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Word格式.docx
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选A。
升高温度时正、逆反应速率均增大。
1.化学平衡状态的特征——“五字诀”
化学平衡状态的特征概括为逆、等、动、定、变,即:
2.化学平衡状态的判断依据
直接判定依据
v(正)=
v(逆)
同一
物质
生成速率等于消耗速率
不同物质
化学反应速率之比等于化学计量数之比,且表示不同方向(即“一正一逆”)
间接判定依据
各物质的某些物理量
各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变
各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变
(1)化学反应处于平衡状态时各组分的浓度保持不变,不是浓度相等,也不是浓度之比等于化学计量数之比。
(2)判断化学平衡状态时,可变物理量能作为判断依据,不变的物理量不能作为判断依据。
对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是( )
A.NH3、O2、NO、H2O(g)同时存在时,则反应达到化学平衡状态
B.单位时间内生成xmolNO,同时消耗xmolNH3时,说明反应达到化学平衡状态
C.达到化学平衡状态时,若增大容器体积,则正反应速率和逆反应速率均减小
D.3v正(NH3)=2v正(H2O)时,达到平衡状态
[解析] 四种气体同时存在时,不能说明可逆反应达到化学平衡状态,A项错误;
NO的生成与NH3的消耗均表示正反应,B项错误;
达到化学平衡状态时,增大容器体积,反应物、生成物浓度同时减小,正、逆反应速率同时减小,C项正确;
当3v正(NH3)=2v逆(H2O)时,反应达到平衡状态,D项错误。
[答案] C
(1)例题中当c(NH3)=c(NO)时,反应达到平衡状态吗?
(2)例题中当4v正(NH3)=5v逆(O2)时,反应达到平衡状态吗?
答案:
(1)不一定。
(2)不是,5v正(NH3)=4v逆(O2)时反应达到平衡状态。
化学平衡的建立及判断
1.在一密闭容器中放入1molX,进行可逆反应:
2X(g)3Y(g),反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系如图所示,下列叙述正确的是( )
A.t1时,只有正反应发生
B.t2~t3时间段内,反应不再进行
C.t2时,容器内有1.5molY
D.t2~t3时间段内,X、Y的物质的量均没有发生变化
A项,t1时,正、逆反应都在进行,只是正反应速率大于逆反应速率。
B项,反应达到平衡时并没有停止。
C项,t2时反应达到平衡,但1molX不可能全部转化为Y,所以Y的物质的量小于1.5mol。
D项,t2~t3时间段内反应处于平衡状态,X、Y的物质的量不变。
2.在体积固定的容器中,对于反应A(g)+B(g)3C(g)(正反应为放热反应),下列叙述为平衡状态标志的是( )
①单位时间内A、B生成C的分子数与C分解的分子数相等 ②外界条件不变时,A、B、C浓度不随时间变化 ③体系温度不再变化 ④体系的压强不再变化 ⑤体系的分子总数不再变化
A.①② B.①②③
C.①②③④D.①②③④⑤
①同一物质的正、逆反应速率相等;
②外界条件不变时,浓度不变,说明该反应已达平衡;
③如果该反应没有达到平衡则反应会和外界有能量的交换,必然导致体系温度改变,现在体系温度不变,说明已达平衡;
④⑤由于该反应是一个体积改变的反应,没有达到平衡之前,压强是改变的,分子总数也是改变的,只有反应达到平衡,二者才不会改变,故①②③④⑤均正确。
3.在一定温度下的定容密闭容器中,发生反应:
A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不再变化时,不能表明反应已达到平衡的是( )
A.混合气体的压强
B.混合气体的密度
C.混合气体的平均相对分子质量
D.固体A的质量
在反应向正反应方向进行时,气体的物质的量不变,在定容条件下,气体的压强始终不变,A不能表明反应已达平衡;
反应向正反应方向进行时,气体质量增大,密度增大,密度不变说明反应达到平衡;
反应向正反应方向进行时,气体质量增大,气体物质的量不变,气体的平均相对分子质量增大,气体的相对分子质量不变时说明反应达到平衡;
反应向正反应方向进行时,A的质量减小,质量不变说明反应达到平衡。
有关化学平衡的计算
4.一定温度下,在2L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
下列描述正确的是( )
A.从反应开始到10s,用Z表示的反应速率为0.158mol·
L-1·
s-1
B.从反应开始到10s,X的物质的量浓度减少了0.79mol·
L-1
C.从反应开始到10s时,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g)
Z(g)
选C。
