2019版高中化学 第二章 第三节 第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制

第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制
课时过关·能力提升
基础巩固
1在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。

反应从正反应开始。

下列说法错误的是( )
A.开始时正反应速率最大
B.v正(SO2)∶v正(O2)=2∶1时,反应达到平衡状态
C.达到平衡v逆(SO3)最大
D.开始时v逆(SO3)=0
答案:B
解析:不管是否平衡,v正(SO2)∶v正(O2)=2∶1始终成立。

2如下反应条件的控制中,不恰当的是( )
A.为防止铁生锈,在其表面涂一层防锈油漆
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:降温会使化学反应速率减小,减慢H2O2的分解速率。

3下列对可逆反应的认识正确的是( )
A.SO2+Br2+2H2O H2SO4+2HBr与2HBr+H2SO4(浓)Br2+SO2↑+2H2O互为可逆反应
B.既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应
C.在同一条件下,同时向正、逆两个方向进行的反应叫做可逆反应
D.电解水生成氢气和氧气与氢气和氧气点燃生成水的反应是可逆反应
答案:C
解析:理解好可逆反应定义中的“同一条件下”“同时”“正、逆两个方向”等关键字眼,可正确理解可逆反应。

4化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用,如果设法提高化学反应的限度,下面的说法错误的是( )
A.能够节约原料和能源
B.能够提高产品的产量
C.能够提高经济效益
D.能够提高化学反应速率
答案:D
解析:化学反应的限度与反应速率之间没有直接关系,提高化学反应的限度,反应速率不一定增大,同样增大反应速率,化学反应的限度不一定能提高。

5下列关于化学反应限度的说法中正确的是( )
A.一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B.当一个可逆反应达到平衡状态时,正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零
C.平衡状态时,各物质的浓度保持相等
D.化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
答案:A
解析:平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度,A项正确;反应达到平衡时,v(正)=v(逆)≠0,各物质浓度保持不变但不一定相等,且当外界条件发生改变时,这种状态也会发生改变,B、C、D三项错误。

6某温度下,在一固定容积的密闭容器中进行如下反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),下列情况一定能说明反应已达到限度的是( )
A.压强不再随时间而改变时
B.气体的总质量不再改变时
C.混合气体中各组成成分的含量不再改变时
D.单位时间内每消耗1 mol I2,同时有2 mol HI生成时
答案:C
解析:判断一个反应是否达到限度,从宏观上看各种成分的量是否再发生改变,从微观上看正、逆反应速率是否相等。

因为反应中各成分均为气体且反应前后气体的物质的量相等,所以无论是否达到限度,压强和质量都不发生改变,故A、B两项不正确。

消耗I2与生成HI的方向均为正反应方向,D项不能证明正反应速率与逆反应速率相等,故不正确。

7已知可逆反应:N2+3H22NH3,现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2,在一定条件下使该反应发生,下列有关说法正确的是( )
A.达到化学平衡时,N2将完全转化为NH3
B.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C.达到化学平衡时,N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D.达到化学平衡时,正反应和逆反应的速率都为零
答案:C
解析:N2与H2合成氨的反应是可逆反应,N2不可能完全转化为NH3,A项错误;达到平衡时,N2、NH3、H2的物质的量浓度不再变化但不一定相等,B项错误,C项正确;达到平衡时,正、逆反应速率相等而反应仍在进行,故都不为零,D项错误。

8在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),当m、n、p、q为任意整数时,达到平衡的标志是。

①体系的压强不再改变②体系的温度不再改变
③各组分的浓度不再改变④各组分的质量分数不再改变⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q⑥单位时间内m mol A发生断键反应,同时p mol C也发生断键反应
答案:②③④⑥
解析:判断化学平衡的根本标志是v(正)=v(逆),⑥中m mol A断键,则同时生成p mol C,而p mol C也发生断键反应,因此对C而言v(正)=v(逆),⑥正确;而⑤中未指明反应速率表示的方向,错误;平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变,则各组分的质量分数不再改变,③④正确;间接标志是体系的温度不再改变,故②正确。

