课时2 化学反应的限度和化学反应条件的控制

学习目标：1.认识可逆反应，了解化学平衡的含义。(难点)2.会判断化学平衡状态。(重难点)3.了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。

[自 主 预 习·探 新 知]

1．可逆反应

(1)正向反应：由反应物得到生成物的化学反应。 (2)逆向反应：由生成物得到反应物的化学反应。

(3)可逆反应：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。 (4)可逆反应的特点

2．化学反应的限度 (1)化学平衡状态的建立。

(2)化学平衡状态的概念：在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。

(3)化学反应的限度：化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的最大程度，任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。

3．化学反应条件的控制 (1)化学反应条件的控制

??提高原料利用率

①促进有利反应??加快反应速率?

减缓反应速率??

②抑制有害反应?减少甚至消除有害物质的产生

??控制副反应的发生(2)燃料燃烧的条件

①燃料与空气或氧气接触，且空气要适当过量。 ②温度达到燃料的着火点。 (3)提高燃料燃烧效率的措施

①尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。

②尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。 (4)提高燃料燃烧效率的实质和意义

①实质：从多方面控制燃烧反应的条件(包括环境)。 ②意义：节约能源、节省资源、减少污染等。

[基础自测]

1．判断对错(对的打“√”，错的打“×”)。 (1)2H2＋O2

2H2O与2H2O

2H2＋O2互为可逆反应( )

(2)任何可逆反应都有一定的反应限度，反应物的转化率＜100%( ) (3)可逆反应中，当c(反应物)＝c(生成物)时v正＝v逆( ) (4)为了提高燃料燃烧效率尽可能增加空气的量，且越多越好( ) (5)液体燃烧时以雾状喷出可以提高燃烧效率( ) 【答案】 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√

2．(1)炭在火炉中燃烧得很旺时，在往炉膛底内的热炭上喷洒少量水的瞬间，炉子内的火会更旺这是因为________________________________

____________________________________________________________。 (2)如果欲使炉内炭更充分燃烧，下列措施可行的是( )

【导学号：43722113】

A．向炉内吹空气 C．使用H2O作催化剂

B．把块状炭碾碎 D．提高炉膛内的温度

【答案】 (1)炭与水反应生成CO和H2，燃烧更快，火焰更旺 (2)AB

[合 作 探 究·攻 重 难]

化学平衡的特征与判定 [问题思考]

(1)化学平衡状态建立后，反应停止，反应速率为0，这句话对吗？为什么？

【提示】 不对。如图可知，化学平衡建立后，v(正)＝v(逆)≠0，说明反应并没有停止。 (2)在反应达到化学平衡状态时，各组分的浓度及质量分数、体积分数均保持________(填“相等”“不变”)，______相等，________符合化学计量数之比。(填“一定”“不一定”)

【提示】 不变 不一定 不一定 (3)对于N2＋3H2

2NH3反应，当反应平衡时v正(N2)＝v逆(NH3)对吗？为什么？

【提示】 不对，对同一物质v正＝v逆，对不同物质两向速率之比等于化学计量之比即v正(N2)∶v逆(NH3)＝1∶2。

(4)当化学达平衡时改变温度，平衡状态改变吗？ 【提示】 外界条件改变，平衡状态被破坏。

(1)化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即：

(2)化学平衡状态的判定

同一物质：v正(X)＝v逆(X)??

v正(X)①速率标志?

??不同物质：v逆(Y)等于X、Y的化学计量数之比各组分浓度不变??各组分的物质的量、质量或体积分数不变

②组成标志?反应物的转化率不变

??含有色物质的体系颜色不变

【注意】 对于压强、密度、平均相对分子质量的判断要视条件或反应特点而定，总之要抓住“变量不变”即可——如果所给的物理量随着反应的进行是一个变量，在某时间段内不变，就可以说明反应达到平衡状态；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断的依据。

[对点训练]

1．某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是( )

①正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等 ②反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同 ③混合物的组成比例不会因时间而改变 A．① C．②

B．①③ D．①②③

B [可逆反应达到平衡状态时，v(正)＝v(逆)≠0，且各组分的含量保持不变，故①③正确；而反应物和生成物浓度相同，只是反应达到的某一特殊状态，并不一定达到平衡。]

