第2课时 化学反应的限度
学业要求
核心素养对接
1.认识可逆反应及其特征。
通过对化学反应限度的学习培养学生变化观念与平衡思想。
2.了解并会判断化学平衡状态。
3.初步了解化学反应条件的控制。
[知 识 梳 理]
知识点一 可逆反应
[观察·思考]
向2 mL 0.01 mol·L－1 KI溶液中加入0.01 mol·L－1 FeCl3溶液，理论上因KI过量，故FeCl3中的Fe3＋完全反应，但实际向上述反应中再加入几滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液，溶液为红色，则说明Fe3＋没有完全反应。即2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2。
1．概念：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应。
2．特点：一定条件下，反应物不能全部转化成产物，反应只能进行到一定程度。
3．表示：在可逆反应的化学方程式中，用“??”代替“===”。
知识点二 化学平衡
德国化学家哈伯(F.Haber，1868～1934)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成工艺，氨的产率达到8%。这是工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。
合成氨反应式：N2＋3H22NH3(该反应为可逆反应。)
上图是工业合成氨的发现史和原理，如何提高氨的产率，学习完下列知识点你就知道：
1．化学平衡状态的建立
对于可逆反应2SO2＋O22SO3，在一定温度下，将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)通入一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。
①反应开始时：v正最大，v逆为0，原因是反应物浓度最大，生成物浓度为0。
②反应过程中：v正逐渐减小，v逆逐渐增大，原因是反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大。
③反应达到平衡时(t1后)：v正＝v逆，反应物和生成物的浓度不再改变。
2．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，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化，正反应速率与逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态。
3．化学平衡状态的特征
(1)逆：只有可逆反应才能在一定条件下建立化学平衡状态。
(2)等：反应达到平衡时，v正＝v逆。
(3)动：化学平衡状态是一种动态平衡。达到平衡状态时，正反应和逆反应都依然在进行。
(4)定：条件一定时，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变。
(5)变：外界条件发生改变时，原平衡状态被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡状态。
知识点三 化学平衡移动
1．实验探究温度改变对化学平衡的影响[观察·思考]
2NO2??N2O4(正反应方向为放热反应)受温度的影响
(1)现象
温度改变
混合气体颜色
c(NO2)
升温(浸入热水)
变深
增加
降温(浸入冷水)
变浅
减小
(2)结论
当其他条件不变时，升高反应体系的温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低反应体系的温度，化学平衡向放热反应方向移动。
2．化学平衡移动的含义
对一个化学平衡状态改变条件时，原来的化学平衡将被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动。
3．影响化学平衡移动的因素
影响因素有温度、反应物浓度、压强等。
微判断
(1)任何可逆反应都有一定的限度( )
(2)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等( )
(3)化学反应的限度与时间的长短无关( )
(4)化学反应的限度是不可改变的( )
答案 (1)√ (2)√ (3)√ (4)×
微训练
1．下列说法中不正确的是( )
A．当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等
C．可以通过控制反应条件，使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3
D．化学反应的限度可以通过改变条件来改变
解析 对于可逆反应，达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，反应物的转化率最大，A、B正确；2SO2＋O2??2SO3是可逆反应，无论怎样控制条件，反应物的转化率不可能达到100%，即2 mol SO2与1 mol O2反应不会生成2 mol SO3，C错；化学反应的限度可通过改变条件，如温度、压强等来改变，D正确。
答案 C