但因(m+n)与(p+q)的相对大小不确定,故①无法确定。

9在200 ℃时,将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入体积为V L的密闭容器中,发生反
应:I2(g)+H2(g)2HI(g)。

(1)反应刚开始时,由于c(H2)=,c(I2)=,而c(HI)=,所以化学反应速率最大,而最小(为0)。

(2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2),c(I2),而c(HI),从而化学反应速率v(正),而v(逆)。

(3)当反应进行到v(正)与v(逆)时,此可逆反应达到了最大限度。

若保持外界条件不变时,混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率都将。

答案:(1·L-1·L-10 v(正) v(逆)
(2)减小减小增大减小增大
(3)相等保持不变
解析:开始时,c(H2)和c(I2)为最大值,正反应速率最大,由于此时没有HI,逆反应速率最小,为0。

随着反应的进行,c(H2)和c(I2)越来越小,正反应速率越来越小,逆反应速率逐渐变大,直到平衡,v(正)=v(逆)。

10100 ℃时,将0.01 mol N2O4气体充入0.1 L的密闭容器中,发生反应,隔一定时间对该容
请填空:
(1)该反应的化学方程式为。

达到平衡时N2O4的转化率为,表中c2c3;a b(填“>”“<”或“=”)。

(2)在0~20 s内,N2O4的平均反应速率为。

答案:(1)N2O42NO260% > =
(2)0.001 5 mol·L-1·s-1
解析:化学方程式为N2O42NO2,在60 s时,c(NO2)为0.120 mol·L-1,此后浓度不再发生改变,即60 s时,反应达到平衡。

由N2O42NO2计算,c2=(0.100-0.050)mol·L-1×2=0.100
mol·L-1,c3=(0.100-0.120·L-1=0.040 mol·L-1,所以c2>c3。

因60 s时反应达到平衡,
则a=b;N2O4的转化率0~20 s内N2O4的平均反应速率为
v(N2O4)=
5 mol·L-1·s-1。

能力提升
1假设某化学反应的反应过程如下图所示,观察分析,符合图中变化的化学反应为( )
A.A2+3B22AB3
B.2AB2+B22AB3
C.2A2B+5B24AB3
D.2AB2+B22AB3
答案:D
解析:由图可知反应物用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化学方程式为2AB2+B22AB3。

2下列食品添加剂中,其使用目的与反应速率有关的是( )
A.抗氧化剂
B.调味剂
C.着色剂
D.增稠剂
答案:A
解析:抗氧化剂可以在一段时间内保护食品不被O2氧化,从而增长了保质期,减慢了反应速率;调味剂是用来增添食品味道的;着色剂是用来改善食品外观的;增稠剂是为了增加食品的黏稠度,B、C、D三项均与速率无关。

3(2018山东学考)恒温恒容条件下,能说明反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g)一定处于化学平衡状态的是( )
A.混合气体的密度不再改变
B.容器内的压强保持不变
C.C与D的物质的量相等
D.消耗1 mol B的同时生成0.5 mol D
答案:A
解析:A项,反应前后气体的质量改变,容器容积不变,当密度不变时,说明反应达到平衡状态,正确;B项,该反应前后气体的物质的量相等,所以无论反应是否达到平衡状态,混合气体的压强始终恒定不变,错误;C项,C、D的化学计量数相等,若容器中开始时只有A和B,则无论反应是否达到平衡状态,C与D的物质的量都相等,错误;D项,消耗1 mol B的同时生成0.5 mol D,表示的都是正反应速率,无法判断反应是否达到平衡状态,错误。

4天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为
CH4+2O2CO2+2H2O,C3H8+5O23CO2+4H2O。

有一套以天然气为燃料的灶具,现改烧液化石油气,应采取的正确措施是( )
A.减少空气进入量,增大石油气进入量
B.增大空气进入量,减少石油气进入量
C.减少空气进入量,减少石油气进入量
D.增大空气进入量,增大石油气进入量
答案:B
解析:从化学方程式可知,单位体积的天然气比液化石油气燃烧时消耗的O2少,若改烧液化石油气,必须增大空气进入量,减少石油气进入量。

