1、第2课时 化学反应的限度教学目标1.认识可逆反应是有一定限度的，可以调控的。2.基于变化观念和平衡思想理解化学平衡状态，学会判断平衡状态。3.能根据化学反应速率及化学平衡的影响因素分析控制化学反应的条件，培养“科学态度与社会责任”的学科素养。知识脉络一、化学反应的限度化学平衡状态1可逆反应(1)定义：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。(2)表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“”。(3)特点正向反应和逆向反应同时进行。正向反应和逆向反应的条件相同。在一定条件下，反应物不能全部转化为生成物。点拨：对于一个确定的可逆反应AB3C，向右进行的方向为反应的正方向，向左进行的方向
2、为反应的逆方向。2化学平衡状态(1)化学平衡状态的建立对于可逆反应：2SO2O22SO3，在一定温度下，将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)通入一定体积的密闭容器中。其化学反应速率与时间关系如图所示。反应开始时：v(正)最大，v(逆)为0，原因是反应物浓度最大，生成物浓度为0。反应过程中：v(正)逐渐减小，v(逆)逐渐增大，原因是反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大。反应达到平衡时(t1后)：v(正)v(逆)，反应物和生成物的浓度不再改变。(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，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化，正反应速率和逆反应速率相等，这
3、种状态称为化学平衡状态。化学反应进行一段时间后，各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比时，化学反应是否达到平衡？提示：化学反应达到平衡时各组分浓度不变，但不一定相等，也不一定等于化学计量数之比。二、化学平衡状态的改变1实验探究温度改变对化学平衡的影响2NO2N2O4(正反应方向为放热反应)受温度的影响(1)现象温度改变混合气体颜色c(NO2)升温(浸入热水)变深增加降温(浸入冷水)变浅减小(2)结论当其他条件不变时，升高反应体系的温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低反应体系的温度，化学平衡向放热反应方向移动。同一可逆反应在不同条件下将建立起不同的化学平衡状态。2影响化学平衡移动的因素影响因
4、素有浓度、温度、压强等。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)不同的化学反应，限度可能不同。()(2)可以通过改变温度来控制化学反应的限度。()(3)可以通过延长化学反应的时间来改变反应的限度。()(4)反应条件改变后，若正、逆反应速率仍然相等，则化学平衡发生移动。()答案(1)(2)(3)(4)2哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨的方法而获得1918年的诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生。下列有关说法正确的是()A达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3B达到化学平衡时，N2、H2、NH3的物质的量浓度一定相等C达到化学平衡时，N
5、2、H2、NH3的物质的量浓度不再变化D达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零C合成氨反应为可逆反应，是不能进行彻底的反应，A错；可逆反应在一定条件下达到平衡状态，化学平衡状态是一种动态平衡，平衡时反应仍在进行，只是正、逆反应速率相等，D错；反应达到化学平衡时，各物质的浓度不再发生变化，但不一定相等，B错，C对。3反应2SO2O22SO3达到平衡状态后，下列说法正确的是()A三氧化硫的生成速率与分解速率相等 B二氧化硫、氧气、三氧化硫的分子数之比是212C二氧化硫与氧气不再化合生成三氧化硫 D降低温度，原化学平衡状态未被破坏A可逆反应达到平衡状态以后正、逆反应速率相等，则三氧化硫的生成速率
6、与分解速率相等，A项正确；平衡时二氧化硫、氧气、三氧化硫的分子数之比不一定是212，还与物质的初始浓度以及转化率有关系，B项错误；可逆反应达到平衡状态以后正、逆反应速率相等，但不为0，平衡时二氧化硫与氧气仍然反应生成三氧化硫，C项错误；降低温度，原化学平衡状态被破坏，D项错误。化学平衡状态的特征下图是可逆反应X23Y22Z2在反应过程中反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。(1)t1时反应是否达到平衡状态？t2时正、逆反应速率的关系是怎样的？提示：(1)t1时，反应未达平衡状态，正反应速率大于逆反应速率，t2时，反应已经达到平衡状态，此时v(正)v(逆)。(2)t2t3时间段反应是否停止了？各
