第二章第三节第2课时化学反应的限度及其应用

第2课时化学反应的限度及其应用1．有些反应可以进行到底，如酸碱中和反应；而有些反应不能进行到底，如__________________________________(任举一例)。合成氨(或接触法制硫酸，合理即可)2．下列气体溶于足量的水会发生化学反应，且完全转化为)。其他物质的是(A．HClC．NH3B．CO2D．NO2解析：HCl溶于水完全电离，转化为H＋和Cl－，但未发生化学反应；CO2溶于水，会发生化学反应，CO2并未完全转化，与CO2类似的还有SO2；NH3溶于水，大部分转化为NH3·H2O，但仍有少量的NH3存在；NO2则与水完全反应，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。D3．试写出化学必修1中涉及的可逆反应(写出三个)：_______________________，SO2＋H2OH2SO3催化剂△_______________________，_______________________。2SO2＋O22SO3NH3·H2ONH3＋H2O烧状况改变　　　的是(4．天然气在燃烧室内充分燃烧的情况下，以下措施对其燃)。CA．尽量降低天然气和空气的混合程度B．只将空气改为氮气C．适当提高空气的通入速度D．提高天然气通入速度，将空气改为纯氧一、化学反应的限度1．可逆反应(1)定义正反应方向逆反应方向在同一条件下，______________和______________都能同时进行的化学反应。(2)特点同一条件同一时间①二同：____________、____________。②反应不能进行到底，无论进行多长时间，反应物都不能完全转化为生成物。(3)表示书写可逆反应的化学方程式时不用“____”而用“_____”。例如：SO2和O2在一定条件下反应的化学方程式为：___________________________。2SO2＋O22SO32．化学反应的限度——化学平衡(1)化学平衡的建立减小0增大①反应开始时：v(正)最大，v(逆)为_____。0②反应过程中：反应物浓度逐渐减小→v(正)逐渐_____，生成物浓度逐渐增大→v(逆)从___开始逐渐_____。③反应达到平衡时：v(正)__________v(逆)，反应物和生成物各组分浓度不再改变。等于(或＝)④化学平衡建立过程中速率的变化图象。图2－3－1(2)概念正反应速率逆反应速率浓度当一个可逆反应进行到____________和_____________相等时，反应物和生成物的_____不再改变，达到一种表面静止的状态，称为“______________”，简称__________，这就是这个反应所能达到的限度。化学平衡状态化学平衡二、化学反应条件的控制1．控制反应条件的意义(1)促进有利的化学反应：提高反应物的转化率即原料的利用率，加快反应速率等。(2)抑制有害的化学反应：减缓反应速率，减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生等。例如：燃料充分燃烧的意义：①使有限的能量发挥最大的作用，节约能源；②降低污染的程度。2．提高燃料燃烧效率的措施充分燃烧(1)尽可能使燃料___________，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能____________，且空气要________。(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的_________。利用率充分地接触适当过量化学平衡状态的特征1．“逆”化学平衡研究的对象是可逆反应，化学平衡状态只存在于可逆反应中。2．“动”达到平衡状态的可逆反应，从表面看好像停止了，但从本质上、微观上看，化学反应并没有停止，只不过是正反应速率等于逆反应速率且不等于零，各种物质的浓度变化为零而已，因此化学平衡是一种动态平衡。对于具体的反应(如N2＋3H23.“等”化学平衡的实质是正、逆反应速率相等，即同一物质的消耗速率与生成速率相等，即v(正)＝v(逆)。高温、高压催化剂2NH3)，v(正)＝v(逆)可以有多种表述：①单位时间内，有amolN2反应掉，同时有amolN2生成；②单位时间内，有3amolH2反应掉，同时有2amolNH3反应掉；③单位时间内，有6amolH－H键断裂，同时有6amolH－H键生成；④单位时间内，有amolN2生成，同时有2amolNH3生成。4．“定”反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，即反应物和生成物中各物质的浓度、各物质的质量、各物质的物质的量以及各物质的质量分数和各物质的百分含量都保持一定。5．“变”化学平衡是在一定条件下建立的，平衡是相对的、有条件的。当改变影响化学平衡的外界条件时，原化学平衡就会被破坏，在新的条件下会建立新的化学平衡，即化学平衡发生移动。化学平衡状态的判断1．直接判断法(1)体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量分数保持不变。(2)对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。(3)依据v(正)＝v(逆)判断反应达到平衡状态。