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鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 化学反应的快慢和限度第2课时学案设计
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第二册第3节 化学反应的快慢和限度第2课时学案设计，共9页。
第2课时 化学反应的限度
可逆反应和化学平衡
1．可逆反应
(1)概念：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的化学反应。
(2)特征
①相同条件下，同时向正、逆两个方向进行。
②对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化成产物，反应只能进行到一定的程度，这就是该化学反应在这个条件下所能达到的限度。
③在可逆反应的化学方程式中，用“”代替“===”。如N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3，其中氮气与氢气生成氨的反应称为正反应，氨分解为氮气和氢气的反应称为逆反应。
2．化学平衡状态的建立
(1)以反应2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3为例，在一定温度下，将0.02 ml SO2和0.01 ml O2通入1 L密闭容器中，依据反应进行阶段填空。
(2)在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率随时间的变化如图所示。
3．化学平衡状态
(1)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，简称化学平衡。
(2)特征
可逆反应 ＝ 动态 不变 ≠ 化学平衡的移动
化学平衡状态的判断
续 表
判断化学平衡的关键是分析反应过程中的可变量和恒量：
(1)当反应过程中可变量不变时，则可逆反应达到化学平衡状态。
(2)恒量在反应过程中始终不变，不能作为判断化学平衡状态的标志。
1．判断正误
(1)NH3＋HCl===NH4Cl和NH4Cleq \(=====,\s\up7(△))HCl↑＋NH3↑为可逆反应。( )
(2)可逆反应达到最大限度状态也是反应停止状态。( )
(3)可以通过改变温度控制可逆反应的反应限度。( )
(4)可以通过延长时间增大可逆反应的反应限度。( )
(5)2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3反应中，v(SO2)∶v(O2)＝2∶1 时，反应达到平衡状态。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．在容器中充入SO2和只由18O组成的氧气(18O2)。在一定条件下达到平衡时，下列关于18O的说法正确的是( )
A．只存在于O2中
B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于SO2和SO3中
D．SO3、SO2和O2中都有可能存在
解析：选D。可逆反应的特征是在同一条件下，正、逆反应同时进行，故18O在反应物和生成物分子中均可能存在。
3．下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是( )
A．M、N全部变成了P
B．反应已经停止
C．反应混合物中各组分的浓度不再改变
D．反应混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)一定等于2∶1∶2
解析：选C。可逆反应的转化率达不到100%，即M、N不可能全部变成P，A错误；平衡时正、逆反应速率相等，但不为0，即反应没有停止，B错误；平衡时反应混合物中各组分的浓度不再改变，C正确；平衡时反应混合物中 c(M)∶c(N)∶c(P)不一定等于2∶1∶2，D错误。
化学平衡移动与影响因素
1．实验探究温度对化学平衡的影响
(1)实验原理：二氧化氮(NO2)通常为红棕色气体，四氧化二氮(N2O4)通常为无色气体。在常温常压下，二氧化氮就能转化为四氧化二氮，且反应是可逆的，正反应为放热反应。反应的化学方程式为2NO2(g)N2O4(g)。
(2)实验过程与实验现象：将封装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的装置两端的球形容器分别浸入冷水和热水中，观察到的现象分别是浸入冷水中的容器里的气体混合物颜色变浅，浸入热水中的容器里的气体混合物颜色变深。
(3)现象分析：其他条件一定，降低温度后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮的浓度减小，四氧化二氮的浓度增大；升高温度后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮的浓度增大，四氧化二氮的浓度减小。
(4)实验结论
①温度改变，会使可逆反应2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡被破坏，且被破坏后的可逆反应在新的条件下建立起新的化学平衡。
