高一化学：专题2第一单元第2课时 化学反应的限度 课件(江苏)(苏教版必修2)

第2课时 化学反应的限度
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一、可逆反应 1．概念：在同一条件下，既可以向正反应 ______方向 逆反应 方向进行的反应。 进行，又可以向_______ 2．表示：用“ ”连接反应物和生成物。 3．特点：在一定条件下，可逆反应有一定的 限度 ，反应物不能完全转化为生成物。 ______
(2)间接判断法 ①各组分的百分含量保持不变(各物质的物质的量 分数一定、各物质的质量分数一定、各气体的体 积分数一定)； ②各组分的物质的量不随时间的改变而改变； ③各气体的体积不随时间的改变而改变。 (3)特例判断法 ①对反应前后气体物质的分子总数不相等的可逆 反应来说，混合气体的总压强、总体积、总物质 的量、平均摩尔质量不随时间的改变而改变时，
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有关化学平衡的计算方法 1．计算模式 设a mol· L－1、b mol· L－1分别为A、B两物质的起 始浓度， mx mol· L － 1 为反应物 A 的转化浓度， nx mol· L－1为B的转化浓度，则： mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) c始(mol· L－1) a b 0 0 Δc(mol· L－1) mx nx px qx c平(mol· L－1) a－mx b－nx px qx
例1
【思路点拨】 本题考查对可逆反应的特征的理 解，解答时，应注意两点： (1) 可逆反应既可向正反应方向进行，同时又可 向逆反应方向进行； (2) 可逆反应不能进行到底，只能反应到一定程 度达到平衡状态，平衡时各物质的物质的量都大 于零。 【解析】 对于本题，若反应从题给某一时刻开 始向正反应方向进行并达平衡，此时SO3的浓度 应小于0.40 mol/L；若反应从题给某一时刻开始 向逆反应方向进行并达平衡，此时SO2的浓度应
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可逆反应的特征 一是正反应和逆反应在同一条件下进行；否则，是 非可逆反应。 二是正、逆反应同时进行，即进行的时间、地点是 相同的，反应物和生成物共存。 三是无论一种物质的投入量有多大，另外与它反应 的物质总也不能完全反应，总有剩余。
(2011年福州高一检测)在一定量的密闭容 器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) S 2O3(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、0.1 mol/L、0.2 mol/L，当反应达到 平衡时，可能存在的数据是( ) A．SO2为0.4 mol/L，O2为0.2 mol/L B．SO2为0.25 mol/L C．SO2、SO3均为0.15 mol/L D．SO3为0.40 mol/L
思考感悟
1 ． (1)2H2 ＋ O2 ===== 2H2O 和 2H2O===== 2H2↑＋O2↑属于可逆反应吗？ (2)把 3 mol H2 和 1 mol N2 充入密闭容器中反 应，最终可以生成 2 mol NH3 吗？
点燃 通电
【提示】 (1) 二者不属于可逆反应，因为可 逆反应是在相同条件下进行的。 (2)可逆反应不能进行到底，故不能生成2 mol NH3。
高温、高压
答案：C
3 ．在一定条件下，向某容器中充入 N2 和 H2 合 成NH3，以下叙述中错误的是( ) 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， 最后正反应速率减小为零 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 答案：B
2．基本步骤 (1)确定反应物或生成物的起始加入量。 (2)确定反应过程中各物质的变化量。 (3)确定平衡时各物质的平衡量。 (4)依据题干中的条件建立等式关系进行解答。 3．有关化学平衡的计算 (1)反应物的转化率
反应物转化的物质的量或气体的体积、质量 ＝ × 100%。 反应物起始的物质的量或气体的体积、质量 (2)生成物的产率 实际生成产物的物质的量或质量、气体的体积 ＝ 理论上可得产物的物质的量或质量、气体的体积 × 100%。 (3)某组分的体积分数 混合物中该组分的物质的量或体积 ＝ × 100%。 混合物的总物质的量或体积 mx (4)反应物 A 的转化率： α(A)＝ × 100%。 a (5)反应平衡后 A 的百分含量 a－mx ＝ × 100%。 a－mx＋b－ nx＋px＋qx
解析：选B。解答本题的关键是根据所给条件判 断出v(正)＝v(逆)。①中生成n mol O2的同时生 成2n mol NO，都是正反应速率，不能作为判断 依据；②中生成n mol O2为正反应速率，同时生 成2n mol NO2为逆反应速率，且符合化学计量数 之比，正确；③不能作为判断依据；④中NO2为 红棕色气体，颜色不再发生变化，说明其浓度不 再发生变化，说明反应平衡了；⑤中该体系混合 气体的密度为一恒定的数值，不变，所以不能作 为判断达到平衡的标志。
