的判斷 可逆反應的特點及化學平衡狀態的判斷 化學反應速率和化學平衡及相關圖像分析 1．S16O2與18O2在高溫條件下發生反應：2SO2＋O2??2SO3，達到化學平衡后，平衡混合物中含18O的微粒(　　)
A．僅存在于SO3中 B．僅存在于SO2、SO3中
C．存在于SO2、SO3、O2中 D．僅存在于O2、SO3中
[學習·理解]
2．在一定溫度下，反應A2(g)＋B2(g)??2AB(g)達到平衡的標志是(　　)
A．單位時間內生成n mol A2同時生成n mol AB
B．容器內的總物質的量不隨時間變化
C．單位時間內生成2n mol AB的同時生成n mol B2
D．單位時間內生成n mol A2的同時生成n mol B2
解析：反應速率的方向相反，但不滿足速率之比等于化學計量數之比，A中反應沒有達到平衡狀態；該反應為反應前后氣體體積不變的反應，容器內的總物質的量不隨時間變化，B不能說明反應達到平衡狀態；反應速率的方向相同，D不能說明反應達到平衡狀態。
3．下列關于可逆反應2M(g)＋N(g)??2P(g)達到平衡時的說法正確的是(　　)
A．M、N全部變成了P
B．反應已經停止
C．反應混合物中各組分的濃度不再改變
D．v(M)∶v(N)＝2∶1
4．在容積不變的密閉容器中進行反應X2(g)＋3Y2(g)??2Z2(g)，若X2、Y2、Z2的初始物質的量濃度分別為0．10 mol·L－1、0．30 mol·L－1、0．20 mol·L－1，當反應達到平衡時Z2的物質的量濃度不可能是(　　)
A．0．05 mol·L－1 B．0．20 mol·L－1
C．0．35 mol·L－1 D．0．40 mol·L－1
解析：若該反應正向進行完全，則c(Z2)＝0．40 mol·L－1，但該反應為可逆反應，反應物不可能完全轉化為生成物，故D不可能。
解析：A項，顏色的深淺與濃度有關系，恒溫、恒容下，反應體系中氣體的顏色保持不變，說明溴的濃度不再發生變化，反應達到平衡狀態；B項，正反應是氣體體積減小的反應，則恒溫、恒容下，反應體系中氣體的壓強保持不變可以說明反應達到平衡狀態；C項，密度是氣體的質量與容器容積的比值，氣體質量是變化的，則恒溫、恒容下，反應體系中氣體的密度保持不變可以說明反應達到平衡狀態；D項，反應體系中H2與N2的物質的量之比保持3∶1不能說明正、逆反應速率相等，則不一定處于平衡狀態。
6．已知：Fe3＋遇KSCN溶液呈血紅色，為了探究FeCl3溶液和KI溶液的反應是否存在一定的限度，向5 mL 0．1 mol·L－1 KI溶液中滴加0．1 mol·L－1 FeCl3溶液5～6滴，充分反應，下列實驗操作能說明該反應存在限度的是(　　)
A．再滴加AgNO3溶液，觀察是否有黃色沉淀產生
B．再加入CCl4振蕩后，觀察下層液體顏色是否變為紫紅色
C．再加入CCl4振蕩后，取上層清液，滴加AgNO3溶液，觀察是否有白色沉淀產生
D．再加入CCl4振蕩后，取上層清液，滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變為血紅色
解析：加入FeCl3溶液5～6滴，物質的量較少，由于有KI的剩余，滴加AgNO3溶液，肯定會有黃色沉淀生成，不能判斷2Fe3＋＋2I－??I2＋2Fe2＋是否存在限度；由于加入FeCl3溶液，將碘離子氧化為碘單質，加入CCl4振蕩后，生成的碘單質溶于CCl4而顯紫紅色，只能說明生成了碘單質，而不能判斷反應是否存在限度；加入AgNO3溶液，有白色沉淀生成，說明存在氯離子，由于氯離子不參與離子反應，即氯離子始終存在于溶液中，所以不能判斷反應是否存在限度；由于加入FeCl3溶液較少，若不存在限度，加入KSCN溶液后，溶液不會變色，滴加KSCN溶液，若溶液變為血紅色，說明溶液中存在鐵離子，說明該反應存在限度。
7．一定條件下，對于反應N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，若N2、H2、NH3的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)。達平衡時，N2、H2、NH3濃度分別為0．1 mol·L－1、0．3 mol·L－1和0．08 mol·L－1，則下列判斷不合理的是(　　)
