高中化学教案【化学反应的限度】

化学反应的限度
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 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。

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
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
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。

()
[答案](1)√(2)√(3)×
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
化学平衡状态的特征
【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 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L －1。

当反应达到平衡时，可能存在的数据是()
A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1
B．SO2为0.25 mol·L－1
C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1
D．SO3为0.4 mol·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 mol·L－1；当SO3完全转化为SO2和O2时，c(SO3)＝0，c(SO2)＝0.4 mol·L－1，c(O2)＝0.2 mol·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<c(SO2)<0.4 mol·L－1,0<c(SO3)<0.4 mol·L－1,0<c(O2)<0.2 mol·L－1，只
有B项符合题意。

]
化学平衡状态的判定反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(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同时消耗了p mol 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 mol C同时消耗了q mol
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
【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18 8O的氧气，经过一段时间后，18 8O存在于()
A．O2B．SO2
C．O2和SO2D．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18 8O可能存在于三种物质中。

] 3．500 ℃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()
A．0.1 mol·L－1B．0.12 mol·L－1
C．0.05 mol·L－1D．0.16 mol·L－1
D[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 mol·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 mol·L－1。

]
4．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)＝mol·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)＝Δc(CO)
Δt
＝
(0.20－0.08)mol·L－1
4 min
＝0.03 mol·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。