1、第 2课时 化学反应的限度和化学反应条件的控制(时间:40 分钟)基础过关1.下列反应中,不属于可逆反应的是( D )A.2NO2 N2O4与 N2O4 2NO2B.H2+I2 2HI与 2HI H2+I2C.CO2+H2O H2CO3与 H2CO3 CO2+H 2OD.CaO+CO2 CaCO3与 CaCO3 CaO+CO2解析:A、B、C 中均为可逆反应,只有 D中反应条件不同,两者不是可逆反应。2.硫酸是一种重要的化工产品,目前主要采用“接触法”进行生产。下列对于反应 2SO2+O2 2SO3的说法中,正确的是( B )A.只要选择适宜的条件,SO 2和 O2就能全部转化为 SO3B.在
2、工业合成 SO3时,要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题C.该反应达到平衡后,反应就完全停止了,即正、逆反应速率均为零D.在达到平衡的体系中,充入由 18O原子组成的 O2后, 18O仅存在于 O2和 SO3中解析:反应 2SO2+O2 2SO3为可逆反应,故无论什么条件,SO 2和 O2都不能全部转化为 SO3,A错误;在工业合成 SO3时,要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题,B 正确;该反应达到平衡后,正、逆反应速率相等,为一个定值,但一定不为 0,C错误;在达到平衡的体系中,充入由 18O原子组成的 O2后, 18O存在于 SO2、SO 3和 O2中,D 错误。
3、3.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应:N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g)(正反应为放热反应),673 K、30 MPa 下,n(NH 3)和 n(H2)随时间 t变化的关系如图所示。下列叙述中正确的是( B )A.点 c处正反应速率和逆反应速率相等B.点 a的正反应速率比点 b的大C.点 d(t1时刻)和点 e(t2时刻)处 n(N2)不同D.在 t2时刻,正反应速率大于逆反应速率解析:c 点反应物和生成物物质的量仍在变化,没有达到平衡状态,正、逆反应速率不相等,A 错误;从 a点到 b点,氢气的物质的量逐渐减少,氢气的物质的量浓度逐渐减少,所以正反应
4、的反应速率逐渐减小,即点a的正反应速率比点 b的大,B 正确;d 点和 e点都处于平衡状态, n(N2)不变,即 d点和 e点 n(N2)相等,C 错误;在 t2时刻,该反应处于化学平衡状态,正、逆反应速率相等,D 错误。4.下列关于化学反应限度的叙述错误的是( C )A.不同的化学反应,限度可能不同B.可以通过改变反应物浓度来控制化学反应的限度C.可以通过延长化学反应的时间来改变反应的限度D.催化剂不能控制化学反应的限度解析:可逆反应不论反应到什么程度,都会含有所有反应物和所有生成物,即会达到一定的限度,不同的化学反应,限度可能不同,A 正确;一个可逆反应达到化学平衡状态后,当反应物浓度改变
5、时,原来的化学平衡状态就会被破坏,并在新的条件下建立新的化学平衡状态,可以通过改变反应物浓度来控制化学反应的限度,B 正确;可逆反应达到什么样的限度,与反应时间的长短无关,所以不可以通过延长化学反应的时间来改变化学反应的限度,C 错误;催化剂只改变反应速率,不改变反应限度,D 正确。5.一定条件下将 1.0 mol N2和 1.0 mol H2通入密闭容器中发生合成氨反应:N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g),下列图像能正确表示各种组分的物质的量变化的是( C )解析:N 2和 H2的化学计量数之比为 13,则相同时间内其物质的量变化量之比应为 13,A 项图像中两者的物质的量变化量之比