2．一定温度下的恒容容器中，能标志某可逆反应A(s)＋2B(g)A．混合气体的压强不随时间变化而变化 B．气体总物质的量不随时间变化而变化 C．2v正(B)＝v逆(D) D．混合气体的密度保持不变

D [因为反应前后气体的体积不变，所以气体总物质的量、压强始终不随时间变化而变化，不能作为依据，A、B错误；当反应达到平衡时，v正(B)＝2v逆(D)，C错误；因为容器的体积恒定，但是气体的质量不守恒，所以只要反应未达到平衡，密度就变化，反应达到平衡时，密度不再变化，D正确。]

3．在一定温度下的恒容密闭容器中，能说明反应X2(g)＋Y2(g)

2XY(g)已达到平衡的是( )

【导学号：43722114】

A．容器内的总压强不随时间变化

B．容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化 C．XY气体的物质的量分数不变 D．X2和Y2的消耗速率相等

C [该反应的特点：一是可逆反应；二是反应前后气体体积相等。根据气体压强之比等于气体物质的量之比推断，该反应在整个反应过程中总压强是不变的，A不能说明该反应已经达到平衡；同理推断，容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化而变化，B不能说明该反应已经达到平衡；X2和Y2的化学计量数相等且均为反应物，其消耗速率始终相等。]

[当 堂 达 标·固 双 基]

1．下列不属于可逆反应的是( )

C(g)＋D(g)已达平衡状态的是( )

D [D项中放电与充电的条件不相同。]

2．对化学反应速率与化学反应限度的叙述，不正确的是( )

A．当化学反应达到最大限度时反应速率为0 B．同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同 C．化学反应的限度影响了反应物在该条件下的最大转化率 D．反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素

A [化学反应达到最大限度时，即达到了化学平衡状态；该状态是动态平衡，化学反应速率不为0。] 3．对于可逆反应M＋N

Q达到平衡时，下列说法正确的是( )

【导学号：43722115】

A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等 B．M、N全部变成了Q

C．反应物和生成物的浓度都保持不变 D．反应已经停止

C [平衡时反应物、生成物的浓度之比应从两个方面考虑：一是反应物的起始浓度，二是化学方程式中的化学计量数。如2 mol M与1 mol N反应，无论怎样反应，M与N的浓度永远不相等，所以“M、N、Q三种物质的浓度一定相等”这种说法是错误的，A错误；此反应是可逆反应，B错误；反应物和生成物的浓度都保持不变，可以说明反应达到平衡状态，但未停止，C正确，D错误。]

4．N2(g)＋3H2(g)( )

A．N2、H2、NH3的浓度比为1∶3∶2的状态 B．混合气体的密度不随时间而变化

C．当有1 mol N≡N断裂时，有6 mol N—H断裂

D．单位时间内消耗a mol N2的同时，消耗3a mol的H2的状态

C [A中，N2、H2、NH3的浓度比等于化学计量数之比时，不能确定是否处于平衡状态，因为无法以v正

＝v逆和浓度是否不变进行判断；B中，因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变化；C中，当有1 mol N≡N断裂时，相当于生成2 mol NH3(1 mol NH3中含有3 mol N—H)，即生成6 mol N—H，与有6 mol N—H断裂符合v正(NH3)＝v逆(NH3)，故处于化学平衡状态；D中，消耗a mol N2的同时消耗3a mol H2是同向的，不管平衡与否，只要N2和H2反应就一定符合该比例。]

5．将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是( )

【导学号：43722116】

①使煤充分燃烧，提高煤的利用率 ②减少SO2的产生，避免造成“酸雨” ③减少有毒的CO产生，避免污染空气 ④减少CO2的产生，避免“温室效应”

A．①②③ C．①③④

B．②③④ D．①②③④

2NH3(g)在体积不变的密闭容器中反应，下列叙述表示处于化学平衡状态的是

A [煤块粉碎是为了提高煤的利用率；脱硫是为了减少SO2的产生；过量空气是为了减少CO的产生。]

平衡状态判定的方法