5可逆反应2NO22NO+O2,在密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是( )
A.NO2全部变成了NO和O2
B.反应已经停止了
C.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
D.单位时间内消耗n mol O2的同时消耗2n mol NO2
答案:D
解析:该反应为可逆反应,反应物的转化率不可能达到100%,A项错误;反应达到平衡
时,v(正)=v(逆),反应达到一种动态平衡,B项错误;化学反应速率之比等于化学计量数之比,
与反应是否达到平衡没有关系,C项错误;D项用O2和NO2表示的反应速率方向相反,大小符合化学计量数之比,能体现v(正)=v(逆),正确。

★6在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(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
答案:B
解析:假设该时刻的SO3全部转化为SO2和O2,则SO2、O2的浓度将分别达到0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1;而假设该时刻的SO2和O2全部化合生成SO3,则SO3的浓度将达到0.4 mol·L-1。

因为该反应是可逆反应,三种物质必将同时存在(即可逆反应中的物质均不可能100%转化),很显然,A、D两项是不可能的。

要得到C项中的数据必须是SO2和SO3同时消耗而减少,这不符合S 原子守恒,也是不可能的。

★7可逆反应N2+3H22NH3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)
答案:C
解析:达到化学平衡状态,正、逆反应速率相等,用氨气、氢气、氮气表示化学反应速率之比等于它们的化学计量数之比。

结合这两个条件,可以得出正确选项是C。

8在一密闭的2 L容器里充入8 mol SO2和4 mol 18O2,在一定条件下开始反
应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),2 min末达到平衡状态,测得容器中有7.2 mol SO2。

试回答:
(1)反应后18O存在于哪些物质中:。

(2)2 min末SO3的浓度为。

(3)用O2的浓度变化表示该时间段内的化学反应速率为。

答案:(1)SO2、O2、SO3
(2)0.4 mol·L-1
(3)0.1 mol·L-1·min-1
解析:(1)可逆反应可正向、逆向同时进行,因此三种物质分子中均可存在18O原子。

(2)(3)根据三段式可计算出
c(SO3)mol·L-1,v(O2)mol·L-1·min-1。

9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:
(1)上述反应(填“是”或“不是”)可逆反应。

(2)如图所示,表示NO2变化曲线的是。

用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v=。

(3)能说明该反应已达到平衡状态的是(填序号)。

A.v(NO2)=2v(O2)
B.容器内压强保持不变
C.v逆(NO)=2v正(O2)
D.容器内密度保持不变
答案:(1)是
(2)b0.001 5 mol·L-1·s-1
(3)BC
解析:(1)该反应是可逆反应。

(2)由平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)知,NO2为生成物,平衡时
n(NO2)=Δn(NO)=0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol
c(NO2) 5 mol·L-1
故表示NO2变化曲线的为b。

0~2 s内,v(NO)mol·L-1·s-1,
则v(O2) 5 mol·L-1·s-1。

(3)A项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是反应前后气体体积不相等的反应,当容器内压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故B项正确;C项中已说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,
气体总体积也不变,因此,无论该反应是否达到平衡,容器内密度保持不变,故D项无法说明该反应是否达到平衡状态。

★10(1)氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g),该反应为放热反应且每生成2 mol NH3,放出92.4 kJ的热量。

当合成氨反应达到平衡后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。

图中表示反应处于化学平衡状态的时间段(t1时刻后)为。

(2)下列能证明反应已达化学平衡的标志为。

A.恒容时压强不变
B.体系的温度不变
C.N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2
D.v正(N2)=v逆(NH3)
答案:(1)t2~t3;t4~t5
(2)A
解析:(1)v(正)=v(逆)时,表明反应处于化学平衡状态,故t2~t3、t4~t5段符合。

(2)因该反应是气体分子数减少且正反应为放热的反应,故压强不变能证明反应达到化学平衡,A项正确;反应达平衡时,N2、H2、NH3的浓度不再变化,并非成一定比例,C项错误。

若反应
在恒温条件下进行,则体系的温度始终不变,B项错误;达平衡时,v正(N2)(NH3),D项错误。