7、物质的浓度还发生变化吗？提示：t2t3时反应已经处于平衡状态，正反应速率等于逆反应速率，正、逆反应仍在进行，各物质的浓度不再随时间的变化而变化。【例1】一定条件下，在体积一定的密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92 kJmol1(此式表示1 mol N2和3 mol H2完全反应放出的热量是92 kJ)。下列有关说法正确的是()A向容器中再加入N2，可以加快反应速率B达到化学平衡时，反应放出热量92 kJC达到化学平衡时，正、逆反应速率都为0D单位时间内生成1 mol N2，同时生成3 mol H2，说明该反应达到化学平衡状态A向容
8、器中再加入N2，N2的浓度增大，反应速率加快，A正确；该反应为可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，所以达到化学平衡时，反应放出的热量小于92 kJ，B错误；化学平衡为动态平衡，化学反应达到平衡时反应仍然在进行，因此正、逆反应速率都不为0，C错误；单位时间内生成1 mol N2，同时生成3 mol H2，表示的都是反应逆向进行，因此不能说明该反应达到化学平衡状态，D错误。1下列关于化学平衡的说法中，不正确的是()A当可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率都为零B当可逆反应达到化学平衡时，正、逆反应速率一定相等C当可逆反应达到化学平衡后，改变某些条件可以使平衡破坏D当可逆反应达到平衡时，尽管正、逆反
9、应都还在进行，但各物质的浓度保持不变A可逆反应达到平衡时，v(正)v(逆)0。2在密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是()ASO2为0.4 molL1，O2为0.2 molL1BSO2为0.25 molL1CSO2、SO3均为0.15 molL1DSO3为0.4 molL1B该反应为可逆反应，当SO2和O2完全转化为SO3时，c(SO2)c(O2)0，c(SO3)0.4 molL1；当SO3完全转化为SO2和O2时，c(SO
10、3)0，c(SO2)0.4 molL1，c(O2)0.2 molL1。根据可逆反应的特点：可逆反应不可能进行到底，故平衡时，0c(SO2)0.4 molL1，0c(SO3)0.4 molL1，0c(O2)0.2 molL1，反应物、生成物的浓度不可能同时减小，应一个增大一个减小，C错误；只有B项符合题意。化学平衡状态的判定反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)混合体系中各成分的含量各物质的物质的量或物质的量分数一定平衡各物质的质量或质量分数一定平衡总压强或总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A同时生成m mol A平衡在单位时间内消耗了n mol B
11、同时消耗了p mol C平衡v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq不一定平衡在单位时间内消耗了p mol C同时消耗了q mol D只有v(逆)不一定平衡压强mnpq时，总压强恒定不一定平衡mnpq时，总压强恒定平衡混合气体平均相对分子质量若mnpq，混合气体平均相对分子质量恒定平衡若mnpq，混合气体平均相对分子质量恒定不一定平衡温度当体系温度一定时平衡体系的密度密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化等平衡【例2】密闭容器中进行反应A(g)B(g)C(g)D(g)，判断反应是否达到平衡的依据为 ()A压强不随时间改变B气体的密度不随时间改变Cc(A)不随时间改变D单位时间里生成C(g)和
12、D(g)的物质的量相等C由于反应物和生成物均为气态，且反应前后气体的物质的量不变，故气体的压强和密度在反应过程中始终保持不变，A、B不能作为反应达到平衡的标志。C(g)、D(g)均为生成物，反应的任何时刻，生成的C(g)、D(g)的物质的量总是相等，D项错误。当c(A)不变时，说明单位时间内生成的A与消耗的A的量相等，即反应处于平衡状态。借题发挥(1)当A、B、C、D的浓度之比为1111时，能否说明该反应达到化学平衡？(2)当容器中混合气体平均相对分子质量一定时，能否说明该反应达到化学平衡？答案(1)不能，因为不能说明各组分的浓度一定不变。也不能说明该反应的正、逆反应速率相等。(2)不能，因为
13、该反应m总、n总都不变，所以混合气体平均相对分子质量不变。化学平衡状态的“变”与“不变”判断法某一物理量在从开始到平衡的过程是“变化”的，而达平衡后则“不变”，则此物理量是判断平衡状态的标志。反应过程中始终不变的物理量，不能作为判断平衡状态的标志。1在一定温度下的密闭容器中，可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的标志是 ()AN2、H2、NH3在容器中共存B混合气体的总物质的量不再发生变化C单位时间内生成n mol N2，同时生成3n mol H2D单位时间内消耗n mol N2，同时消耗n mol NH3B反应一旦开始，无论反应是否达到平衡状态，N2、H2、NH3均在容器
