1、第 2 课时 化学反应的限度学习目标定位 1.知道可逆反应、化学平衡和化学反应的限度的含义，认识当一定的外界条件改变时化学反应限度可能发生改变。2.认识化学平衡的特征，会判断化学平衡状态，知道条件改变时化学平衡会发生移动。一、化学平衡的建立及其特征1可逆反应(1)定义：在相同条件下，同时向正、反两个方向进行的化学反应称为可逆反应。(2)特征可逆反应在一定条件下不能进行到底，只能进行到一定程度，反应有一定限度，即达到平衡状态，此时各物质的量都大于零。在可逆反应的化学方程式中，用“?”号代替“= =”号。2化学平衡的建立(1)对于可逆反应 2SO2O 2 2SO3，在一定温度下，将 2 mol S
2、O2(g)和 1 mol O2(g)通入一?催 化 剂 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。分析回答下列问题：反应开始时，正反应速率最大，原因是反应物浓度最大；逆反应速率为 0，原因是生成物浓度为 0。反应进行中，正反应速率的变化是逐渐减小，原因是反应物浓度逐渐减小；逆反应速率的变化是逐渐增大，原因是生成物浓度逐渐增大。反应一段时间(t 1)后，正反应速率和逆反应速率的关系是大小相等，反应物的浓度不再改变，生成物的浓度不再改变。(2)化学平衡状态也可从逆反应开始建立。如图：3化学平衡状态(1)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， 正反应速率与逆反应速率相
3、等，反应物和生成物的浓度都不再随时间的延长而发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。(2)化学平衡状态的特征：4影响化学反应限度的因素(1)决定因素：化学反应的限度首先决定于反应物的化学性质 。不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同，反应物的最大转化率不同。(2)外界因素：化学反应的限度受温度、浓度、压强等条件的影响。改变其中的一个条件，可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。要注意的是，压强只影响有气体物质参与或生成的可逆反应的限度。归纳总结化学平衡状态的判断方法(1)v 正 v 逆 ，反应达到平衡状态；(2)反应过程中，可变量保持不变时，反应达到平衡状态，恒定量不能作为平衡
4、的标志。举例分析如下：反应依据 mA(g)nB(g) ?pC(g)qD(g) 是否一定平衡单位 时间内消耗了 m mol A，同 时生成了 m mol A，即 v 正 v 逆一定平衡单位 时间内消耗了 n mol B，同 时消耗了 p mol C，即 v 正 v 逆一定平衡v(A)v(B)v(C)v(D)m npq，v 正 不一定等于 v 逆 不一定平衡单位 时间内生成了 n mol B，同 时消耗了 q mol D，均指 v 逆不一定平衡v 正 v 逆单位 时间内同一物 质断裂的化学键与生成的化学键的物质的量相等一定平衡各组分的浓度 各物 质的物 质的量或物质的量分数不再变化 一定平衡各物
5、质的质 量或质量分数不再变化 一定平衡各气体的体积分数不再变化 一定平衡总体 积、 总压强、总物质的量不再 变化 不一定平衡保持不变含有有色物质的体系，颜色不再变化 一定平衡恒温恒容，mnpq 时，总压强不再变化 一定平衡压强恒温恒容，mnpq 时，总压强不再变化 不一定平衡温度 其他条件不变，反应体系温度一定 时 一定平衡密度 密度不再变化 不一定平衡1在一定温度下，反应 H2(g)I 2(g)?2HI(g)达到化学平衡状态的标志是 ( )A单位时间内生成 n mol H2，同时就有 n mol HI 生成B单位时间内生成 n mol H2，同时就有 n mol I2 生成C容器内气体的总压
6、强不随时间的变化而变化D1 个 HH 键断裂的同时，有 2 个 HI 键断裂答案 D解析 A 项，生成 H2是逆反应，生成 HI 是正反应，根据化学方程式中的化学计量数关系，如果正、逆反应速率相等，则生成 n mol H2的同时应有 2n mol HI 生成；B 项，生成 H2和生成 I2均是逆反应，没有指明正反应 速率，不管平衡是否建立，只要反 应进行，生成 H2和 I2的物质的量之比始终为 11，反应不一定达到化学平衡；C 项， 该反应前后气体总物质的量保持不变，其他条件一定时，反应从开始到达到平衡状 态， 压强一直保持不 变，故气体总压强不变时，反应不一定达到平衡状态；D 项 ，断裂 H
7、H 键是正反应，断裂 HI 键是逆反应，根据化学方程式的计量数关系，断裂 1 个 HH 键的同时，有 2 个 HI 键断裂，其正反 应速率等于逆反应速率，反应一定达到化学平衡。易错警示 用“v 正 v 逆 ”来判断反 应是否达到化学平衡状态时，要 满足：(1)既要描述正反应，又要描述逆反应。(2)根据化学方程式的计量数关系来判断正、逆反应速率是否相等。2在一定温度下的恒容密闭容器中，当下列物理量不再变化时，能说明反应 A(s)2B(g)?C(g) D(g)已达到平衡状态的是( )混合气体的压强 混合气体的密度 B 的物质的量浓度 气体的总物质的量A BC D答案 B解析 反应中 A 为固态，反