②升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。
2．化学平衡移动
(1)概念：已达化学平衡的可逆反应中，当条件改变时，原来的化学平衡被破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡的过程。
(2)影响因素：温度、浓度、压强等。
1．化学平衡移动的理解
(1)化学平衡移动过程可表示为
eq \x(\a\al(某条件下化学平衡, v正＝v逆≠0))eq \(――→,\s\up7(条件改变),\s\d5(v正≠v逆))eq \x(平衡被破坏)eq \(――→,\s\up7(一段时间后))
eq \x(\a\al(新条件下化学平衡, v′正＝v′逆≠0))
(2)化学平衡移动的本质是不同程度地改变了v正和v逆，只有条件改变后v正≠v逆，平衡才发生移动。
2．浓度和压强对化学平衡的影响
(1)其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。
(2)其他条件不变时，增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。
(3)对于有气体参与的可逆反应：
(4)对于反应前后气体分子数不变的反应[如H2(g)＋I2(g)2HI(g)]，改变压强，化学平衡不发生移动。
3．化学平衡的相关计算——三段式法
(1)建立解题模式的方法：①写出有关反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、变化量、平衡量。③根据已知条件列方程计算。
例如： mA(g)＋nB(g)pC(g) ＋ qD(g)
起始量/ml a b c d
变化量/ml x(耗) eq \f(nx,m)(耗) eq \f(px,m)(增) eq \f(qx,m)(增)
平衡量/ml a－x b－eq \f(nx,m) c＋eq \f(px,m) d＋eq \f(qx,m)
(2)对于反应物：转化浓度＝起始浓度－平衡浓度；对于生成物：转化浓度＝平衡浓度－起始浓度。三个量中，只有转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比，起始浓度和平衡浓度则是任意的。
(3)转化率的计算：A的转化率＝eq \f(已转化量,起始量)×100%；“量”指物质的量、浓度、体积、质量等。
1．判断正误
(1)升高温度，平衡向逆反应方向移动。( )
(2)对于平衡：2NO2N2O4，改变条件使平衡发生移动，气体颜色一定加深。( )
(3)对于化学平衡，改变条件使v正和v逆同时改变，平衡一定发生移动。( )
(4)降低温度一定引起化学平衡移动。( )
(5)引起化学平衡移动的根本原因是v正、v逆不同程度地改变。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2．对于密闭容器中的反应2NO2(g)N2O4(g)，正反应为放热反应，若升高温度，则下列说法错误的是( )
A．气体的平均相对分子质量减小
B．混合物的颜色加深
C．NO2的转化率减小
D．NO2的体积分数减小
解析：选D。正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，体系中NO2的浓度增大，即NO2的含量增大，NO2的转化率减小，混合物的颜色加深。由于化学平衡向逆反应方向移动，则体系中气体的总物质的量增大，而气体的总质量不变，根据M＝eq \f(m总,n总)可知，气体的平均相对分子质量减小。
3．如图所示，烧瓶A、B中装有相同浓度的NO2和N2O4的混合气体，中间用止水夹K夹紧，烧杯甲中盛放100 mL 6 ml·L－1盐酸，烧杯乙中盛放100 mL冷水，两烧杯液体温度相同。
(1)写出烧瓶中存在反应的化学方程式：____________________________，实验前两烧瓶中气体均呈___________________________________色。
(2)现向烧杯甲的溶液中放入25 g NaOH固体，同时向烧杯乙中放入25 g NH4NO3固体，搅拌使之溶解。某同学又用温度计测量两烧杯中液体的温度，发现烧杯甲中温度______(填“升高”或“降低”，下同)，烧杯乙中温度_____________________________________，
原因是___________________________________________。
同时发现烧瓶A中气体颜色变深，烧瓶B中气体颜色变浅。
(3)由此，该小组同学得出的结论是_______________________________________。
解析：(1)NO2和N2O4两种气体存在以下平衡：2NO2(红棕色)N2O4(无色)，实验前两烧瓶中气体均呈红棕色。
(2)NaOH固体与盐酸反应为放热反应，使溶液温度升高。NH4NO3固体溶于水吸收热量，使溶液温度降低。
(3)通过对比烧瓶A、B中气体颜色的变化可知温度对化学平衡的影响。
答案：(1)2NO2N2O4 红棕
(2)升高 降低 烧杯甲中NaOH固体与盐酸发生的中和反应为放热反应，使溶液温度升高；烧杯乙中NH4NO3固体溶于水吸收热量，使溶液温度降低
