高中化学人教版 (2019)必修 第二册化学反应的速率与限度第二课时教案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册化学反应的速率与限度第二课时教案，共14页。教案主要包含了化学反应的限度，化学反应条件的控制等内容，欢迎下载使用。
1.可逆反应
思考1 以下几个反应是不是可逆反应？(填“√”或“×”)
①N2+3H22NH3( √ )
②NH3+H2ONH3·H2O( √ )
③Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2( × )
④2H2O2H2↑+O2↑( × )
可逆反应的特征
2.化学平衡状态的建立
用速率变化图像表示化学平衡状态的建立
3.化学平衡状态
(1)化学平衡状态的概念
如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。
(2)化学平衡状态的特征
思考2 一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列哪些情况能说明正反应速率和逆反应速率相等，反应达到了平衡状态。
①生成2 ml NH3的同时消耗1 ml N2
②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2
③2v正(H2)=3v正(NH3)
④ 1个N≡N断裂的同时，有6个N—H断裂
⑤H2的百分含量保持不变
⑥NH3的体积分数保持不变
提示 ④⑤⑥
4.化学反应的限度
(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。
(2)对化学反应限度的理解
①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下转化为生成物的最大转化率。
②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。
1.判断正误
(1)1 ml N2和3 ml H2在一定条件下可完全生成2 ml NH3( )
(2)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等( )
(3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等( )
(4)化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止( )
(5)一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率( )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)×
2.下列对于化学反应的限度的叙述错误的是( )
A.任何可逆反应都有一定的限度
B.有一定限度的化学反应，都是可逆反应
C.化学反应的限度与时间的长短无关
D.同一可逆反应在不同条件下(如温度、浓度等)，其反应的限度相同
答案 D
解析 任何可逆反应都有一定的限度，反之，有一定限度的化学反应都是可逆反应，对同一可逆反应，当外界条件不变时，反应的限度与时间长短无关。
3.(2024·合肥高一期中)在一定条件下，对于密闭容器中进行的反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，下列说法能充分说明该反应已达到化学平衡状态的是( )
A.SO2、O2、SO3在容器中共存
B.SO2、O2、SO3的浓度均不再改变
C.SO2、O2、SO3浓度比为2∶1∶2
D.正、逆反应速率相等且均等于零
答案 B
解析 SO2、O2、SO3的浓度均不再变化，说明反应达平衡状态，B正确；SO2、O2、SO3的浓度比是否为2∶1∶2和是否达到平衡没有必然联系，C错误；化学平衡是动态平衡，平衡时速率不为0，D错误。
二、化学反应条件的控制
1.化学反应条件控制的目的
(1)促进有利的化学反应：提高反应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率。
(2)抑制有害的化学反应：降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生。
2.化工生产中反应条件的调控
(1)考虑因素
化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
(2)实例——合成氨生产条件的选择
思考 为实现“碳达峰”“碳中和”的目标，提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一。试回答下列问题。
(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么？
提示 将煤块粉碎成煤粉的目的是增大其与空气中O2的接触面积，提高反应速率，使煤粉燃烧更充分；通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，生成CO2放出能量，若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量少，且造成污染。
(2)煤燃烧时，选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？
提示 减少热量损失，提高煤燃烧的效率。
(3)煤燃烧后的废气中的热量，采取什么措施可充分利用？
提示 可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面使用。
1.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( )
①提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点 ③将固体燃料粉碎 ④将液体燃料雾化 ⑤将煤气化处理 ⑥通入适当过量的空气
A.①③④⑤B.②③⑤⑥
C.③④⑤⑥D.①②③④
答案 C
解析 燃料的着火点不可改变且与燃烧效率无关。
2.下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是 (填序号)。
