第六章 第二节 第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制 学案（含答案）—2024春高中化学人教版必修二

第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制
[核心素养发展目标]　
1.了解可逆反应及其特点。
2.理解化学平衡状态的特征及标志，知道改变条件化学平衡会发生改变。
3.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。
一、化学反应的限度
思考1　向2 mL 0.01 mol·L－1KI溶液中逐滴加入1 mL 0.01 mol·L－1 FeCl3溶液，然后加入
0.1 mol·L－1 KSCN 溶液，观察现象，说明什么问题？
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1．可逆反应
(1)定义
在同一条件下，________和____________均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“________”，用“________”。
(2)特征
思考2　(1)以下几个反应是不是可逆反应？(填“√”或“×”)
①N2＋3H22NH3(　　)
②NH3＋H2ONH3·H2O(　　)
③Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2(　　)
④2H2O2H2↑＋O2↑(　　)
(2)14CO2＋C2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有________________。
2．化学平衡状态的建立
(1)化学平衡状态的建立过程
在一定条件下向反应容器中加入SO2和O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。
浓度 速率变化 v正、v逆关系
开始 反应物浓度______ v正______ v正__v逆
生成物浓度______ v逆______
过程中 反应物浓度______ v正______ v正__v逆
生成物浓度______ v逆______
平衡 反应物浓度______ v正______ v正__v逆
生成物浓度______ v逆______
(2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立
3．化学平衡状态
(1)化学平衡状态的概念
如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当________反应进行到一定程度时，________________与________________相等，反应物的浓度与生成物的浓度都________________，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。
(2)化学平衡状态的特征
思考3　一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。下列哪些情况能说明正反应速率和逆反应速率相等，反应达到了平衡状态。
①生成2 mol NH3的同时消耗1 mol N2
②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2
③2v正(H2)＝3v正(NH3)
④ 1个N≡N断裂的同时，有6个N—H断裂
⑤H2的百分含量保持不变
⑥NH3的体积分数保持不变
________________________________________________________________________
4．化学反应的限度
(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的________________，即该反应进行的限度。
(2)对化学反应限度的理解
①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下转化为生成物的最大________。
②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的________。
1．判断正误
(1)1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3(　　)
(2)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等(　　)
(3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等(　　)
(4)化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止(　　)
(5)一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率(　　)
2．在一定温度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。
(1)一段时间后，再向容器中充入含氧同位素O的氧气，则O最终存在的物质为________(填字母)。
A．只有氧气
B．只有三氧化硫
C．只有氧气、三氧化硫
D．氧气、二氧化硫、三氧化硫
(2)一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明达到化学平衡状态的是________(填序号)。
①v正(SO2)＝2v逆(O2)
②v(SO2)＝v(SO3)
③单位时间内消耗a mol SO2的同时生成a mol SO3
④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2
⑤混合气体的总的物质的量不再改变
⑥混合气体的压强不再改变
⑦混合气体的密度不再改变
⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变
化学平衡状态的判断依据
二、化学反应条件的控制
1．化学反应条件控制的目的
(1)促进有利的化学反应：提高________，提高反应物的转化率，即原料的________。
(2)抑制有害的化学反应：________反应速率，控制__________的发生，减少甚至消除________________的产生。
2．化工生产中反应条件的调控
(1)考虑因素
化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的____________和_______________。
(2)实例——合成氨生产条件的选择
思考　为实现“碳达峰”“碳中和”的目标，提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一。试回答下列问题。
(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么？
_______________________________________________________________
(2)煤燃烧时，选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？
________________________________________________________________________
(3)煤燃烧后的废气中的热量，采取什么措施可充分利用？
