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第二節　化學反應的速率與限度
課時2 化學反應的限度　化學反應條件的控制
(一)基礎鞏固
1.(2022·廣東佛山)在固定容積的密閉容器中,進行可逆反應:A(s)+3B(g)3C(g)。下列敘述中表明可逆反應一定達到平衡狀態的是 (　　)
①C的生成速率與分解速率相等
②單位時間內生成a mol A和3a mol B
③B的濃度不再變化
④容器內壓強不再變化
⑤A、B、C的物質的量之比為1∶3∶3
⑥混合氣體的密度不再變化
A.①②③ B.①③④⑥
C.①③⑥ D.①③④⑤
解析:C的生成速率與分解速率相等,說明正、逆反應速率相等,故①能說明反應達到平衡狀態;化學反應速率之比等于化學計量數之比,無論是否達到平衡狀態,都存在單位時間內生成a mol A,同時生成
3a mol B,故②不能說明反應達到平衡狀態;當反應達到化學平衡狀態時,各物質的濃度不變,故③能說明反應達到平衡狀態;氣體反應物與氣體生成物的化學計量數之和相等,無論是否達到平衡狀態,混合氣體的總壓強保持不變,故④不能說明反應達到平衡狀態;平衡時各物質的物質的量取決于起始配料比以及轉化的程度,故⑤不能說明反應達到平衡狀態;A為固體,當反應達到平衡狀態時,氣體的總質量不變,混合氣體的密度不再變化,故⑥能說明反應達到平衡狀態。綜上所述,C項正確。
答案:C
2.(2023·廣東肇慶高二統考期末)化學與社會生產息息相關。下列生產活動與化學反應速率調控無關的是 (　　)
A.高爐煉鐵時,適當增加爐的高度
B.合成氨時,使用鐵觸媒作催化劑
C.煅燒礦石時,向爐膛“鼓風”增強火勢
D.包裝糕點時,在包裝袋中放置一袋防腐劑
解析:增加爐的高度只是增加了鐵礦石與一氧化碳的接觸時間,即延長反應時間,與化學反應速率調控無關,A項符合題意;鐵觸媒作催化劑能增大化學反應速率,B項不符合題意;向爐膛“鼓風”,增大O2的濃度,能增大燃燒的速率, C項不符合題意;防腐劑可減少包裝袋內氧氣的濃度,減小反應速率, D項不符合題意。
答案:A
3.在一定條件下,使一定量的A和B氣體混合發生反應 2A(g)+3B(g)4C(g)。下列描述中,說明反應已達到平衡狀態的是 (　　)
A.各物質的濃度之比c(A)∶c(B)∶c(C)=2∶3∶4
B.混合氣體中各物質的濃度相等
C.單位時間內,消耗a mol A物質的同時消耗2a mol C物質
D.混合氣體的體積是反應開始前的
答案:C
4.(2024·廣東高一期末)一定溫度下,在容積為2 L的密閉容器中發生反應:3X(g)+Y(s)4M(g)+2N(g)。X的物質的量濃度隨時間變化的曲線如圖所示。下列敘述錯誤的是 (　　)
A.反應達到平衡狀態時,X的轉化率為60%
B.前5 min M的平均反應速率為0.2 mol·L-1·min-1
C.混合氣體密度不變,說明該反應達到平衡狀態
D.其他條件保持不變,增大Y的用量,反應速率增大
解析:反應達到平衡狀態時,X的轉化率為×100%=60%,A項正確;前5 min X的平均反應速率為v(X)===
0.15 mol·L-1·min-1,同一化學反應用各物質表示的反應速率之比等于化學計量數之比,則M的平均反應速率為×0.15 mol·L-1·min-1=
0.2 mol·L-1·min-1,B項正確;混合氣體密度ρ=,V不變,m總變化,ρ變化,當密度不再變化時,該反應達到平衡狀態,C項正確;Y為固體,其他條件保持不變,增大Y的用量,不能改變反應速率,D項錯誤。
答案:D
5.(2022·廣東潮州)已知:Fe2+與K3[Fe(CN)6]溶液反應產生藍色沉淀。將0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1的Fe2(SO4)3溶液等體積混合后,取混合液分別完成下列實驗,能說明下列溶液中存在化學平衡“2Fe3++2I-2Fe2++I2”的是 (　　)
實驗編號 實驗操作 實驗現象