2．一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)??2AB(g)达到平衡的标志是( )
A．单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol AB
B．容器内的总压强不随时间的变化而变化
C．单位时间内生成2n mol AB的同时生成n mol B2
D．单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol B2
解析 在一定条件下，判断一个反应是否达到平衡，主要看正、逆反应速率是否相等，体系中各组分的浓度(或含量)是否保持不变。A项中，生成A2是逆反应，生成AB是正反应。显然v(正)＜v(逆)，没有达到平衡；B项中，压强不随时间的变化而变化，不能说明反应混合物中A2、B2和AB的浓度是否保持一定，也不能说明v(正)是否等于v(逆)。该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始至达到平衡，压强一直保持不变，故压强不变不能说明反应是否达到平衡状态；C项表明v(正)＝v(逆)，反应已达到平衡状态；D项中，只说明了逆反应速率，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应在进行，生成A2和B2的物质的量之比始终为1∶1。
答案 C
3．(1)炭在火炉中燃烧得很旺时，在往炉膛底内的热炭上喷洒少量水的瞬间，炉子内的火会更旺这是因为__________________________________________
______________________________________________________________。
(2)如果欲使炉内炭更充分燃烧，下列措施可行的是( )
A．向炉内吹空气
B．把块状炭碾碎
C．使用H2O作催化剂
D．提高炉膛内的温度
解析 往炉膛底内的热炭上喷洒少量水，即在高温下炽热的炭与H2O反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，这样炭经反应变成气体燃料，燃烧时与空气接触充分，燃烧充分且快，所以炉火更旺。使用催化剂或提高炉内温度只能更快地完成燃烧过程，而并不能为炭燃烧的更充分提供条件。
答案 (1)炭与水反应生成CO和H2，燃烧更快，火焰更旺 (2)AB
微思考
1．判断可逆反应已达到平衡状态的依据有哪些？
提示 直接判据：a.正、逆反应速率相等；b.各物质浓度不变。间接判据：百分含量、物质的量、压强、平均相对分子质量、密度、颜色不随时间改变。
2．如何理解正、逆反应速率相等 ?
提示 同一物质的生成速率和消耗速率相等。
学习任务1 化学平衡的建立和特征
情景：
化学平衡状态
在一定条件下，当一个可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，即“化学平衡状态”。其中，正反应速率与逆反应速率相等是化学平衡状态的性质，而反应物的浓度与生成物的浓度不再改变是化学平衡状态的表现。正反应速率与逆反应速率是针对同一可逆反应而言，正与逆只是相对而言，不是绝对概念。
请根据化学平衡状态的百度百科，完成下列问题：
1．化学平衡状态建立后，反应停止，反应速率为0，这句话对吗？
提示 不对。化学平衡建立后，v(正)＝v(逆)≠0，说明反应并没有停止。
2．在反应达到化学平衡状态时，各组分的浓度及质量分数、体积分数均保持__________(填“相等”或“不变”)，__________相等，__________符合化学计量数之比。(填“一定”或“不一定”)
提示 不变 不一定 不一定
1．化学平衡建立的速率图像
2．化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即：
【例题】 对于可逆反应M＋N??Q达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B．M、N全部变成了Q
C．反应物和生成物的浓度都保持不变
D．反应已经停止
解析 平衡时反应物、生成物的浓度之比应从两个方面考虑：一是反应物的起始浓度，二是化学方程式中的化学计量数。如2 mol M与1 mol N反应，无论怎样反应，M与N的浓度永远不相等，所以“M、N、Q三种物质的浓度一定相等”这种说法是错误的，A错误；此反应是可逆反应，B错误；反应物和生成物的浓度都保持不变，可以说明反应达到平衡状态，但未停止，C正确，D错误。
答案 C
变式训练 对化学反应速率与化学反应限度的叙述，不正确的是( )
A．当化学反应达到最大限度时反应速率为0
B．同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同
C．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等
D．化学反应的限度与时间的长短无关
解析 A项反应达到最大限度时v正＝v逆≠0，A项错误；同一化学反应，条件改变，化学平衡可能被破坏，反应限度可能就会被改变，B项正确；任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，即反应达到化学平衡，此时v(正)＝v(逆)，对同一可逆反应，达到化学平衡时，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关。
答案 A
