高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 化学反应的快慢和限度学案设计

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 化学反应的快慢和限度学案设计，共8页。学案主要包含了化学反应的限度——化学平衡状态，化学平衡的影响因素等内容，欢迎下载使用。

目标与素养：1.了解可逆反应的特征。(变化观念)2.了解化学平衡的概念及特征，能够判断化学平衡状态，知道条件改变时化学平衡会发生移动。(变化观念与平衡思想)








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


①正向反应和逆向反应同时进行。


②正向反应和逆向反应的条件相同。


③在一定条件下，反应物不能全部转化为生成物。


2．化学平衡状态


(1)化学平衡状态的建立


对于可逆反应：2SO2＋O2，在一定温度下，将2 ml SO2(g)和1 ml 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。





①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。


②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。


③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，这种状态称为化学平衡状态。


二、化学平衡的影响因素


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


(2)结论


①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。


②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．下列反应体系中，不属于可逆反应的是( )


A．二氧化硫催化氧化生成三氧化硫


B．氨气溶解于水


C．工业合成氨


D．水电解生成H2和O2与H2在O2中燃烧生成H2O


[答案] D


3．对于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．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等


D．化学反应的限度与时间的长短无关


A [反应达到最大限度时v(正)＝v(逆)≠0，A项错误；同一化学反应，条件改变，化学平衡可能被破坏，反应限度可能就会被改变，B项正确；任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，即反应达到化学平衡，此时v(正)＝v(逆)，对同一可逆反应，达到化学平衡时，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关，C、D两项正确。]











【典例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。]





1．在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) 已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 ml·L－1、0.1 ml·L－1、0.2 ml·L－1。当反应达到平衡时，可能存在的数据是( )


A．SO2为0.4 ml·L－1，O2为0.2 ml·L－1


B．SO2为0.25 ml·L－1


C．SO2、SO3均为0.15 ml·L－1


D．SO3为0.4 ml·L－1


B [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 ml·L－1；当SO3完全转化为SO2和O2时，c(SO3)＝0，c(SO2)＝0.4 ml·L－1，c(O2)＝0.2 ml·L－1。根据可逆反应的特点：可逆反应不可能进行到底，故平衡时，0




【典例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


C．c(A)不随时间改变


D．单位时间里生成C(g)和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，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。]





(1)当A、B、C、D的浓度之比为1∶1∶1∶1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。








2．在恒定温度下：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)达到平衡，不能判断该反应达到化学平衡的是( )


A．v正(NH3)＝2v逆(CO2)


B．密闭容器中总压强不变


C．密闭容器中混合气体的密度不变


D．密闭容器中氨气的体积分数不变


D [反应达到平衡状态的标志有两个：一是正、逆反应速率相等；二是各物质的质量、浓度、物质的量分数等均恒定不变；B、C两项都体现了混合气体的质量、浓度等恒定不变，即正、逆反应速率相等，符合题意；D项NH3与CO2都是生成物，按比例生成，故无论平衡与否，氨气体积分数均不变。]





1．在一定条件下，向某容器中充入N2和H2合成NH3。以下叙述错误的是( )


A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零


B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零


C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定


D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定


B [随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，一段时间后，反应达到平衡状态，但此时反应并没有停止，只不过v(正)＝v(逆)≠0，故B项错误。]


2．反应：2SO2＋O22SO3达到平衡后，再向反应容器中充入含氧的同位素eq \\al(18, 8)O的氧气，经过一段时间后，eq \\al(18, 8)O存在于( )


A．O2 B．SO2


C．O2和SO2 D．O2、SO2和SO3


D [可逆反应在相同条件下，可以向正、逆两个反应方向进行，反应体系中各物质同时存在，由于三种物质均含有氧元素，故eq \\al(18, 8)O可能存在于三种物质中。]


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 B．0.12 ml·L－1


C．0.05 ml·L－1 D．0.16 ml·L－1


D [由题意知，该反应中N2过量。假设2.25 ml H2完全参与反应，则生成NH3的浓度为0.15 ml·L－1，由于该反应是可逆反应，H2不可能完全转化生成NH3，故平衡时NH3的浓度小于0.15 ml·L－1。]


4．一定条件下，可逆反应：N2＋3H22NH3达到化学平衡状态，下列说法一定正确的是( )


A．每1 ml N≡N断裂的同时有2 ml N—H生成


B．N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2


C．N2减少的速率和NH3减少的速率之比为1∶2


D．气体体积为初始体积的eq \f(1,2)


C [A.反应速率之比等于相应的物质系数之比，根据方程式可知，每1 ml N≡N断裂的同时有6 ml N—H生成，不正确；B.平衡时物质的浓度不再发生变化，但各种物质的浓度之间不一定相等或满足某种关系，不正确；C.达到平衡状态时正、逆反应速率相等，则N2减少的速率和NH3减少的速率之比为1∶2，正确；D.不知道转化率，则不能确定气体体积和初始体积的关系，不正确。]


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0～4 min的平均反应速率v(CO)＝ ml·L－1·min－1。


(2)如图中4～5 min该反应 (填“是”或“否”)处于平衡状态，判断理由是 。


[解析](1)v(CO)＝eq \f(ΔcCO,Δt)＝eq \f(0.20－0.08ml·L－1,4 min)＝0.03 ml·L－1·min－1。


(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


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
化学平衡状态的特征
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 ml A同时生成m ml A
平衡
在单位时间内消耗了n ml B同时消耗了p ml C
平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
不一定平衡
在单位时间内消耗了p ml C同时消耗了q ml D[只有v(逆)]
不一定平衡
压强
m＋n＝p＋q时，总压强恒定
不一定平衡
m＋n≠p＋q时，总压强恒定
平衡
混合气体平均相对分子质量
若m＋n≠p＋q，混合气体平均相对分子质量恒定
平衡
若m＋n＝p＋q，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