(3)温度升高，气体颜色变深，说明平衡2NO2N2O4向生成NO2的方向移动；温度降低，气体颜色变浅，说明平衡2NO2N2O4向生成N2O4的方向移动
合格考训练
1．下列反应不属于可逆反应的是( )
A．二氧化硫溶于水
B．氨溶于水
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
解析：选D。在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应，因此选项A、B、C都是可逆反应。D项中氢气与氧气反应需要点燃，水分解需要通电，反应条件不同，不是可逆反应。
2．已知一定温度下，N2和H2反应生成2 ml NH3时放出的热量为92.0 kJ，将此温度下的1 ml N2和3 ml H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量( )
A．一定大于92.0 kJ B．一定等于92.0 kJ
C．一定小于92.0 kJ D．不能确定
解析：选C。合成氨反应为可逆反应：N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3，1 ml N2和3 ml H2不能完全转化为2 ml NH3，故反应放出热量小于92.0 kJ。
3．假设某化学反应的微观过程如图所示，观察分析，符合图中变化的化学反应为( )
A．A2＋3B22AB3
B．2AB2＋B2===2AB3
C．2A2B＋5B24AB3
D．2AB2＋B22AB3
解析：选D。由题图可知反应物用AB2、B2表示，生成物用AB3表示，反应后反应物与生成物共存，说明该反应不能进行到底，为可逆反应，结合反应前后原子守恒可知，该反应的化学方程式为2AB2＋B22AB3。
4．对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。其中处于化学平衡状态的是( )
A．a点 B．b点
C．c点 D．d点
解析：选D。各组分的物质的量保持不变时，可逆反应达到化学平衡状态。
5．在温度和容积不变的条件下能表明反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)达到平衡状态的是( )
A．容器内压强不再变化
B．Fe3O4的物质的量不变
C．v(H2O)＝v(H2)
D．反应不再进行
解析：选B。反应前后气体的总物质的量不发生变化，容器中压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；Fe3O4的物质的量不变，各组分浓度不变，达到平衡状态，故B正确；v(H2O)＝v(H2)不能判断正、逆反应速率是否相等，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不等于0，故D错误。
6．在2 L密闭容器中，800 ℃时，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。
(1)上图中，A点处v(正)________(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。
(2)上图中表示NO2变化的曲线是________。用O2表示0～2 s内该反应的平均速率v＝________。
(3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母，下同)。
a．v(NO2)＝2v(O2)
b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2)
d．容器内气体的密度保持不变
(4)下列能使该反应的反应速率加快的是________。
a．及时分离出NO2气体
b．适当升高温度
c．增大O2的浓度
d．选择高效的催化剂
解析：(1)由题图可知A点后n(NO)呈减小状态，则反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)正向进行，v(正)>v(逆)。
(2)该反应正向进行，则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表中表明，反应从开始到平衡，n(NO)减小 0.020 ml－0.007 ml＝0.013 ml，则n(NO2)增加 0.013 ml。该反应容器的容积为2 L，则平衡时c(NO2)为0.006 5 ml·L－1，则表示NO2变化的曲线是b。表中表明，在0～2 s内Δn(NO)＝0.020 ml－0.008 ml＝0.012 ml，则Δn(O2)＝0.006 ml，容器容积为2 L，则Δc(O2)＝0.003 ml·L－1，反应时间为 2 s，根据v＝eq \f(Δc,Δt)，可得v(O2)＝1.5×10－3 ml·L－1·s－1。
(3)化学平衡状态中正、逆反应速率相等，则v正(NO2)＝2v逆(O2)，v(NO2)＝2v(O2)不能说明反应已经达到平衡状态，而v逆(NO)＝2v正(O2)能说明反应已经达到平衡状态。该反应为反应前后气体分子数减小的反应，容器内压强保持不变，说明反应已经到达平衡状态。气体质量守恒，容器容积不变，则容器内气体的密度始终不变，不能说明反应已经达到平衡状态。