学习任务2 (核心素养)化学平衡状态的判断
一、知识要点
在分析和解答时要注意审题，看清楚题目中给出的反应条件是恒温恒容还是恒温恒压，化学方程式中气体的前后化学计量数是否相等，是否有非气态物质参与。
二、核心素养
平衡状态标志?培养学生变化观念与平衡思想
【素养解题】
[典例示范] 可逆反应：2NO2??2NO＋O2在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦
C．①③④⑤ D．全部
[解题模板]
读题干
体积固定、密闭容器
析反应
NO2、NO、O2都是气体，是气体物质的量增加的反应
看选项
①中单位时间内生成n mol O2的同时消耗2n mol NO2，知v正＝v逆，所以①能说明达到平衡状态；②所描述的都是正反应方向的速率，无法判断；③无论达到平衡与否，物质的反应速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比；④有色气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡；因容器体积固定，且质量不变，密度是一个常数，所以⑤不能说明；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以⑥⑦均能说明达到平衡。
得答案
A
三、对点训练
1．一定温度下，在某恒容的密闭容器中，建立化学平衡：C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是( )
A．体系的压强不再发生变化
B．v正(CO)＝v逆(H2O)
C．生成n mol CO的同时生成n mol H2
D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
解析 A项，由于该反应前后气体体积改变，当体系的压强不再发生变化时，说明反应已达到化学平衡状态。B项，CO的正反应速率等于其逆反应速率，说明反应已达到化学平衡状态。C项，生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行，没有表示出正、逆反应速率的关系，不能说明反应已达到化学平衡状态。D项，H—H键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向，1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键，即消耗1 mol H2的同时消耗了1 mol H2O，可知H2的消耗量等于其生成量，说明反应已达到化学平衡状态。
答案 C
2．一定条件下，发生可逆反应：4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g)，下列叙述中，不能作为此可逆反应已经达到化学平衡状态的标志的是( )
A．NH3的消耗速率等于NO的生成速率
B．NH3的消耗速率等于NO的消耗速率
C．NH3的浓度和NO的浓度都不发生改变
D．密闭容器内的压强不发生改变
解析 当v正＝v逆时，为平衡状态，A项叙述均表示正反应速率，且反应过程中二者恒相等，故不能判断可逆反应达到平衡状态；B项叙述前者表示正反应速率，后者表示逆反应速率，当二者相等时，可逆反应达到平衡状态；该反应为气体体积增大的反应，在反应过程中体系压强增大，当压强不再改变时，则达到平衡状态。
答案 A
3．已知可逆反应：C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)。
(1)若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是________(填字母，下同)。
A．保持体积不变，增加CO的物质的量
B．将容器的体积缩小一半
C．保持压强不变，充入N2使容器体积增大
D．保持体积不变，充入N2使体系压强增大
(2)若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是________。
①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②v正(H2O)＝v逆(H2) ③容器内气体的密度不随时间而变化 ④容器内气体总质量不随时间而变化
⑤消耗n mol H2的同时消耗n mol CO
A．①②③ B．①②③④
C．② D．①④⑤
解析 (1)A项，增加CO的物质的量，由于体积不变，会使c(CO)增大，则速率加快；B项，容器体积缩小一半，各气体的浓度都增大，则速率加快；C项，N2不参与反应，充入N2使容器的体积增大，从而使参与反应的各组分的浓度变小，速率变慢；D项，充入N2，体系压强虽增大，但由于体积不变，则参与反应的各组分的浓度不变，对速率无影响。(2)由于C是固体，只要反应未达到平衡状态，气体的质量、密度、相对分子质量就是不断变化的，它们不变时说明反应已达平衡状态，故①③④正确；用不同物质的反应速率表示化学平衡状态时必须一正一逆且速率数值之比等于化学计量数之比，故②正确；任何时刻，消耗n mol H2的同时都消耗n mol CO，⑤错误。
答案 (1)D (2)B
4．将等物质的量的氢气和碘蒸气放入密闭容器中进行反应：H2(g)＋I2(g)??2HI(g)(正反应放热)，反应经过5分钟测得碘化氢的浓度为0.5 mol·L－1，碘蒸气的浓度为0.25 mol·L－1。请填写以下空白：