① 滴入KSCN溶液 溶液變紅色
② 滴入AgNO3溶液 有黃色沉淀生成
③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有藍色沉淀生成
④ 滴入淀粉溶液 溶液變藍色
A.①　　　　　　　 B.①②
C.②④ D.③④
解析:將0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合后,I-過量,若不是可逆反應,則Fe3+全部轉化為Fe2+,溶液中無Fe3+,故只需要證明溶液中含有Fe3+,即能證明存在化學平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2。向溶液中滴入KSCN溶液,溶液變紅,則說明溶液中含有Fe3+,①正確;向溶液中滴入AgNO3溶液,有黃色沉淀生成,溶液中I-過量,無論是否存在題述平衡,都會有黃色沉淀生成,②錯誤;無論是否存在題述平衡,溶液中均存在Fe2+,滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有藍色沉淀生成,③錯誤;無論是否存在題述平衡,溶液中均有I2,滴入淀粉溶液后溶液均變藍色,④錯誤。綜上所述,故選A項。
答案:A
6.合成氨工業對國民經濟和社會發展具有重要的意義。哈伯法合成氨需要在 20 MPa~50 MPa的高壓和500 ℃左右的高溫下,并用鐵觸媒作為催化劑,氨在平衡混合物中的含量仍較少。最近某化學家使用了一種新催化劑,在常溫下合成氨,反應的化學方程式可表示為N2+3H22NH3。下列有關說法中正確的是 (　　)
A.哈伯法合成氨是吸熱反應,新法合成氨是放熱反應
B.新法合成氨不需要在高溫條件下,可節約大量能源,具有發展前景
C.新法合成氨能在常溫下進行是因為不需要斷裂化學鍵
D.新催化劑使反應物斷鍵時不用吸收能量
答案:B
7.(1)炭在火爐中燃燒得很旺時,在往爐膛底的熱炭上噴灑少量水的瞬間,爐子內的火會更旺,這是因為 　。
(2)如果欲使爐內炭更充分燃燒,下列措施中可行的是　　(填字母)。
A.向爐內吹空氣
B.把塊狀炭碾碎
C.使用H2O作催化劑
D.提高爐膛內的溫度
答案: (1)炭與水反應生成CO和H2,燃燒更快,火焰更旺
(2)AB
(二)拓展提高
8.下列有關反應2SO2+O22SO3的說法中不正確的是 (　　)
A.該反應為可逆反應,故在一定條件下二氧化硫與氧氣不可能全部轉化為三氧化硫
B.達到平衡后,反應就停止了,故此時正、逆反應速率相等且均為零
C.一定條件下,向某密閉容器中加入2 mol SO2和1 mol O2,則從反應開始到達到平衡的過程中,正反應速率不斷減小,逆反應速率不斷增大,某一時刻,正、逆反應速率相等
D.在利用上述反應生產三氧化硫時,要同時考慮反應所能達到的限度和化學反應速率兩方面的問題
解析:對于可逆反應來說,在一定條件下反應物不可能全部轉化為產物,反應只能達到一定限度。在達到平衡的過程中,正反應速率不斷減小,逆反應速率不斷增大,最終正、逆反應速率相等,即達到平衡,此時反應物和生成物的濃度都不再隨時間的變化而變化,但反應并沒有停止,正、逆反應都依然進行著。
答案:B
9.在一密閉容器中加入A和B,各物質的物質的量濃度的變化曲線如圖所示。下列說法中錯誤的是 (　　)
A.該反應的化學方程式為5A+4B4C
B.2 min前,正反應速率逐漸減小,逆反應速率逐漸增大
C.用B的濃度變化表示2 min內的反應速率為2 mol·L-1·min-1
D.2 min時,該反應達到平衡,此時A、B、C的濃度比為 5∶4∶4
解析:假設容器的容積為1 L,由圖可得,當(6-1) mol A反應,同時有(7-3) mol B反應,生成4 mol C,故該反應的化學方程式為5A+4B4C,A項正確;2 min前,反應物A和B的濃度減小,生成物C的濃度增大,所以正反應速率逐漸減小,逆反應速率逐漸增大,B項正確;用B的濃度變化表示2 min內的反應速率為=