8、应 前后气体的总物质的量不变 ，故混合气体的 压强不变不能说明反应达到平衡，错误； ，m 总 变化，V 总 不变，故混合气体的密度不变可以说明反应达m总V总到平衡，正确；B 的物质的量 浓度不变可以说明反应达到平衡，正确；反应前后气体总物质的量不变，气体总物质的量不 变不能说明反应达到平衡，错误。规律总结 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。二、化学平衡的移动1实验探究温度改变对化学平衡的影响实验原理2NO2(g)?N2O4(g) 反应放热(红棕色) (无色)实验内容将装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的圆底烧瓶分别浸入冷水和热
9、水中实验现象 浸到冷水中时混合物颜色变浅，浸到热水中时混合物颜色变深解释与结论受热颜色变深，说明 NO2 浓度增大，即升高温度原平衡被破坏，平衡向逆反应方向移动重新建立新平衡冷却颜色变浅，说明 NO2 浓度减小，即降低温度平衡被破坏，平衡向正反应方向移动重新建立新平衡2.升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。1化学平衡移动的概念：已达化学平衡的可逆反应中，当条件改变时，原来的化学平衡被 破坏，并在新的条件下建立起新的化学平衡 的过程。(1)化学平衡移动过程可表示为某 条 件 下 化 学 平 衡 v正 v逆 0 条 件 改 变 v正 v逆 平 衡 破 坏 一 定 时
10、 间 后 新 条 件 下 化 学 平 衡 v正 v逆 0(2)化学平衡移动的本质是不同程度地改变了 v 正 和 v 逆 ，只有条件改变后 v 正 v 逆 ，平衡才发生移动。(3)若条件改变引起：v 正 v 逆 平衡正向移动；v 正 v(逆)0，A 项错误；由于 t1t 2时 v(正)v(逆)0，反应物 X2或 Y2物质的量逐渐减少至 t2时刻保持不变，B 项错误；t 2t 3达到平衡状态， v(正)v(逆) 0，C 项错误。4下列关于化学平衡的说法，不正确的是( )A当一个可逆反应达到化学平衡时，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可逆反应达到化学平衡后，改
11、变某些条件可以使平衡发生移动D当可逆反应达到化学平衡后，尽管正、逆反应都在进行，但各物质的浓度保持不变答案 A解析 当可逆反应达到化学平衡 时，正、逆反应速率相等，但不为零；当可逆反应达到化学平衡后，尽管正、逆反应都在进行，但各物质的浓度保持不变；化学平衡是有条件的，可逆反应达到化学平衡后，改变某些条件可以使平衡 发生移动。5在 373 K 时，密闭容器中充入一定量的 NO2 和 SO2，发生如下反应：NO 2SO 2 催化剂,NOSO 3。平衡时，下列叙述正确的是( )NO 和 SO3 的物质的量一定相等 NO 2 和 SO2 的物质的量一定相等 反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时总物
12、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和答案 C解析 充入的是 NO2和 SO2，又 NO 和 SO3的化学计量数之比为 11，其物质的量一定相等；充入 NO2、SO2的量不一定相等，而反 应消耗量相等，故平衡时不一定相等；反应前后物质的化学计量数之和不变，则总 物质的量保持不变；充入 SO2、NO2的量不确定， 则平衡时反应物和生成物不一定相等，故 选 C。6对于密闭容器中的反应：N 2(g)3H 2(g)?2NH3(g)，在 673 K、30 MPa 下，n(NH 3)和 n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是( )Aa 点的正反应
13、速率比 b 点的小Bc 点处反应达到平衡Cd 点(t 1 时刻)和 e 点(t 2 时刻)处 n(N2)不一样De 点处反应已达到平衡答案 D解析 由图可知，a 点时 n(H2)比 b 点大，即反应物浓度大，所以 a 点的正反应速率大于 b 点的，A 项不正确；c 点时 n(H2)、n(NH3)二者的物质的量仍在随时间发生变化，故 c 点并没达到平衡，B 项不正确；由于在 t1、t2时，n(H 2)、n(NH3)不再随时间发生变化，表明反应已达到平衡，故两点处 n(N2)相等， C 项不正确，D 项正确。题组 3 化学平衡状态的判断7一定温度下，可逆反应 A(g)3B(g)?2C(g) 未达到