(1)v(HI)＝________________；v(H2)＝__________________________；
氢气的起始浓度＝________。
(2)若上述反应达到平衡时，则平衡浓度c(HI)、c(I2)、c(H2)的关系是______(填“相等”、“2∶1∶1”或“均为恒量”)。
答案 (1)0.1 mol·L－1·min－1 0.05 mol·L－1·min－1 0.5 mol·L－1 (2)均为恒量
[学 考 练]
1．有关2SO2＋O22SO3的说法中，不正确的是( )
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下SO2和O2不可能全部转化为SO3
B．达到平衡后，反应就停止，故正、逆反应速率均为零
C．一定条件下，向某密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，则v正减小，v逆增大，直至v正＝v逆
D．平衡时SO2、O2、SO3的分子数之比不再改变
解析 化学平衡是动态平衡，达到化学平衡状态时反应并没停止，只是正、逆反应速率相等而已。
答案 B
2．在密闭容器中，进行如下反应：X2(g)＋Y2(g)??2Z2(g)，已知X2(g)、Y2(g)、Z2(g)的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，反应达到平衡时，各物质的物质的量浓度可能为( )
A．c(Z2)＝0.4 mol·L－1 B．c(Y2)＝0.35 mol·L－1
C．c(X2)＝0.2 mol·L－1 D．c(Y2)＝0.2 mol·L－1
解析 采用极限法，根据可逆反应不能进行到底求出物质的量浓度的范围，即0答案 B
3．已知汽车尾气无害化处理反应为2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g)。下列说法不正确的是 ( )
A．因为反应放热，所以升高温度会使该反应的逆反应速率减小
B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率
C．反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定
D．单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡
解析 升高温度可使可逆反应的正、逆反应速率均提高，故A不正确。
答案 A
4．在一定温度下，向密闭容器中充入一定量的NO2和SO2，发生反应：NO2(g)＋SO2(g)??NO(g)＋SO3(g)，当化学反应达到平衡时，下列叙述正确的是 ( )
A．SO2和SO3的物质的量一定相等
B．NO2和SO3的物质的量一定相等
C．反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量
D．SO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等
解析 题中没有给出各物质的投料情况，NO2、SO2、NO和SO3的量之间没有必然的关系，可能相等，也可能不等，A、B、D项错；该反应反应前后气体分子数不变，故反应混合物的总物质的量一定等于反应开始时NO2和SO2的总物质的量，C项正确。
答案 C
5．在恒温恒容条件下，下列叙述不是可逆反应A(g)＋3B(g)??2C(g)达到平衡的特征的是( )
①C的生成速率与C的分解速率相等
②单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B
③单位时间生成n mol A，同时生成2n mol C
④v正(A)＝v正(B)
⑤混合气体的总压强不再变化
⑥混合气体的物质的量不再变化
⑦A、B、C的浓度不再变化
⑧A、B、C的分子个数比为1∶3∶2
A．②④⑧ B．①⑥
C．⑤⑦ D．③⑧
解析 化学平衡的标志之一是正反应速率与逆反应速率相等。①C的生成速率是正反应速率，C的分解速率是逆反应速率，能说明达到平衡；②生成n mol A，同时生成3n mol B均表示逆反应，不能说明达到平衡；③生成n mol A为逆反应，生成2n mol C即消耗n mol A，能说明达到平衡；④没有逆反应速率，不能说明达到平衡；本反应是一个气体总物质的量改变、混合气体的总压强改变、A、B、C浓度改变的反应，⑤⑥⑦它们不变时能说明可逆反应到达平衡状态；⑧分子个数比不能说明A、B、C的浓度是否不变，不能说明达到平衡。
答案 A
6．某恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2A(g)＋B(g)??3C(g)＋D(s)，下列说法能表明该反应已达到平衡状态的是( )
A．混合气体的平均相对分子质量不再改变
B．容器内气体的总物质的量不随时间而变化
C．D的浓度不随时间变化而改变
D．单位时间内生成2n mol A的同时，生成n mol B
解析 根据M＝，D是固体，反应前后气体的物质的量不变，但质量是改变的，因此当平均相对分子质量不再改变，说明达到平衡状态，故A项正确；D是固体，根据反应前后气体的化学计量数之和相等，即物质的量始终不变，故B项不能作为达到平衡状态的标志；D是固体，浓度视为常数，故C项不能作为达到平衡状态的标志；反应进行的方向都是逆反应，故D项不能作为达到平衡状态的标志。