6、为0.10.4,与方程式不符;B 项图像中 N2、NH 3的物质的量不变时,H 2的物质的量仍在变化,不符合化学平衡时“各物质的浓度均不再变化”的特点;C 项图像中 N2、H 2、NH 3的物质的量变化量之比为0.10.30.2=132,正确;D 项图像中 H2完全反应,不符合可逆反应的特点。6.在一定温度下,容器内某一反应中 M、N(M、N 均为气体)的物质的量随反应时间变化的曲线如图,下列表述中正确的是( D )A.反应的化学方程式为 2M(g) N(g)B.t2时正、逆反应速率相等,达到平衡C.t3时正反应速率大于逆反应速率D.t1时 N的浓度是 M的浓度的 2倍解析:分析图像可知,反应
7、 t3时建立化学平衡,M 的物质的量的变化为5 mol-2 mol = 3 mol;N的物质的量的变化为 8 mol-2 mol=6 mol,根据“各物质的转化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比”知,化学方程式为 2N(g) M(g),故 A错误;t 2时 M和 N的物质的量相等,但 N的物质的量继续减小,则正、逆反应速率并不相等,因为此时反应并未达到平衡,故 B错误;t 3时反应已达到平衡,此时正、逆反应速率相等,故 C错误;t 1时 M和 N的物质的量分别为 3 mol和6 mol,故 N的浓度是 M的浓度的 2倍,D 正确。7.在一密闭容器中进行反应:2SO 2(g)+ O2(
8、g) 2SO3(g),已知反应过程中某一时刻 SO2、O 2、SO 3的浓度分别为 0.2 molL-1、0.1 molL-1、0.2 molL -1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是( B )A.SO2为 0.4 molL-1,O2为 0.2 molL-1B.SO2为 0.25 molL-1C.SO3为 0.4 molL-1D.SO2、SO 3均为 0.15 molL-1解析:A 中,SO 2和 O2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,SO 2和 O2的浓度变化分别为 0.2 molL-1、0.1 molL -1,需要消耗三氧化硫的浓度为 0.2 molL-1,由于该反应为可逆反
9、应,SO 3的实际变化浓度应小于其原有浓度 0.2 molL -1,所以达到平衡时 SO2小于 0.4 molL -1,O2小于 0.2 molL -1,错误;B 中,SO 2的浓度增大,说明反应向逆反应方向进行建立平衡,若 SO3完全反应,则 SO2的浓度变化为 0.2 molL-1,该题中实际变化为 0.05 molL -1,小于 0.2 molL-1,正确;C 中,SO 3的浓度增大,说明该反应向正反应方向进行建立平衡,若 SO2和 O2完全反应,SO 3的浓度变化为 0.2 molL -1,实际变化应小于该值,错误;D 中,反应物、生成物的浓度不可能同时减小,一个浓度减小,另一个浓度一
10、定增大,错误。8.对于反应 2SO2+O2 2SO3,下列判断正确的是( C )A.2 mol SO2和足量的 O2反应,必生成 2 mol SO3B.平衡时 SO2、O 2、SO 3的分子数之比为 212C.平衡时 SO2的消耗速率必定等于 O2的生成速率的 2倍D.平衡时 SO2的浓度必为 O2浓度的 2倍解析:可逆反应中反应物不可能全部转化为生成物,2 mol SO 2与 O2反应,生成的 SO3的物质的量一定小于 2 mol,A错误;平衡时SO2、O 2、SO 3三种物质的分子个数之比与化学计量数没有必然的联系,达到平衡状态,一定满足正、逆反应速率相等,各组分浓度不变,B 错误;平衡时
11、,O 2的生成速率等于 O2的消耗速率,故 SO2的消耗速率为 O2的生成速率的 2倍,C 正确;平衡时 SO2的浓度与 O2的浓度关系与反应起始的投料量有关,题中数据无法判断达到平衡时 SO2和 O2的浓度关系,D错误。9.某可逆反应中三种气体的物质的量随时间的变化情况如下图所示。回答下列问题:(1)该反应的反应物是 ,生成物是 ,化学方程式为 。 (2)反应开始至 2 min时,能否用 C的浓度变化来计算反应速率?为什么? 。 (3)2 min后,A、B、C 的物质的量不再随时间的变化而变化,说明在这个条件下,反应已达到了 状态。 解析:由图可知,A 和 B物质的量减少,为反应物,C 的物