________________________________________________________________________
1．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　⑤将煤气化处理　⑥通入适当过量的空气
A．①③④⑤ B．②③⑤⑥
C．③④⑤⑥ D．①②③④
2．下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是____________(填序号)。
(1)步骤①中“净化”可以防止杂质与催化剂作用，降低其活性
(2)步骤②中“加压”可以加快反应速率
(3)步骤②采用的压强是2×107 Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大
(4)步骤③选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件
(5)目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右
(6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本
1．(2023·黑龙江牡丹江一中高一期中)硫酸是一种重要的化工产品，目前的重要生产方法是“接触法”，反应原理为2SO2＋O22SO3，已知该反应为放热反应。下列说法正确的是(　　)
A．只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3
B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零
C．由反应可知，2 mol SO2的能量大于2 mol SO3的能量
D．工业上在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
2．(2023·连云港高一期中)化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是(　　)
A．利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠
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
3．(2023·银川育才中学高一期中)在某容器中发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)，下列情况能判断反应一定达到平衡状态的是(　　)
A．容器内混合气体摩尔质量不再改变
B．容器内的压强不再改变
C．容器内各气体浓度相等时
D．断开2 mol H—S的同时断裂2 mol H—O
4．已知在2 L的密闭容器中进行如下可逆反应，各物质的有关数据如下：
　　　　　　　　　　aA(g)＋bB(g)2C(g)
起始/(mol·L－1) 1.5 1 0
2 s末/(mol·L－1) 0.9 0.8 0.4
请回答下列问题：
(1)该可逆反应的化学方程式可表示为___________________________________。
(2)用物质B来表示0～2 s的平均反应速率为_________________________________。
(3)从反应开始到2 s末，A的转化率为________。
(4)下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是_________(填字母)。
A．vB(消耗)＝vC(生成)
B．容器内气体的总压强保持不变
C．容器内气体的密度不变
D．容器内气体C的物质的量分数保持不变
第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制
一、
思考1　加入 KSCN 溶液后，溶液变为红色，说明溶液中仍然存在Fe3＋；在I－过量的情况下，Fe3＋仍然没完全反应，说明某些化学反应不能进行到底，存在一定的限度。
1．(1)正反应方向　逆反应方向　===　
(2)同一条件　同时　小于
思考2　(1)①√　②√　③×　④×　
(2)14CO2、14C、14CO
2．(1)最大　最大　为0　为0　＞　减小　减小　增大　增大
＞　不变　不变　不变　不变　＝
3．(1)可逆　正反应速率　逆反应速率　不再改变
(2)可逆反应　相等　不再改变　
思考3　④⑤⑥
4．(1)最大程度　(2)①转化率　②限度
应用体验
1．(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
2．(1)D　(2)①⑤⑥⑧
二、
1．(1)反应速率　利用率　(2)降低　副反应　有害物质
2．(1)成本　实际可能性　(2)小　高　大　高　加快
思考　(1)将煤块粉碎成煤粉的目的是增大其与空气中O2的接触面积，提高反应速率，使煤粉燃烧更充分；通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，生成CO2放出能量，若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量少，且造成污染。
(2)减少热量损失，提高煤燃烧的效率。
(3)可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面使用。
应用体验
1．C　[燃料的着火点不可改变且与燃烧效率无关。]
2．(1)(2)(4)(6)
随堂演练　知识落实
1．D　[因为2SO2＋O22SO3为可逆反应，所以尽管选择适宜的条件，SO2和O2也不能全部转化为SO3，故A错误；达到平衡后，反应没有停止，只是正、逆反应速率相等但并不为零，故B错误；因为2SO2＋O22SO3为放热反应，由反应可知，2 mol SO2和1 mol O2的总能量大于2 mol SO3的总能量，故C错误；工业上在利用上述反应生产三氧化硫时，为了提高产率和效率，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题，故D正确。]
2．D　[钠和氧气在点燃或加热条件下反应生成过氧化钠，可以利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠，故A正确；为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火，故B正确；MnO2可以作为催化剂催化KClO3的分解反应，故C正确；降温会减慢H2O2的分解速率，故D错误。]
3．D　[容器内混合气体的质量不变，反应前后气体的物质的量不变，摩尔质量不变，所以容器内混合气体摩尔质量不再改变无法判断是否达到化学平衡状态，A不符合题意；反应前后气体物质的量不变，pV＝nRT，恒温恒容容器中，容器内的压强不变，所以容器内的压强不再改变无法判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；容器内各气体浓度相等时是反应的某一时刻，无法判断是否达到平衡状态，C不符合题意；断开2 mol H—S的同时断裂2 mol H—O，说明v正＝v逆，反应已达到平衡状态，D符合题意。]
4．(1)3A(g)＋B(g)2C(g)　(2)0.1 mol·L－1·s－1　(3)40%　(4)BD
解析　(3)从反应开始到2 s末，A物质的转化率为×100%＝40%。(4)vB(消耗)＝vC(生成)，正、逆反应速率不相等，A项错误；该反应是反应前后气体分子数减小的反应，容器内气体的总压强保持不变，说明各气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，B项正确；容器内气体的密度始终不变，C项错误；容器内气体C的物质的量分数保持不变，说明各组分的物质的量不变，反应达到平衡状态，D项正确。