从反应开始到10s时,X的量减少了0.79mol(1.20mol-0.41mol=0.79mol),Y的量减少了0.79mol(1.00mol-0.21mol=0.79mol),Z的量增加了1.58mol,所以反应的化学方程式为X(g)+Y(g)2Z(g),D项错。
用Z表示的反应速率为
=0.079mol·
s-1,A项错。
X的物质的量浓度减少了
=0.395mol·
L-1,B项错。
由物质的量随时间变化图像确定化学方程式的步骤:
①物质的量减少者为反应物,增加者为生成物。
②物质的量变化之比=化学计量数之比。
③所有反应物和生成物共存为可逆反应。
5.(2016·
唐山高一检测)在一定条件下,将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中,发生如下反应:
3A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)。
2min时该反应达到平衡,生成了0.8molD,并测得C的浓度为0.2mol·
L-1。
下列判断错误的是( )
A.x=1
B.平衡时B与C的浓度之比为3∶2
C.平衡时A与B的转化率相等,均为40%
D.充入稀有气体增大体系压强,可提高该反应的反应速率
生成C的物质的量为0.2mol·
L-1×
2L=0.4mol,浓度变化量与化学计量数成正比,故x=1,A项正确;
B减少的量为0.4mol,平衡时浓度为(1mol-0.4mol)÷
2L=0.3mol·
L-1,B项正确;
B的转化率为0.4mol÷
1mol×
100%=40%,同样可计算出A的转化率也为40%,C项正确;
因恒容时充入稀有气体增大压强,各物质的浓度没有改变,故反应速率不变,D项错误。
6.往2L密闭容器中充入1molN2和3molH2,在一定条件下发生合成氨反应,2min时达到平衡。
测得平衡混合气体中NH3的体积分数为25%,则:
(1)0~2min内,v(NH3)=
________________________________________________________________________。
(2)H2在平衡混合气体中的体积分数=
(3)平衡时容器的压强与起始时的压强之比为
设0~2min内,消耗的N2为xmol,则
N2
+
3H2
2NH3
起始物质的量(mol)
1
3
变化物质的量(mol)
x
3x
2x
平衡时物质的量(mol)
1-x
3-3x
则有
×
100%=25%,解得x=0.4。
v(NH3)=
=0.2mol/(L·
min);
H2在平衡混合气体中的体积分数为
100%=56.25%;
平衡时容器的压强与起始时的压强之比为3.2∶4=4∶5。
(1)0.2mol/(L·
min)
(2)56.25% (3)4∶5
知识点二 化学反应条件的控制[学生用书P38]
阅读教材P51~P53,思考并填空。
1.化学反应条件的控制
(1)目的:
促进有利的化学反应,抑制有害的化学反应。
(2)基本措施
①改变化学反应速率:
改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。
②改变可逆反应进行的限度:
改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。
2.提高煤的燃烧效率
(1)煤燃烧时,将煤块粉碎成煤粉目的是增大与空气中O2的接触面积,使煤粉燃烧更充分,反应速率加快;
通入适当过量的空气可以使煤粉充分燃烧,生成CO2,放出更多的热量;
若空气不足,会造成煤燃烧不完全,生成CO,产生热量减少,且会造成污染。
(2)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是防止热量损失。
(3)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将废气通过热交换装置供其他方面使用。
1.将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧,这样处理的目的是( )
①使煤充分燃烧,提高煤的利用率 ②减少SO2的产生,避免造成“酸雨” ③减少有毒的CO产生,避免污染空气
④减少CO2的产生,避免“温室效应”
A.①②③ B.②③④
C.①③④D.①②③④
将煤块粉碎是为了提高煤的利用率;
脱硫是为了减少SO2的产生;
通入过量空气是为了减少CO的产生。
2.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( )
①提高燃料的着火点
②降低燃料的着火点
③将固体燃料粉碎
④将液体燃料雾化处理
⑤将煤进行气化处理
⑥通入适当过量的空气
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥
C.③④⑤⑥D.①②③④
理论上,提高燃料燃烧效率的常用方法是增大燃料与空气的接触面积,并通入适当过量的空气。
对于①和②,由于燃料的着火点是其固有的性质,不可改变,故这两项措施不可行。
③④⑤所采取的措施均是为了增大燃料与空气的接触面积。
3.关于燃料充分燃烧的下列说法不正确的是( )
A.空气量越多越好
B.固体燃料颗粒越细越好
C.同等情况下,气体燃料燃烧效率比固体燃料的燃烧效率要高
D.温度必须达到燃料的着火点