①c1∶c2＝1∶3
②平衡時，H2和NH3的生成速率之比為2∶3
③N2和H2的轉化率不相等
④c1的取值范圍為0A．①② B．③④
C．①④ D．②③
8．在恒溫條件下將一定量X和Y的混合氣體通入一容積為2 L的密閉容器中，X和Y兩物質的濃度隨時間變化情況如圖。
(1)該反應的化學方程式為(反應物或生成物用符
號X、Y表示)____________。
(2)a、b、c、d四個點中，表示化學反應處于平
衡狀態的點是_______。
bd
9．如圖是一定溫度和壓強下，反應aX＋bY??cZ的速率－時間圖像，下列敘述正確的是(　　)
A．該反應從逆反應開始
B．a∶c＝2∶1
C．開始時，X的濃度為0，逆反應速率最小
D．兩條曲線相交的點p表示反應達到平衡狀態
[應用·實踐]
解析：從題圖可以看出，該反應在0 s時正反應速率為0，則該反應從逆反應開始，A正確；從題圖可以看出，該反應達到平衡時v逆(X)∶v正(Z)＝1∶2，由于平衡時正、逆反應速率相等，則v正(X)∶v正(Z)＝1∶2，根據反應速率之比等于化學計量數之比，得a∶c＝1∶2，B錯誤；開始時，X的濃度為0，正反應速率最小，逆反應速率最大，C錯誤；兩條曲線相交的點p處v逆(X)＝v正(Z)，正、逆反應速率不相等，反應未達到平衡狀態，D錯誤。
10．一定溫度下，在一容積不變的密閉容器中發生可逆反應：2X(g)??Y(g)＋Z(s)，下列能說明該反應達到平衡狀態的是(　　)
A．X的分解速率與Y的分解速率相等
B．X、Y、Z的物質的量之比為2∶1∶1
C．混合氣體的密度不再變化
D．單位時間內生成1 mol Y的同時分解2 mol X
解析：A項，X的分解速率是Y的分解速率的2倍時，該反應達到平衡狀態；B項，平衡時各物質濃度不再發生變化，但X、Y、Z的物質的量之比不一定為2∶1∶1；D項，生成Y和消耗X屬于同一方向，因此不能作為達到平衡狀態的標志。
12．在2 L密閉容器中，800 ℃時NO(g)和過量的O2(g)發生反應生成NO2(g)的體系中，n(NO)隨時間的變化如表所示：
(1)上述反應______(填“是”或“不是”)可逆反應，在0～5 s內，NO的物質的量減少了___________。
(2)能說明該反應已達到平衡狀態的是_______(填字母)。
A．v(NO2)＝2v(O2) B．容器內壓強保持不變
C．v逆(NO)＝2v正(O2) D．容器內氣體的密度保持不變
是
0.013 mol
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
BC
解析：(2)A中未指明反應方向，故無法說明該反應是否達到平衡狀態；該反應是反應前后氣體體積不相等的反應，當容器內壓強保持不變時，說明該反應已達到平衡狀態；C中正、逆反應速率相等，故說明該反應已達到平衡狀態；由于氣體的總質量不變，容器的容積也不變，因此，無論該反應是否達到平衡狀態，容器內氣體的密度總保持不變，D項無法說明該反應是否達到平衡狀態。
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
13．某溫度下，在2 L密閉容器中X、Y、Z三種物
質(均為氣態)間進行反應，其物質的量隨時間的變化曲
線如圖。據圖回答：
(1)該反應的化學方程式可表示為______________。
(2)反應起始至t min(設t＝5)，X的平均反應速率是
____________________。
(3)下列可判斷反應已達到平衡狀態的是_____(填字母，下同)。
A．X、Y、Z的反應速率相等 B．X、Y的反應速率之比為2∶3
C．混合氣體的密度不變 D．生成1 mol Z的同時生成2 mol X
[創新·提高]
0．08 mol·L－1·min－1
D
(4)一定能使該反應的反應速率增大的措施有______。
A．其他條件不變，及時分離出產物
B．適當降低溫度
C．其他條件不變，增大X的濃度
D．保持溫度不變，將容器體積壓縮為1 L
CD

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