14、平衡的是( )AC 的生成速率与 C 的分解速率相等B单位时间内生成 n mol A 的同时消耗 4n mol BCA、B 、C 的浓度不再变化DC 的百分含量达到最大值答案 B解析 化学平衡的标志是正反 应速率与逆反应速率相等。C 的生成速率是正反应速率，C 的分解速率是逆反应速率，A 项达到平衡；A、 B、C 各物质的浓度不变化，是平衡状态的宏观表现，C 项达到平衡；逆反应生成 n mol A，同时生成 3n mol B，对 于正反应消耗了 4n mol B，说明 v正 v 逆 ，反应向正反 应方向进 行， B 项未达到平衡；C 的百分含量达到最大值，说明反应达到限度，即 D 项达到平衡。
15、8一定条件下，可逆反应 2A?B3C，在下列四种状态中，处于平衡状态的是( )正反应速率 逆反应速率A vA2 molL 1 min1 vB2 molL1 min1B vA2 molL 1 min1 vC2 molL1 min1C vA1 molL 1 min1 vB2 molL1 min1D vA1 molL 1 min1 vC1.5 molL 1 min1答案 D解析 将逆反应速率根据化学方程式 统一折算成用 A 表示的速率，来表示 A 的生成速率，正反应速率表示 A 的消耗速率，二者相等，则说明反应达到了平衡状态。9下列说法中，可以证明反应 N23H 2?2NH3 已达到平衡状态的是(
16、)A1 个 NN 键断裂的同时，有 3 个 NH 键形成B1 个 NN 键断裂的同时，有 6 个 NH 键断裂C1 个 NN 键断裂的同时，有 6 个 NH 键形成D1 个 NN 键断裂的同时，有 3 个 HH 键断裂答案 B解析 根据化学反应的实质可知，每当有 1 个 NN 键断裂时，必有 3 个 HH 键断裂，同时有 6 个 NH 键形成，C、D 不能说明反应已达平衡状态；当有 6 个 NH 键断裂时，必有 1个 NN 键形成， 则一个 NN 键断裂的同时又有一个 NN 键形成，说明反应已达平衡状态。10在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再变化时，表明反应：A(g)B(g)
17、?C(g) D(g) 已达平衡的是 ( )A混合气体的压强B混合气体的密度CB 的物质的量浓度D气体的总物质的量答案 C解析 根据化学反应方程式的特点：各物 质均为气态且反应前后气体的计量数之和相等，故在反应过程中气体的物质的量不变，压强也不变；由质量守恒，该反应在恒容容器中进行，体系的密度不变，故 A、B、D 三项中的物理量均不能作为平衡状态的判据。11可逆反应 2NO2(g)?2NO(g)O 2(g)，在体积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是( )用 NO2、NO、O 2 表示的反应速率之比为 221 混合气体的颜色不改变 混合气体的密度不再改变混合气体的压强不再改变 混合气体的平均相
18、对分子质量不再改变 c(NO 2)c(NO) 每消耗 2 mol NO2 的同时，也消耗 2 mol NO 每消耗 4 mol NO2 的同时又有 4 mol NO2生成A BC D全部答案 A解析 错误，无 论达到平衡与否，各物质化学反应速率之比都等于方程式化学计量数之比；正确，有色气体的颜色不变， 则表示物质的浓度不再变 化，说明反应已达到平衡；错误，体积固定，反应前后气体质量守恒，密度始终不变；正确，反应前后气体体积不等，压强不变，意味着各物质的含量不再 变化；正确，由于气体的 质 量不变，则气体的平均相对分子质量不变时，气体中各物质的物 质的量不变， 说明反应达到平衡； 错误，达平衡状
19、态后，NO2、NO 浓度保持不变，而不一定相等；正确，符合 v 正 v 逆 ；正确，符合 v 正 v 逆 。能力提升12某温度时，在一个 2 L 的密闭容器中，X 、Y、Z 三种气体物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白：(1)该反应的化学方程式为_ 。(2)从开始到 2 min，Z 的平均反应速率为_；平衡时，Y 的转化率为_ ；平衡时，X 的浓度为 _。(3)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是_(填字母)。A容器内压强不再发生变化B容器内气体总物质的量不再发生变化CX 的体积分数不再发生变化D相同时间内消耗 2n mol 的 Z 的同时消耗 n mol
20、 的 YE相同时间内消耗 n mol 的 Y 的同时消耗 3n mol 的 X答案 (1)3X(g)Y(g) ?2Z(g) (2)0.05 molL 1 min1 10% 0.35 molL 1 (3)ACD解析 (1)n(X)0.3 mol，n(Y)0.1 mol，n(Z)0.2 mol，所以反应的化学方程式为 3X(g)Y(g)?2Z(g)。(2)v(Z) 0.05 molL1 min1 ，0.2 mol2 min2 L(Y) 100%10%，0.1 mol1.0 molc(X) 0.35 molL 1 。0.7 mol2 L13在 100 时，将 0.100 mol 的 N2O4 气体充