可逆反应N2＋3H2 2NH3的正、逆反应 速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。 下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是 ( ) A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3) C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)
例2
【解析】 当正反应速率等于逆反应速率时，可 逆反应达到平衡状态。根据化学方程式中NH3和 H2 的计量关系，可以看出正反应在单位时间内 有3 mol H2发生化合反应，必定同时生成2 mol NH3 ，故有 2v 正 (H2) ＝ 3v 正 (NH3) 。这时逆反应如 果同时有2 mol NH3发生分解反应，NH3的物质 的量就相当于没有变化，好像“表面上静止”达 到平衡状态。所以当 2v 正 (H2) ＝ 3v 逆 (NH3) 时， NH3的正、逆反应速率相等，说明反应已达到平 衡状态。 【答案】 C
化学平衡状态的判断依据和判断方 法 1．化学平衡的判断依据，即化学平衡的两个主要 特征： (1)本质特征：v(正)＝v(逆)； (2) 现象特征：反应混合物中各组分含量保持不变。 2．判断方法： (1)直接判断法 ①正反应速率＝逆反应速率>0； ②同一物质的消耗速率与生成速率相等； ③各组分的浓度保持不变。
恒温下， 将 a mol N2 与 b mol H2 的混合气体通 入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：
例
高温、高压
N2(g)＋ 3H2(g) 2NH3(g)
催化剂
(1)若反应进行到某时刻 t 时，n(N2)＝ 13 mol，n(NH3) ＝ 6 mol，计算 a 的值。 (2)反应达到平衡时，混合气体的体积为 716.8 L(标准 状况下 )，其中 NH3 的含量 (体积分数 )为 25% 。计算 平衡时 NH3 的物质的量。 (3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写 出最简整数比，下同)， n 始 ∶ n 平 ＝________。
(5) 开始 转化 平衡
N2 16 4 12
＋
3H2 2NH3
催化剂
高温、高压
24 12 12
0 8 8
4 12 N2、 H2 的转化率之比为 α(N2)∶ α(H2)＝ ∶ 16 24 ＝ 1∶ 2。
【答案】 (5)1∶2
(1)16
(2)8 mol
(3)5∶4
(4)2∶3
【规律方法】 化学平衡的本质是正逆反应的 速率相等。如果只说明正反应速率的大小或者 逆反应速率的大小，而没有说明正逆反应速率 之间的关系，则无法判定反应是否达到平衡。 判断过程中，尽量把不同物质表示的反应速率 转化成同一物质表示的反应速率，同时注意速 率的单位应换算成统一的单位。
变式训练2 (2011年宁波高一检测)可逆反应2NO2 2NO ＋ O2 在体积不变的密闭容器中反应，达 到平衡状态的标志是( ) ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ②单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2 ③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反 应速率之比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 A．①④ B．②④ C．①③④ D．①②③④⑤
自主体验
1．可逆反应达到平衡的重要特征是( A．反应停止了 B．正、逆反应的速率均为零 C．正、逆反应都还在继续进行 D．正、逆反应的速率相等 答案：D
)
2 ．在密闭容器中发生合成氨的反应： N2＋ 3H2催化剂 2NH3，反应一段时间后，容器 中存在的物质为 ( A． N2、 H2 B． NH3 C． N2、 H2、 NH3 D．不能确定 )
小于0.4 mol/L，O2的浓度应小于0.2 mol/L
；由反应的量的关系可知 c(SO2)＋c(SO3)＝
0.4 mol/L ， 因 此 两 者 不 可 能 同 时 为 0.15
mol/L。
【答案】 B
变式训练 1 在已达到平衡的可逆反应 2SO2 ＋ O2 2SO3 中，充入由 18O 组成的氧气一段时间后， 18O存在于下列物质中的( ) A．多余的氧气中 B．生成的三氧化硫中 C．氧气和二氧化硫中 D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中 解析：选 D 。 18O2 的加入定会与 SO2 结合生成含 18O 的 SO ，同时含 18O 的 SO 又会分解得到含 18O 3 3 的 SO2 和 O2 ，因此， 18O 可存在于 SO2 、 O2 、 SO3 这三种物质中。
(4)原混合气体中，a∶b＝________。 (5)达到平衡时，N2和H2的转化率之比，α(N2)∶α(H2) ＝________。 【解析】 (1) 由反应的化学方程式得知，反应掉的 N2和生成NH3的物质的量之比为1∶2。 设反应掉的N2的物质的量为x mol，则x∶6＝1∶2 解之x＝3 则a＝13＋3＝16。 (2)平衡时NH3的物质的量为(716.8 L/22.4 L· mol－1)×25%＝8 mol。 (3)可利用差量法计算：假设气体总物质的量减少y，