14、中共存，A错误；该反应是反应前后气体分子数不相等的反应，若混合气体的总物质的量不再发生变化，说明反应处于平衡状态，B正确；单位时间内生成n mol N2，同时生成3n mol H2，都表示反应逆向进行，不能判断反应是否处于平衡状态，C错误；单位时间内消耗n mol N2的同时必然会产生2n mol NH3，现消耗n mol NH3，说明反应正向进行，未达到平衡状态，D错误。2对于反应2HI(g)H2(g)I2(g，紫色)，下列叙述能够说明已达到平衡状态的是 ()A混合气体的质量不再变化B温度和容积一定时，容器内压强不再变化C1 mol HH键断裂的同时有2 mol HI键断裂D各物质的物质的量
15、浓度之比为211C根据反应可知，反应物、生成物全部为气体，结合质量守恒定律可知，气体的质量在反应前后不发生变化，无法判断是否达到平衡状态，故A错误；该反应是反应前后气体分子数相等的反应，反应过程中压强始终不变，所以容器内压强不再变化，无法判断是否达到平衡状态，故B错误；1 mol HH键断裂表示逆反应，2 mol HI键断裂表示正反应，且正、逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C正确；由于反应起始各物质的量没有给出，因此平衡状态时各物质的物质的量浓度之比不确定，即各物质的物质的量浓度之比为211，不能证明反应达到平衡状态，故D错误。1下列反应中，不属于可逆反应的是 ()A2NO2=N2O4与N
16、2O4=2NO2BH2I22HI与2HIH2I2CCO2H2O=H2CO3与H2CO3=CO2H2ODCaOCO2=CaCO3与CaCO3CaOCO2D可逆反应是指在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。CaOCO2=CaCO3与CaCO3CaOCO2在不同条件下进行，所以不属于可逆反应，D项正确。2下列有关化学反应限度的说法不正确的是 ()A任何可逆反应都有一定的限度B化学反应的限度是可以改变的C化学反应的限度与反应进行时间的长短有关D化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等C可逆反应不能进行到底，在一定条件下，当正、逆反应速率相等时，达到反应限度，所以任何可逆反应都有
17、一定的限度，故A正确；当外界条件发生变化时，反应限度可能发生改变，故B正确；无论时间多长，可逆反应都不可能完全转化，反应限度与时间的长短无关，但达到反应限度需要一定时间，二者不能混淆，故C错误；对于可逆反应，当正、逆反应速率相等时，反应达到限度，故D正确。3500 时，将2 mol N2和2.25 mol H2充入体积为10 L的恒容密闭容器中，反应达到平衡时，NH3的浓度不可能是()A0.1 molL1B0.12 molL1C0.05 molL1 D0.16 molL1D由题意知，该反应中N2过量。假设2.25 mol H2完全参与反应，则生成NH3的浓度为0.15 molL1，由于该反应是
18、可逆反应，H2不可能完全转化生成NH3，故平衡时NH3的浓度小于0.15 molL1。4可逆反应2NO2(g)2NO(g)O2(g)在容积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是 ()A单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NOB用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为221的状态C混合气体的颜色不再改变的状态D混合气体的总质量不再改变的状态C单位时间内生成n mol O2表示正反应速率，生成2n mol NO也是表示正反应速率，该说法不能说明正、逆反应速率相等，故不能说明反应达到平衡状态，A错误；化学反应速率之比等于化学计量数之比，故用NO2、NO、O2的
19、物质的量浓度变化表示的反应速率之比为221的状态不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据，B错误；NO2为红棕色气体，O2和NO为无色气体，故混合气体的颜色不再改变说明各物质的浓度不再改变，反应达到化学平衡状态，C正确；根据质量守恒定律可知反应前后气体的总质量始终不变，D错误。5在一体积为10 L的容器中，通入一定量的CO和H2O，850 时发生反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。(1)CO和H2O浓度变化如图，则04 min的平均反应速率v(CO)_ molL1min1。(2)如图中45 min该反应_(填“是”或“否”)处于平衡状态，判断理由是_。解析(1)v(CO)0.03 molL1min1。(2)平衡时，反应物或生成物的浓度不再发生改变。答案(1)0.03(2)是c(CO)和c(H2O)不再发生变化9