燃料燃烧时,空气的量并不是越多越好,过量的空气会带走一部分热量,造成热量的损失。
重难易错提炼
1.可逆反应必须同时满足两个条件
(1)相同反应条件;
(2)正、逆两方向同时进行。
2.化学平衡状态特征的口诀
平衡“动”态无静时,正逆速率“等”同值,
质量与数各一“定”,条件一“变”平衡移。
3.判断可逆反应处于化学平衡状态的根本标志
(1)正、逆反应速率相等;
(2)各组分的质量或浓度保持不变。
4.反应物的转化率=
100%。
课后达标检测[学生用书P98(独立成册)]
[基础巩固]
1.下列反应体系中,不属于可逆反应的是( )
A.Cl2溶解于水
B.氨气溶解于水
C.工业合成氨
D.Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3和2NaHCO3
Na2CO3+CO2↑+H2O
A项,Cl2溶于水存在反应:
Cl2+H2O
HCl+HClO;
B项,NH3溶于水存在反应:
NH3+H2O
NH3·
H2O;
C项,N2+3H2
2NH3;
D项,两反应的条件不同,不是可逆反应。
2.假设某化学反应的反应过程如图所示,观察分析,符合图中变化的化学反应为( )
A.A2+3B2
2AB3
B.2AB2+B2
C.2A2B+5B2===4AB3
D.2AB2+B2===2AB3
选B。
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反应方程式为2AB2+B2
2AB3。
3.下列各关系式中能说明反应N2+3H2
2NH3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)
化学反应达到平衡时正、逆反应速率相等,用不同物质表示的速率的数值之比等于各物质化学计量数之比,故C正确。
4.在500℃和催化剂存在的条件下,将2molSO2与3molO2混合在某固定容积的容器中,其发生如下反应:
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)(正反应放热)。
下列有关说法正确的是( )
A.若降低温度,可以加快反应速率
B.在上述条件下,SO2能完全转化为SO3
C.使用催化剂是为了加快反应速率
D.达到平衡时,SO2和SO3的浓度一定相等
可逆反应中反应物不可能全部转化为生成物,且达到平衡时SO2与SO3浓度不一定相等。
5.N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)在体积不变的密闭容器中反应,下列叙述表示处于化学平衡状态的是( )
A.N2、H2、NH3的浓度比为1∶3∶2
B.混合气体的密度不随时间而变化
C.当有1molN≡N键断裂时,有6molN—H键断裂
D.单位时间内消耗amolN2的同时,消耗3amol的H2
A中,N2、H2、NH3的浓度比等于化学计量数之比时,不能确定是否处于平衡状态,因为无法以v正=v逆和浓度是否不变进行判断;
B中,因容器的体积不变,且混合气体的总质量不变,则无论平衡与否,混合气体的密度均不变化;
C中,当有1molN≡N键断裂时,相当于生成2molNH3(1molNH3中含有3molN—H键),即生成6molN—H键,与有6molN—H键断裂符合v正(NH3)=v逆(NH3),故反应处于化学平衡状态;
D中,消耗amolN2的同时消耗3amolH2是同向的,不管平衡与否,只要N2和H2反应就一定符合该比例。
6.可以充分说明可逆反应P(g)+Q(g)
R(g)+S(g)在恒温条件下达到平衡状态的事实是( )
A.反应器内的压强不随时间的变化而变化
B.反应器内P、Q、R、S四种气体共存
C.生成P的速率与生成S的速率相等
D.生成1molP必有1molQ生成
对于该反应,反应前后气体的物质的量不变,无论是否达平衡,压强一直保持不变,而且生成1molP必有1molQ生成,并保持P、Q、R、S四种气体共存。
7.一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g)
Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是( )
A.混合气体的密度不再变化
B.反应容器中Y的质量分数不变
C.X的分解速率与Y的消耗速率相等
D.单位时间内生成1molY的同时生成2molX
因Z为固体,若该反应未达到平衡,混合气体的密度会发生变化,A项可作达到化学平衡的标志;
C项中X的分解速率与Y的消耗速率之比等于2∶1时才符合要求。
8.在一定温度下,容器内某一反应中的M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示,下列表述中正确的是( )
A.反应的化学方程式为2MN
B.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率等于逆反应速率
D.t1时,M的浓度是N浓度的2倍
由图可知,反应达到平衡时Δn(M)∶Δn(N)=1∶2,则化学方程式为2N
M;
t2时v(正)>v(逆);
t3时反应达到平衡,故v(正)=v(逆);
t1时n(N)=6mol,n(M)=3mol,则c(N)∶c(M)=2∶1。