(4)其他条件一定，升高温度或增大浓度或使用催化剂，都能使化学反应速率加快。
答案：(1)大于 (2)b 1.5×10－3 ml·L－1·s－1
(3)bc (4)bcd课程标准
核心素养
1.了解可逆反应的含义。
2．知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。
3．能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。知道外界条件能影响化学平衡状态。
1.变化观念与平衡思想
认识化学反应是有一定限度的，可通过改变外界条件调控化学反应的限度。
2．科学探究与创新意识
依据探究目的设计实验方案，探究影响化学反应限度的因素。
反应
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
混合物体系中各成分的含量
各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
各气体的体积或气体体积分数一定
平衡
总体积、总压强、总物质的量一定
不一定
平衡
反应
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
正、逆反
应速率
的关系
在单位时间内消耗了m ml A的同时生成了m ml A
平衡
在单位时间内消耗了n ml B的同时消耗了p ml C
平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
不一定
平衡
在单位时间内生成了n ml B的同时消耗了q ml D
不一定
平衡
压强
m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件不变)
平衡
m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件不变)
不一定
平衡
混合气
体的平
均相对
分子质
量(Mr)
当m＋n≠p＋q时，Mr一定
平衡
当m＋n＝p＋q时，Mr一定
不一定
平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件不变)
平衡
体系的
密度(ρ)
密度一定
不一定
平衡
其他
若体系颜色不再变化等
平衡
课堂小结
化学反应的限度eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(可逆反应,化学平衡状态的特征：逆、等、动、定、变,化学平衡移动与影响因素：温度、压强、浓度等))
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/ml
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
第2课时 化学反应的限度
可逆反应和化学平衡
1．可逆反应
(1)概念：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的化学反应。
(2)特征
①相同条件下，同时向正、逆两个方向进行。
②对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化成产物，反应只能进行到一定的程度，这就是该化学反应在这个条件下所能达到的限度。
③在可逆反应的化学方程式中，用“”代替“===”。如N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3，其中氮气与氢气生成氨的反应称为正反应，氨分解为氮气和氢气的反应称为逆反应。
2．化学平衡状态的建立
(1)以反应2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3为例，在一定温度下，将0.02 ml SO2和0.01 ml O2通入1 L密闭容器中，依据反应进行阶段填空。
(2)在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率随时间的变化如图所示。
3．化学平衡状态
(1)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，简称化学平衡。
(2)特征
可逆反应 ＝ 动态 不变 ≠ 化学平衡的移动
化学平衡状态的判断
续 表
判断化学平衡的关键是分析反应过程中的可变量和恒量：
(1)当反应过程中可变量不变时，则可逆反应达到化学平衡状态。
(2)恒量在反应过程中始终不变，不能作为判断化学平衡状态的标志。
1．判断正误
(1)NH3＋HCl===NH4Cl和NH4Cleq \(=====,\s\up7(△))HCl↑＋NH3↑为可逆反应。( )
(2)可逆反应达到最大限度状态也是反应停止状态。( )
(3)可以通过改变温度控制可逆反应的反应限度。( )
(4)可以通过延长时间增大可逆反应的反应限度。( )
(5)2SO2＋O2eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))2SO3反应中，v(SO2)∶v(O2)＝2∶1 时，反应达到平衡状态。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．在容器中充入SO2和只由18O组成的氧气(18O2)。在一定条件下达到平衡时，下列关于18O的说法正确的是( )