12、质的量增加,为生成物,A、B、C 变化的物质的量之比为 212,化学方程式为2A(g)+B(g) 2C(g)。因为体积未知,不能计算反应物或生成物的浓度,故无法用浓度的变化来表示其反应速率;在 2 min后,A、B、C 物质的量不再随时间而变化,达到化学平衡状态。答案:(1)A 和 B C 2A(g)+B(g) 2C(g)(2)不能。体积未知,无法求出浓度变化值(3)化学平衡能力提升10.将 0.1 molL-1的 FeCl3溶液与 0.1 molL-1的 KI溶液等体积混合充分反应:2FeCl 3+2KI 2FeCl2+2KCl+I2,下列能证明该反应存在一定的反应限度的是( C )A.溶液
13、中能检测到 Fe2+ B.溶液中能检测到 I2C.溶液中能检测到 Fe3+ D.溶液中能检测到 Cl-解析:将 0.1 molL-1的 FeCl3溶液与 0.1 molL-1的 KI溶液等体积混合充分反应:2FeCl 3+2KI 2FeCl2+2KCl+I2,则两种反应物按11 投入,又按 11 反应,所以只要能检验出 Fe3+或者 I-剩余,即可证明该反应存在一定的反应限度,故选 C。11.在 373 K时,密闭容器中充入一定量的 NO2和 SO2,发生如下反应:NO2+SO2 NO+SO3,平衡时,下列叙述正确的是( C )NO 和 SO3的物质的量一定相等NO 2和 SO2的物质的量一定
14、相等体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量SO 2、NO 2、NO、SO 3的物质的量一定相等A.和 B.和C.和 D.和解析:根据方程式,因为 NO和 SO3的物质的量之比为 11,所以 NO和 SO3的物质的量一直相等,正确;平衡时 NO2和 SO2的物质的量不变,不一定相等,其平衡时 NO2和 SO2的物质的量与起始投料量有关,错误;两边气体的计量数相等,所以体系中的总物质的量一定等于反应开始时总物质的量,正确;SO 2、NO 2、NO、SO 3的物质的量不变,但不一定相等,错误。12.一定温度下,反应 N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为 H。现将 1 mol N2O4充入一
15、恒压密闭容器中,下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是( D )A. B. C. D.解析:因反应容器保持恒压,所以容器体积随反应进行而不断变化,结合 气 = 可知,气体密度不再变化,说明容器体积不再变化,即气体的物质的量不再变化,反应达到平衡状态,符合题意;无论是否达平衡状态,反应的 H 都不变,不符合题意;反应开始时,加入 1 mol N2O4,随着反应的进行,N 2O4的浓度逐渐变小,故 v 正 (N2O4)逐渐变小,直至达到平衡,不符合题意;N 2O4的转化率不再变化,说明 N2O4的浓度不再变化,反应达到平衡状态,符合题意。13.按要求填写下列空白:(1)将 10 mol A和
16、S mol B充入 S L密闭容器中,某温度下发生反应:3A+B 2C(A、B、C 均为气体),在最初 2 s内,v(A)为 0.6 mol/ (Ls)。则在 2 s时,B 的物质的量浓度为 ,C 的体积分数为 。 (2)某同学为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化,他在 100 mL 1.0 mol/L盐酸中加入足量的锌粉,用排水集气法收集反应放出的氢气(气体体积已折算为标准状况),实验记录如表(累计值)时间/min 1 2 3 4 5氢气体积/mL 50 120 232 290 310哪一时间段(01 min、12 min、23 min、34 min、45 min)反应速率最慢? ,原因是