21、入 1 L 抽空的密闭容器中，隔一段时间对容器内的物质进行分析，得到如下数据：时间/s 0 20 40 60 80 100c(N2O4)/molL1 0.100 c1 0.050 c3 a bc(NO2)/molL1 0.000 0.060 c2 0.120 0.120 0.120请根据表中数据回答下列问题：(1)表中 c2_(填“” “ (2)0.070 molL1 0.001 5 (3)深 浅解析 (1)(2)由反应 N2O4?2NO2可知， 20 s 时 c(NO2)0.060 molL1 ，则 c(N2O4)0.030 molL 1，c10.1000.030 0.070 molL1 ，
22、v(N2O4) 0.0015 cN2O4t 0.030 molL 120 smolL 1s1 。当 c(N2O4)0.100 molL1 0.050 molL1 0.050 molL1 时，则c2 c(NO2)20.050 molL1 0.100 molL1 ，当 t60 s 时，已达平衡，c3ab0.100 c(NO2)0.100 molL 1 0.120 molL1 0.040 molL 1 。12 12(3)反应 CaO H2O=Ca(OH)2放出大量的热，使水的温度升高，NH 4NO3溶解时吸热，使水的温度降低。NO 2为红棕色气体，N 2O4为无色气体，升温时平衡向吸热( 生成 NO
23、2)方向移动，即气体颜色加深；降温时，平衡向放 热(生成 N2O4)方向移动，即气体颜色变浅。14在 2 L 密闭容器中，800 时反应 2NO(g)O 2(g)?2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表所示：时间/s 0 1 2 3 4 5n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007(1)下图中 A 点处， v 正 _(填“大于” “小于”或“等于” ，下同)v 逆 ，A 点正反应速率_B 点正反应速率。(2)图中表示 NO2 的变化的曲线是_。用 O2 表示从 02 s 内该反应的平均速率v_。(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是_。
24、av(NO 2)2v(O 2)b容器内压强保持不变cv 逆 (NO)2v 正 (O2)d容器内的密度保持不变(4)能使该反应的反应速率增大的是_。a及时分离出 NO2 气体 b适当升高温度c增大 O2 的浓度 d选择高效的催化剂答案 (1)大于 大于(2)b 1.510 3 molL1 s1(3)bc (4)bcd解析 (1)A 点，反应未达平衡，由表中数据知 n(NO)随反应进 行不断减小， 说明反应从正向开始，所以 A 点 v 正 v 逆 ；A 点处反应物的浓度大于 B 点，所以 A 点正反应速率大于 B 点。(2)图中纵坐标为浓度，平衡 时消耗 n(NO)0.020 mol0.007 m
25、ol0.013 mol，生成 n(NO2)0.013 mol。平衡时 c(NO2)0.006 5 molL1 ，所以 NO2的变化曲线为 b。02 s 内， v(O2)v(NO) 1.510 3 molL1 s1 。12 12 0.020 mol 0.008 mol2 L2 s(3)v(NO2)2v(O 2)未指明 v 正 、v 逆 ，不能表明是平衡状 态，该反应遵循质量守恒定律，且容器的体积未变化，所以容器内的密度在平衡与不平衡时都不 变化。(4)分离出 NO2气体后， 浓度减小，反 应速率减慢，而升高温度、加入催化剂及增大反应物浓度都会使反应速率增大。15(1)在一定条件下，体积不变的密闭
26、容器中，发生反应 2HI(g)?H2(g)I 2(g)，能说明反应达到化学平衡状态的是_。A混合气体的颜色不再变化B混合气体的密度不再改变C反应混合物中各组分物质的浓度相等DH 2、HI 、I 2 三种物质的反应速率之比为 121E容器中气体压强不变(2)一定温度下，向 1 L 密闭容器中加入 1 mol HI(g)，发生反应 ，H 2 物质的量随时间的变化如图所示。02 min 内的平均反应速率 v(HI)_。下列关于化学反应速率的说法正确的是_。A对任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显B化学反应速率常用单位时间内任何一种反应物物质的量的减小或生成物物质的量的增加来表示C在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态时，正、逆反应的速率不再改变D增大反应物的浓度、降低反应的温度都能增大反应速率A 点的逆反应速率 v 逆 (H2)_(填“大于” “小于”或“等于”)B 点的正反应速率 v正 (H2)。答案 (1) A (2)0.1 molL 1 min1 C 小于解析 (2)v(HI) 0.1 molL1 min1 ；由于 B 点浓度大于 A 点浓度，所以0.1 mol 21 L2 minB 点 H2正反应速率大于 A 点 H2的正反应速率，而 A 点 v 正 (H2)v 逆 (H2)。