A．只存在于O2中
B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于SO2和SO3中
D．SO3、SO2和O2中都有可能存在
解析：选D。可逆反应的特征是在同一条件下，正、逆反应同时进行，故18O在反应物和生成物分子中均可能存在。
3．下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是( )
A．M、N全部变成了P
B．反应已经停止
C．反应混合物中各组分的浓度不再改变
D．反应混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)一定等于2∶1∶2
解析：选C。可逆反应的转化率达不到100%，即M、N不可能全部变成P，A错误；平衡时正、逆反应速率相等，但不为0，即反应没有停止，B错误；平衡时反应混合物中各组分的浓度不再改变，C正确；平衡时反应混合物中 c(M)∶c(N)∶c(P)不一定等于2∶1∶2，D错误。
化学平衡移动与影响因素
1．实验探究温度对化学平衡的影响
(1)实验原理：二氧化氮(NO2)通常为红棕色气体，四氧化二氮(N2O4)通常为无色气体。在常温常压下，二氧化氮就能转化为四氧化二氮，且反应是可逆的，正反应为放热反应。反应的化学方程式为2NO2(g)N2O4(g)。
(2)实验过程与实验现象：将封装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的装置两端的球形容器分别浸入冷水和热水中，观察到的现象分别是浸入冷水中的容器里的气体混合物颜色变浅，浸入热水中的容器里的气体混合物颜色变深。
(3)现象分析：其他条件一定，降低温度后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮的浓度减小，四氧化二氮的浓度增大；升高温度后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮的浓度增大，四氧化二氮的浓度减小。
(4)实验结论
①温度改变，会使可逆反应2NO2(g)N2O4(g)的化学平衡被破坏，且被破坏后的可逆反应在新的条件下建立起新的化学平衡。
②升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。
2．化学平衡移动
(1)概念：已达化学平衡的可逆反应中，当条件改变时，原来的化学平衡被破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡的过程。
(2)影响因素：温度、浓度、压强等。
1．化学平衡移动的理解
(1)化学平衡移动过程可表示为
eq \x(\a\al(某条件下化学平衡, v正＝v逆≠0))eq \(――→,\s\up7(条件改变),\s\d5(v正≠v逆))eq \x(平衡被破坏)eq \(――→,\s\up7(一段时间后))
eq \x(\a\al(新条件下化学平衡, v′正＝v′逆≠0))
(2)化学平衡移动的本质是不同程度地改变了v正和v逆，只有条件改变后v正≠v逆，平衡才发生移动。
2．浓度和压强对化学平衡的影响
(1)其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。
(2)其他条件不变时，增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。
(3)对于有气体参与的可逆反应：
(4)对于反应前后气体分子数不变的反应[如H2(g)＋I2(g)2HI(g)]，改变压强，化学平衡不发生移动。
3．化学平衡的相关计算——三段式法
(1)建立解题模式的方法：①写出有关反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、变化量、平衡量。③根据已知条件列方程计算。
例如： mA(g)＋nB(g)pC(g) ＋ qD(g)
起始量/ml a b c d
变化量/ml x(耗) eq \f(nx,m)(耗) eq \f(px,m)(增) eq \f(qx,m)(增)
平衡量/ml a－x b－eq \f(nx,m) c＋eq \f(px,m) d＋eq \f(qx,m)
(2)对于反应物：转化浓度＝起始浓度－平衡浓度；对于生成物：转化浓度＝平衡浓度－起始浓度。三个量中，只有转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比，起始浓度和平衡浓度则是任意的。
(3)转化率的计算：A的转化率＝eq \f(已转化量,起始量)×100%；“量”指物质的量、浓度、体积、质量等。
1．判断正误
(1)升高温度，平衡向逆反应方向移动。( )
(2)对于平衡：2NO2N2O4，改变条件使平衡发生移动，气体颜色一定加深。( )
(3)对于化学平衡，改变条件使v正和v逆同时改变，平衡一定发生移动。( )
(4)降低温度一定引起化学平衡移动。( )
(5)引起化学平衡移动的根本原因是v正、v逆不同程度地改变。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2．对于密闭容器中的反应2NO2(g)N2O4(g)，正反应为放热反应，若升高温度，则下列说法错误的是( )