cC＋dD为例，其反应速率v(正)、以可逆反应aA＋bBv(逆)分别有4种表示方式：v(正)v(A)消耗v(B)消耗v(C)生成v(D)生成v(逆)v(A)生成v(B)生成v(C)消耗v(D)消耗随时间而变化，如2SO2(g)＋O2(g)2．间接判断法(1)反应前后气体分子数可变的可逆反应，体系的压强不再催化剂△2SO3(g)。(2)反应前后气体分子数可变的可逆反应，体系的平均相对分子质量不再随时间变化而变化，如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。(3)对于有颜色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化，如2NO2(g)N2O4(g)。(4)体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。化学平衡状态的理解与判断[例1](2011年广东揭阳检测)一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：A(s)＋2B(g)列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是(C(g)＋D(g)，下)。①混合气体的密度不再变化时②容器内气体的压强不再变化时③混合气体的总物质的量不再变化时④B物质的量浓度不再变化时⑤当v正(C)＝v逆(D)时⑥当v正(B)＝2v逆(C)A．①④⑤⑥B．②③⑥C．②④⑤⑥D．只有④解析：①由于A是固体，混合气体的密度不再发生变化，说明混合气体总质量保持不变，反应达到化学平衡；②由于该可逆反应反应前后气体分子总数保持不变，压强不变无法判断反应是否处于化学平衡；③同②，也无法判断；④可以判断该反应处于化学平衡态；⑤、⑥v正＝v逆表明该可逆反应达到化学平衡态。答案：A1．(2011年广东梅州检测，双选)已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，现向一密闭容器中充入1molN2和3molH2，在高温、高压和催化剂存在条件下发生反应。下列有关说法正确的是()。ADA．在反应开始后的任何时刻，3v(N2)＝v(H2)B．达到化学平衡状态时，正反应和逆反应的速率都为0C．达到化学平衡状态时，容器中N2、H2和NH3的物质的量之比为1∶3∶2D．达到化学平衡状态时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化2．(2011年广东汕头检测)一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是()。C①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2；②X、Y、Z的浓度不再发生变化；③容器中的压强不再发生变化；④单位时间内生成nmolZ，同时生成2nmolY。A．①②C．②③B．①④D．③④化学平衡计算的“三段式”[例2]X、Y、Z三种气体，取X和Y按1∶1的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X＋2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总)。物质的量之比为3∶2，则Y的转化率最接近于(A．33%B．40%C．50%D．65%答案：D＝，解得x＝—。解析：设X、Y起始的物质的量各为n，X转化的物质的量为x。　　　X起始：转化：　　＋nx2Yn2x2Z02x平衡：(n－x)(n－2x)2x2n－3x2x3n232xn所以Y的转化率为×100%＝67%。3．将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，发生反应：3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，经4min后测得D的浓度为0.5mol/L，c(A)∶c(B)＝3∶5，以C表示的平均速率v(C)＝0.125mol/(L·min)，下列说法正确的是()。A．以B表示的平均反应速率为v(B)＝0.13mol/(L·min)B．4min时，A的物质的量为0.75molC．该反应方程式中，x＝3D．4min时，A的转化率为50%答案：D　　解析：经计算得v(D)＝0.125mol/(L·min)，由化学反应速率之比等于化学计量数之比，可知2v(B)＝v(D)，A错；v(C)＝v(D)说明x＝2，C错；Δn(C)＝c×V＝1mol，则Δn(A)＝1.5mol，Δn(B)＝0.5mol，设反应起始时n(A)＝n(B)＝a，由4min后n(A)∶n(B)＝3∶5可求得a＝3mol，4min时A的转化率为50%，B错误，D正确。4．在一定的温度下，将100mL氢气和氮气的混合气体充入等压密闭容器中进行反应，达到平衡时维持温度不变，测得混合气体的密度是反应前密度的1.25倍，则达到平衡时，氨气的体积分数为_______(写出计算过程)。　　解法一：根据题意，由于ρ1/ρ2＝V2/V1，则反应前气体的体积是反应后气体体积的1.25倍，即反应后为80mL，比反应前减少了20mL，由反应方程式N2＋3H2　　　2NH3，根据差量关系可知生成氨气20mL，即达平衡时氨气的体积分数为25%。答案：25%