2 mol·L-1·min-1,C項正確;2 min 時該反應達到平衡,此時A、B、C的濃度比為1∶3∶4,D項錯誤。
答案:D
(三)挑戰創新
10.(2024·廣東江門高一期中)Ⅰ.NO2(紅棕色)和N2O4(無色)之間發生反應:N2O4(g)2NO2(g)。將一定量N2O4充入體積為2 L的恒容密閉容器中,控制反應溫度為T。
(1)下列可以說明該反應達到平衡的是　　　　(填字母)。
A.c(N2O4)∶c(NO2)=1∶2
B.v正(N2O4)=2v逆(NO2)
C.容器內氣體的顏色不再變化
D.混合氣體的壓強不再變化
(2)在溫度為T的條件下,向該恒容密閉容器中充入0.04 mol·L-1 N2O4,c(NO2)隨時間的變化曲線如圖所示。
①1~4四個點中,v正=v逆的點有　　　　。
②反應進行到16 min時,N2O4的轉化率是　　　　。
③下列措施能使該反應的反應速率增大的是　　　　(填字母)。
A.增大NO2的濃度
B.增大容器容積
C.加入合適的催化劑
D.恒容條件下充入He
Ⅱ.已知Na2S2O3與硫酸的反應為Na2S2O3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+S↓+H2O,某研究小組為研究外界條件對化學反應速率的影響,設計如下實驗。請回答下列問題。
實驗 序號 加入 0.1 mol/L Na2S2O3 溶 液 的 加入 0.1 mol/L H2SO4溶 加入水 的 出現渾濁的 時間/s
① 20 2 2 0 t1
② 40 2 V1 0 t2
③ 20 1 2 V2 t3
(3)實驗①②研究的是　　　　對化學反應速率的影響,V1=　　　　。
(4)實驗①③研究的是　　　　對化學反應速率的影響,V2=　　　　。
(5)t1、t2、t3由大到小的順序是　　　 　。
解析: (1)c(N2O4)∶c(NO2)=1∶2,不能判斷濃度是否再發生變化,反應不一定平衡,A項不符合題意;反應達到平衡時,2v正(N2O4)=v逆(NO2),B項不符合題意;容器內氣體的顏色不再變化,說明NO2濃度不再變化,反應一定達到平衡狀態,C項符合題意;反應前后氣體系數和不同,壓強是變量,混合氣體的壓強不再變化,反應一定達到平衡狀態,D項符合題意。(2)①觀察圖中曲線可知,反應達到平衡,正逆反應速率相等,
v正=v逆的點有1、2。②反應進行到16 min 時,c(NO2)=0.06 mol·L-1,則c(N2O4)減小0.03 mol·L-1,N2O4的轉化率是×100%=75%。③增大NO2的濃度,單位體積內活化分子數增加,分子之間的有效碰撞次數增加,反應速率增大,A項符合題意;增大容器容積,反應物濃度減小,反應速率減小,B項不符合題意;加入合適的催化劑,可以增大反應速率,C項符合題意;恒容條件下充入He,反應物濃度不變,反應速率不變,D項不符合題意。(3)實驗①②反應溫度不同,研究的是溫度對化學反應速率的影響,為了控制變量,溶液體積應當相同,故V1=2。(4)實驗①③反應溫度相同、加入H2SO4溶液體積相同,故實驗①③研究的是濃度對化學反應速率的影響。實驗③中加入0.1 mol/L Na2S2O3溶液的體積更小,為了保證H2SO4濃度不變,溶液總體積不變,故V2=1。(5)實驗①②相比,濃度相同,反應②溫度更高,反應速率更大,t1>t2;實驗①③相比,反應溫度相同,反應①濃度更大,反應速率更大,t3>t1。故t1、t2、t3由大到小的順序是t3>t1>t2。
答案: (1)CD　(2)①1、2　②75%　③AC　(3)溫度　2
(4)濃度　1　(5)t3>t1>t2
21世紀教育網(www.21cnjy.com)(共41張PPT)
第六章　化學反應與能量
2
2門世2有
3厚
”課堂建構
促進有利反應
可逆反應
目的
抑制有害反應
化學
反應
化學平衡
反應
條件
改變反應速率
限度
控制
方法
改變可逆反應
平衡標志
限度
實例
合成氨

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