A．气体的平均相对分子质量减小
B．混合物的颜色加深
C．NO2的转化率减小
D．NO2的体积分数减小
解析：选D。正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，体系中NO2的浓度增大，即NO2的含量增大，NO2的转化率减小，混合物的颜色加深。由于化学平衡向逆反应方向移动，则体系中气体的总物质的量增大，而气体的总质量不变，根据M＝eq \f(m总,n总)可知，气体的平均相对分子质量减小。
3．如图所示，烧瓶A、B中装有相同浓度的NO2和N2O4的混合气体，中间用止水夹K夹紧，烧杯甲中盛放100 mL 6 ml·L－1盐酸，烧杯乙中盛放100 mL冷水，两烧杯液体温度相同。
(1)写出烧瓶中存在反应的化学方程式：____________________________，实验前两烧瓶中气体均呈___________________________________色。
(2)现向烧杯甲的溶液中放入25 g NaOH固体，同时向烧杯乙中放入25 g NH4NO3固体，搅拌使之溶解。某同学又用温度计测量两烧杯中液体的温度，发现烧杯甲中温度______(填“升高”或“降低”，下同)，烧杯乙中温度_____________________________________，
原因是___________________________________________。
同时发现烧瓶A中气体颜色变深，烧瓶B中气体颜色变浅。
(3)由此，该小组同学得出的结论是_______________________________________。
解析：(1)NO2和N2O4两种气体存在以下平衡：2NO2(红棕色)N2O4(无色)，实验前两烧瓶中气体均呈红棕色。
(2)NaOH固体与盐酸反应为放热反应，使溶液温度升高。NH4NO3固体溶于水吸收热量，使溶液温度降低。
(3)通过对比烧瓶A、B中气体颜色的变化可知温度对化学平衡的影响。
答案：(1)2NO2N2O4 红棕
(2)升高 降低 烧杯甲中NaOH固体与盐酸发生的中和反应为放热反应，使溶液温度升高；烧杯乙中NH4NO3固体溶于水吸收热量，使溶液温度降低
(3)温度升高，气体颜色变深，说明平衡2NO2N2O4向生成NO2的方向移动；温度降低，气体颜色变浅，说明平衡2NO2N2O4向生成N2O4的方向移动
合格考训练
1．下列反应不属于可逆反应的是( )
A．二氧化硫溶于水
B．氨溶于水
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
解析：选D。在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应，因此选项A、B、C都是可逆反应。D项中氢气与氧气反应需要点燃，水分解需要通电，反应条件不同，不是可逆反应。
2．已知一定温度下，N2和H2反应生成2 ml NH3时放出的热量为92.0 kJ，将此温度下的1 ml N2和3 ml H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量( )
A．一定大于92.0 kJ B．一定等于92.0 kJ
C．一定小于92.0 kJ D．不能确定
解析：选C。合成氨反应为可逆反应：N2＋3H2eq \(,\s\up7(高温、高压),\s\d5(催化剂))2NH3，1 ml N2和3 ml H2不能完全转化为2 ml NH3，故反应放出热量小于92.0 kJ。
3．假设某化学反应的微观过程如图所示，观察分析，符合图中变化的化学反应为( )
A．A2＋3B22AB3
B．2AB2＋B2===2AB3
C．2A2B＋5B24AB3
D．2AB2＋B22AB3
解析：选D。由题图可知反应物用AB2、B2表示，生成物用AB3表示，反应后反应物与生成物共存，说明该反应不能进行到底，为可逆反应，结合反应前后原子守恒可知，该反应的化学方程式为2AB2＋B22AB3。
4．对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。其中处于化学平衡状态的是( )
A．a点 B．b点
C．c点 D．d点
解析：选D。各组分的物质的量保持不变时，可逆反应达到化学平衡状态。
5．在温度和容积不变的条件下能表明反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)达到平衡状态的是( )
A．容器内压强不再变化
B．Fe3O4的物质的量不变
C．v(H2O)＝v(H2)
D．反应不再进行
解析：选B。反应前后气体的总物质的量不发生变化，容器中压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；Fe3O4的物质的量不变，各组分浓度不变，达到平衡状态，故B正确；v(H2O)＝v(H2)不能判断正、逆反应速率是否相等，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不等于0，故D错误。
6．在2 L密闭容器中，800 ℃时，反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。