(1)步骤①中“净化”可以防止杂质与催化剂作用，降低其活性
(2)步骤②中“加压”可以加快反应速率
(3)步骤②采用的压强是2×107 Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大
(4)步骤③选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件
(5)目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右
(6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本
答案 (1)(2)(4)(6)
1.(2023·黑龙江牡丹江一中高一期中)硫酸是一种重要的化工产品，目前的重要生产方法是“接触法”，反应原理为2SO2+O22SO3，已知该反应为放热反应。下列说法正确的是( )
A.只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3
B.达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零
C.由反应可知，2 ml SO2的能量大于2 ml SO3的能量
D.工业上在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
答案 D
解析 因为2SO2+O22SO3为可逆反应，所以尽管选择适宜的条件，SO2和O2也不能全部转化为SO3，故A错误；达到平衡后，反应没有停止，只是正、逆反应速率相等但并不为零，故B错误；因为2SO2+O22SO3为放热反应，由反应可知，2 ml SO2和1 ml O2的总能量大于2 ml SO3的总能量，故C错误；工业上在利用上述反应生产三氧化硫时，为了提高产率和效率，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题，故D正确。
2.(2023·连云港高一期中)化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是( )
A.利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠
B.为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C.为加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D.降温加快H2O2的分解速率
答案 D
解析 钠和氧气在点燃或加热条件下反应生成过氧化钠，可以利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠，故A正确；MnO2可以作为催化剂催化KClO3的分解反应，故C正确；降温会减慢H2O2的分解速率，故D错误。
3.(2024·天津高一段考)在密闭容器中充入SO2和由18O原子组成的氧气，在一定条件下开始反应，在达到平衡后，18O存在于( )
A.SO2、SO3、O2中都有可能存在
B.只存在于O2和SO3中
C.只存在于SO2和SO3中
D.只存在于O2中
答案 A
解析 SO2和O2反应生成SO3的反应是可逆反应，反应具有双向性，因此18O存在于SO2、SO3、O2中，故选A。
4.Ⅰ.已知在2 L的密闭容器中进行如下可逆反应，各物质的有关数据如下：
aA(g)+bB(g)2C(g)
起始/(ml·L-1)1.51 0
2 s末/(ml·L-1)0.90.8 0.4
请回答下列问题：
(1)该可逆反应的化学方程式可表示为 。
(2)用物质B来表示0~2 s的平均反应速率 。
(3)从反应开始到2 s末，A的转化率为 。
(4)下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是 (填字母)。
A.vB(消耗)=vC(生成)
B.容器内气体的总压强保持不变
C.容器内气体的密度不变
D.容器内气体C的物质的量分数保持不变
Ⅱ.(5)实验室通常用大理石(或石灰石)与稀盐酸反应制取二氧化碳，不用纯碱与盐酸或硫酸反应制取二氧化碳的考虑是：(1)纯碱比大理石(或石灰石)成本高，不经济；(2)反应速率太快，难以控制和收集产物。反应速率可以通过改变反应条件来控制。作为研究，请你提出用纯碱与盐酸反应制取二氧化碳的适宜途径，并用实验来检验你的设计。
答案 (1)3A(g)+B(g)2C(g) (2)0.1 ml·L-1·s-1 (3)40% (4)BD (5)可以利用分液漏斗向纯碱粉末中逐滴加入盐酸，以便控制反应速率和生成CO2的体积。
解析 (3)从反应开始到2 s末，A物质的转化率为(1.5−0.9)ml·L−11.5ml·L−1×100%=40%。(4)vB(消耗)=vC(生成)，正、逆反应速率不相等，A项错误；该反应是反应前后气体分子数减小的反应，容器内气体的总压强保持不变，说明各气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，B项正确；容器内气体的密度始终不变，C项错误；容器内气体C的物质的量分数保持不变，说明各组分的物质的量不变，反应达到平衡状态，D项正确。
课时对点练 [分值：100分]
(选择题1~12题，每小题6分，共72分)
题组一 可逆反应
1.下列关于物质“反应程度”的说法正确的是( )
A.一定条件下，2 ml SO2与足量O2反应可得到2 ml SO3
B.1 ml Cl2与足量的H2O反应可生成1 ml HClO
C.1 ml H2与1 ml I2反应可制备2 ml HI
D.一定条件下，1 ml N2与3 ml H2反应可制备1.0 ml NH3
答案 D
解析 SO2与O2的反应是可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，不会得到2 ml SO3，A错误；氯气和水的反应是可逆反应，1 ml Cl2与足量的H2O反应不会生成1 ml HClO，B错误；氢气与I2的反应是可逆反应，不能100%转化，1 ml H2与1 ml I2反应制备的HI少于2 ml，C错误；N2与H2的反应是可逆反应：N2+3H22NH3，一定条件下，1 ml N2与3 ml H2反应可制备1.0 ml NH3，D正确。