9.在某一容积为5L的密闭容器内,加入0.2mol的CO和0.2mol的H2O,在催化剂条件下高温加热,发生反应:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),反应中CO2的浓度随时间变化情况如图所示:
(1)根据图中数据,反应开始至达到平衡状态时,CO2的平均反应速率为________________,反应达到平衡状态时,c(H2)=________________。
(2)判断该反应达到平衡状态的依据是________(填序号)。
①CO减少的反应速率和CO2减少的反应速率相等
②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
(1)v(CO2)=
=0.003mol·
min-1。
v(CO2)=v(H2),则c(H2)=0.003mol·
min-1×
10min=0.03mol·
(2)CO的减少速率和CO2的减少速率相等时,说明v(正)=v(逆),反应达到平衡状态;
反应物与生成物的浓度不再发生变化时,表明反应达到平衡状态。
反应物与生成物的浓度相等时,不能说明反应达到平衡状态。
(1)0.003mol·
min-1 0.03mol·
L-1
(2)①③
10.(2016·
济南高一检测)为了提高煤的利用率,人们先把煤转化为CO和H2,再将它们转化为甲醇,某实验人员在一定温度下的密闭容器中,充入一定量的H2和CO,发生反应:
2H2(g)+CO(g)
CH3OH(g),测定的部分实验数据如下:
t/s
500
1000
c(H2)/mol·
5.00
3.52
2.48
c(CO)/mol·
2.50
(1)在500s内用H2表示的化学反应速率是
(2)在1000s内用CO表示的化学反应速率是
________________________________________________________________________
____________,1000s时CO的转化率是__________。
(3)在500s时生成的甲醇的浓度是
(1)在500s内,v(H2)=
=2.96×
10-3mol·
s-1。
(2)在1000s内H2的浓度减少量Δc(H2)=5.00mol·
L-1-2.48mol·
L-1=2.52mol·
L-1,则CO的浓度减少量Δc(CO)=
Δc(H2)=1.26mol·
L-1,用CO表示此段时间的平均速率为v(CO)=
=1.26×
10-3mol·
s-1,CO的转化率为
100%=50.4%。
(3)在500s内H2的浓度变化量Δc(H2)=1.48mol·
L-1,则生成的CH3OH的浓度为Δc(CH3OH)=
Δc(H2)=0.74mol·
L-1,即在500s时生成的甲醇的浓度是0.74mol·
(1)2.96×
(2)1.26×
s-1 50.4%
(3)0.74mol·
[能力提升]
11.在密闭容器中进行反应:
X2(g)+3Y2(g)
2Z2(g),若X2、Y2、Z2的起始浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L,达到平衡时下列物质的浓度不可能正确的是( )
A.X2为0.15mol/L
B.Y2为0.5mol/L
C.Z2为0.35mol/L
D.Z2为0.45mol/L
采用极限转换的方法,若X2与Y2全部转化为Z2,则X2、Y2、Z2的浓度分别为0、0、0.4mol/L,若Z2全部转化为X2和Y2,则X2、Y2、Z2的浓度分别为0.2mol/L、0.6mol/L、0。
事实上该反应为可逆反应,达到平衡时物质不可能全部转化,即Z2浓度不可能为0.45mol/L。
12.在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明反应X2(g)+Y2(g)
2XY(g)已达到平衡的是( )
A.容器内的总压强不随时间变化
B.容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化
C.XY气体的物质的量分数不变
D.X2和Y2的消耗速率相等
该反应的特点:
一是可逆反应;
二是反应前后气体体积相等。
根据气体压强之比等于气体物质的量之比推断,该反应在整个反应过程中总压强是不变的,A项不能说明该反应已经达到平衡;
同理推断,容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化,B项不能说明该反应已经达到平衡;
X2和Y2的化学计量数相等,其消耗速率始终相等,且X2和Y2的消耗速率均表示正反应速率,D项不能说明该反应已经达到平衡。
13.一定条件下,可逆反应2A
B+3C在下列四种状态中处于平衡状态的是( )
选项
正反应速率
逆反应速率
A
vA=2mol/(L·
min)
vB=2mol/(L·
B
vC=2mol/(L·
C
vA=1mol/(L·
D
vC=1.5mol/(L·
正反应速率和逆反应速率相等时,化学反应达到平衡状态。
通过化学方程中的
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- 第二 三节 课时 化学反应 限度 条件 控制