(1)上图中，A点处v(正)________(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。
(2)上图中表示NO2变化的曲线是________。用O2表示0～2 s内该反应的平均速率v＝________。
(3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母，下同)。
a．v(NO2)＝2v(O2)
b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2)
d．容器内气体的密度保持不变
(4)下列能使该反应的反应速率加快的是________。
a．及时分离出NO2气体
b．适当升高温度
c．增大O2的浓度
d．选择高效的催化剂
解析：(1)由题图可知A点后n(NO)呈减小状态，则反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)正向进行，v(正)>v(逆)。
(2)该反应正向进行，则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表中表明，反应从开始到平衡，n(NO)减小 0.020 ml－0.007 ml＝0.013 ml，则n(NO2)增加 0.013 ml。该反应容器的容积为2 L，则平衡时c(NO2)为0.006 5 ml·L－1，则表示NO2变化的曲线是b。表中表明，在0～2 s内Δn(NO)＝0.020 ml－0.008 ml＝0.012 ml，则Δn(O2)＝0.006 ml，容器容积为2 L，则Δc(O2)＝0.003 ml·L－1，反应时间为 2 s，根据v＝eq \f(Δc,Δt)，可得v(O2)＝1.5×10－3 ml·L－1·s－1。
(3)化学平衡状态中正、逆反应速率相等，则v正(NO2)＝2v逆(O2)，v(NO2)＝2v(O2)不能说明反应已经达到平衡状态，而v逆(NO)＝2v正(O2)能说明反应已经达到平衡状态。该反应为反应前后气体分子数减小的反应，容器内压强保持不变，说明反应已经到达平衡状态。气体质量守恒，容器容积不变，则容器内气体的密度始终不变，不能说明反应已经达到平衡状态。
(4)其他条件一定，升高温度或增大浓度或使用催化剂，都能使化学反应速率加快。
答案：(1)大于 (2)b 1.5×10－3 ml·L－1·s－1
(3)bc (4)bcd课程标准
核心素养
1.了解可逆反应的含义。
2．知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。
3．能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。知道外界条件能影响化学平衡状态。
1.变化观念与平衡思想
认识化学反应是有一定限度的，可通过改变外界条件调控化学反应的限度。
2．科学探究与创新意识
依据探究目的设计实验方案，探究影响化学反应限度的因素。
反应
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
混合物体系中各成分的含量
各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
各气体的体积或气体体积分数一定
平衡
总体积、总压强、总物质的量一定
不一定
平衡
反应
mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)
正、逆反
应速率
的关系
在单位时间内消耗了m ml A的同时生成了m ml A
平衡
在单位时间内消耗了n ml B的同时消耗了p ml C
平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q
不一定
平衡
在单位时间内生成了n ml B的同时消耗了q ml D
不一定
平衡
压强
m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件不变)
平衡
m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件不变)
不一定
平衡
混合气
体的平
均相对
分子质
量(Mr)
当m＋n≠p＋q时，Mr一定
平衡
当m＋n＝p＋q时，Mr一定
不一定
平衡
温度
任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件不变)
平衡
体系的
密度(ρ)
密度一定
不一定
平衡
其他
若体系颜色不再变化等
平衡
课堂小结
化学反应的限度eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(可逆反应,化学平衡状态的特征：逆、等、动、定、变,化学平衡移动与影响因素：温度、压强、浓度等))
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/ml
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
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