2.(2024·天津高一段考)下列各组两个反应互为可逆反应的是( )
①2Na+Cl22NaCl与2NaCl2Na+Cl2↑
②H2SO4(浓)+2HBr===2H2O+Br2+SO2↑与Br2+SO2+2H2O===2HBr+H2SO4
③2NO2===N2O4与N2O4===2NO2
④CO2+H2O===H2CO3与H2CO3===H2O+CO2↑
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
答案 C
解析 ①反应条件不一样，不是可逆反应，②物质不同，第一个反应物是浓硫酸，第二个生成物是稀硫酸，不是可逆反应；③④在相同条件下，能够同时向正、逆两个方向进行，都是可逆反应；故选C。
题组二 化学反应的限度
3.500 ℃时，将2 ml N2和2.25 ml 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( )
A.0.1 ml·L-1 ml·L-1
ml·L-1 ml·L-1
答案 D
解析 由题干信息可知，N2和H2发生反应生成NH3，反应的化学方程式为N2+3H22NH3，该反应中N2过量，假设2.25 ml H2完全反应，则生成NH3的物质的量为1.5 ml，浓度为0.15 ml·L-1，但该反应是可逆反应，H2不可能完全转化为NH3，因此达到平衡时，NH3的浓度小于0.15 ml·L-1，D选项符合题意。
4.(2024·广西防城港高一段考)一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应：N2g+3H2g2NH3g，达到化学平衡状态时，有关描述正确的是( )
A.N2和H2全部转化为NH3
B.NH3的浓度不再变化
C.正反应和逆反应的速率相等且等于0
D.N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶3∶2
答案 B
解析 可逆反应不能进行到底，A错误；正反应和逆反应速率相等但是不等于0，C错误；平衡时，N2、H2和NH3的物质的量之比取决于起始量与转化程度，这是个变量，该比值不能作为达到平衡的标志，D错误。
题组三 化学平衡状态的判断
5.在实验室中模拟H2(g)+I2(g)2HI(g)时，控制反应条件不变，将一定量的氢气和碘蒸气充入恒容密闭容器中，反应一段时间后，不能确定该反应已经达到化学平衡状态的是( )
A.容器中的压强不再变化
B.H2的浓度不再变化
C.容器中混合物的颜色不再变化
D.HI的物质的量不再变化
答案 A
解析 由于反应前后气体的系数和相等，故在恒温恒容的密闭容器中，气体的压强始终保持不变，A符合题意；H2的浓度不再变化能够判断反应达到平衡状态，B不符合题意；反应体系中H2和HI均为无色，而碘蒸气为紫色，故反应过程中容器中混合物的颜色一直在改变，故容器中混合物的颜色不再变化能够判断反应达到平衡状态，C不符合题意；HI的物质的量不再变化能够判断反应达到平衡状态，D不符合题意。
6.(2024·福州高一期中)将1 ml固体A置于体积不变的真空密闭容器中(固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其分解：A(s)2B(g)+C(g)，下列可以判断该反应已达到化学平衡状态的是( )
A.物质的物质的量浓度：c(B)=2c(C)
B.混合气体的密度保持不变
C.B的体积分数不变
D.混合气体的平均摩尔质量保持不变
答案 B
解析 c(B)=2c(C)不能说明正、逆反应速率相等，不能确定是否达到平衡状态，A错误； 容器体积始终不变，而反应中气体的质量为变量，则混合气体的密度不变，说明反应已达平衡，B正确；只有生成物为气体，生成B、C的物质的量之比为定值，则B的体积分数为定值，混合气体的平均摩尔质量为定值，则B的体积分数不变，混合气体的平均摩尔质量保持不变，都不能说明达到平衡，C、D错误。
题组四 化学反应条件的控制
7.工业上合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是( )
A.温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好
B.压强越大，反应速率越快，因此采取的压强越大越好
C.催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂
D.可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率
答案 C
解析 A项，温度高反应速率快，但温度过高会消耗更多的燃料且催化剂有可能会失去活性，因此实际生产中的温度不是越高越好，错误；B项，压强大反应速率快，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越大越好，错误；D项，加入水蒸气会降低反应体系的温度，且氨气溶于水并不能提高反应速率，错误。
8.(2023·辽宁抚顺高一期中)在工业生产或实验中，下列做法与调控化学反应速率无关的是( )
A.煅烧矿石时，向炉膛中鼓入空气增强火势
B.将Fe与稀H2SO4反应中的稀H2SO4换成稀HNO3
C.食品抽真空包装
D.实验室制氢气时，用锌粉代替锌块
答案 B
解析 煅烧矿石时，向炉膛中鼓入空气，氧气浓度增大，反应速率加快，火势增强，故不选A；将稀H2SO4换成稀HNO3，铁与稀硝酸反应不能放出氢气，与反应速率无关，故选B；食品抽真空包装，降低氧气浓度，减慢食物氧化速率，故不选C；实验室制氢气时，用锌粉代替锌块，增大接触面积，反应速率加快，故不选D。
9.(2024·成都高一期中)一定条件下发生反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，若SO2、O2、SO3的起始浓度分别为a ml·L-1、b ml·L-1、 c ml·L-1(均不为零)，达到平衡状态时，SO2、O2、SO3浓度分别为0.18 ml·L-1、0.09 ml·L-1和0.2 ml·L-1，则下列判断错误的是( )
A.a+c=0.38
B.b的取值范围为0