17、。 求 23 min 时间段内以盐酸的浓度变化表示的该反应的反应速率(忽略溶液体积的变化)。 为了减缓反应速率而又不减少产生氢气的量,该同学在盐酸中分别加入等体积的下列溶液:A.蒸馏水 B.NaCl 溶液 C.0.5 mol/L 盐酸你认为可行的是 (填序号)。 解析:(1)依据化学平衡三段式列式计算,在最初 2 s内,v(A)为 0.6 mol/(Ls)。则在 2 s时,消耗 A的物质的量=0.6 mol/(Ls) S L2 s=1.2S mol3A(g) + B(g) 2C(g)起始量(mol) 10 S 0变化量(mol) 1.2S 0.4S 0.8S2s量(mol) 10-1.2S 0
18、.6S 0.8SB的物质的量浓度 c(B)= = mol/L=0.6 mol/L,相同条件下,体积之比等于物质的量之比,C 的体积分数= 100%= 100%= 100%。(2)01 min、12 min、23 min、34 min、45 min,各时间段的气体体积分别为 50 mL、70 mL、112 mL、58 mL、20 mL,由此看出 23 min 收集的氢气比其他时间段多,虽然反应中 c(H+)下降,但Zn置换 H2的反应是放热反应,温度升高,45 min 收集的氢气最少,虽然反应中放热,但主要原因是 c(H+)下降,反应物浓度越低,反应速率越小。在 23 min 时间段内,气体体积
19、为 112 mL,n(H2)= =0.005 mol,由 2HClH 2得,消耗盐酸的物质的量为 0.01 mol,则 v(HCl)= =0.1 mol/(Lmin)。加入蒸馏水,盐的浓度减小,反应速率减小,H +的物质的量不变,氢气的量也不变,A 正确;加入氯化钠溶液,减小盐酸的浓度,反应速率减小,H +的物质的量不变,氢气的量也不变,B 正确;加入 0.5 mol/L盐酸,浓度小于 1.0 mol/L盐酸,相当于稀释,反应速率减小,增加氢离子,增加氢气的量,即不减少产生氢气的量,C 正确。答案:(1)0.6 mol/L 100%(2)45 min 45 min 时 H+浓度小(或酸的浓度小
20、) 0.1 mol/(Lmin) ABC14.在一定温度下,体积为 2 L的密闭容器中,NO 2和 N2O4之间发生反应:2NO2(g)(红棕色) N2O4(g)(无色),如图所示。(1)曲线 (填“X”或“Y”)表示 NO2的物质的量随时间的变化曲线。 (2)若降低温度,则 v(正) ,v(逆) (填“加快”“减慢”或“不变”)。 (3)若上述反应在甲、乙两个相同容器内同时进行,分别测得甲中v(NO2)=0.3 mol/(Ls),乙中 v(N2O4)=6 mol/(Lmin),则 中反应更快。 (4)在 0到 3 min内 N2O4的反应速率为 。 (5)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状
21、态的是(填标号) 。 A.v(NO2)=2v(N2O4)B.容器内压强不再发生变化C.X的体积分数不再发生变化D.容器内气体原子总数不再发生变化E.相同时间内消耗 n mol的 Y的同时生成 2n mol的 XF.相同时间内消耗 n mol的 Y的同时消耗 2n mol的 X解析:(1)由方程式 2NO2(g)(红棕色) N2O4(g)(无色),可知反应中NO2的物质的量变化较大,则 X表示 NO2的物质的量随时间的变化曲线。(2)温度降低,正、逆反应速率都减慢。(3)分别测得甲中 v(NO2)=0.3 mol/(Ls),乙中 v(N2O4)=6 mol/(Lmin),v(NO2)=2v(N2
22、O4)=26 mol/(Lmin)=0.2 mol/(Ls),则甲反应较快。(4)v(N2O4)= =0.05 mol/(Lmin)。(5)A项,v(NO 2)=2v(N2O4),未体现正与逆的关系,错误;B 项,容器内压强不再发生变化,说明达到平衡状态,正确;C 项,X 的体积分数不再发生变化,说明达到平衡状态,正确;D 项,从反应发生容器中气体原子总数就不变,所以不能作达到平衡状态的标志,错误;E 项,只要反应发生就符合相同时间内消耗 n mol的 Y的同时生成 2n mol的 X,所以不一定达到平衡状态,错误;F 项,相同时间内消耗 n mol的 Y的同时消耗 2n mol的 X,说明达到平衡状态,正确。答案:(1)X (2)减慢 减慢 (3)甲(4)0.05 mol/(Lmin) (5)BCF