答案 A
7．下列各关系式中能说明反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)已达平衡状态的是( )
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)
解析 化学反应达到化学平衡时，正反应与逆反应速率相等，A项中都是正反应速率，无法确定是否达到平衡；B项说明v正(N2)≠v逆(N2)，不是平衡状态；C项中v正(H2)＝v逆(H2)，处于平衡状态；D项，v正(N2)≠v逆(N2)，不是平衡状态。
答案 C
8．一定温度下，在一个恒容密闭容器中进行下列反应：A2(g)＋3B2(g)??2AB3(g)，下列描述中能说明反应处于平衡状态的是( )
A．容器中混合气体的密度保持不变
B．消耗n mol A2的同时生成2n mol AB3
C．容器中各物质的反应速率均相等
D．容器中各物质浓度保持不变
解析 反应前后气体的质量和体积不变，则密度始终不变，不能作为判断依据，A错误；B项均为正反应速率，不能作为判断依据；各物质的反应速率不可能均相等，C项错误；容器中各物质的浓度保持不变，则达到了平衡状态，故D正确。
答案 D
9．引起化学平衡移动的根本原因是( )
A．浓度的改变
B．压强的改变
C．使用了催化剂
D．正、逆反应速率的改变程度不同
解析 其他条件一定时浓度和压强的改变可以使正、逆反应速率发生改变，但它们使化学平衡发生移动是通过改变正、逆反应速率来实现的，因此化学平衡移动的根本原因是正、逆反应速率的改变。使用催化剂可以改变反应速率，但它对正、逆反应速率的影响程度是相同的，即催化剂不能使化学平衡发生移动。
答案 D
10．硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的用量被视为一个国家工业发达水平的一种标志。反应2SO2＋O22SO3是工业制硫酸的主要反应之一，以下说法不正确的是( )
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B．达到平衡后，反应就停止了，故正、逆反应速率相等且均为零
C．在利用上述反应生产三氧化硫时，要考虑适当增大化学反应速率
D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要考虑使尽可能多的SO2转变成SO3
解析 可逆反应不能进行到底，A正确；达到平衡后，正、逆反应速率相等且不为0，B错；在实际生产中，要考虑尽可能多地增大反应物的转化率(反应限度)，又需要考虑单位时间内多出产品(速率)，C、D正确。
答案 B
[能 力 练]
11．在200 ℃时，将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中，发生反应：I2(g)＋H2(g)??2HI(g)。
(1)反应刚开始时，由于c(H2)＝________________，c(I2)＝________________，而c(HI)＝____________，所以化学反应速率________(填“v正”或“v逆”，下同)最大而________最小(为零)。
(2)随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)______(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，c(I2)______，而c(HI)____，从而化学反应速率v正________，而v逆________。
(3)当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了最大限度；若保持外界条件不变时，混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率都将________。
(4)对于可逆反应H2(g)＋I2(g)??2HI(g)，在温度一定时，由H2(g)和I2(g)开始反应，下列说法正确的是______(填字母)。
a．H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1
b．达到平衡时H2与I2不再反应
c．正、逆反应速率的比值是恒定的
d．达到平衡时，正、逆反应速率相等
解析 在化学平衡建立的过程中，开始时，c(H2)和c(I2)为最大值，正反应速率最大，由于此时没有HI，逆反应速率最小为0，随反应进行c(H2)和c(I2)逐渐减小，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，直到平衡时v正＝v逆，反应体系中各组分的浓度不变，百分含量也不变，由于反应前后气体的物质的量不变，故平衡时总压强不变。(4)化学反应速率之比等于各物质的化学计量数之比，H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率比为1∶2，a不正确；化学平衡是动态平衡，化学平衡时，反应仍在进行，b不正确；在化学平衡之前，正、逆反应速率不断变化，c不正确；正、逆反应速率相等是化学反应达到平衡的标志，d正确。
答案 (1) mol·L－1 mol·L－1 0 v正 v逆
(2)减小 减小 增大 减小 增大
(3)相等 保持不变 (4)d
12．某温度下，A、B、C三种气体在恒容密闭容器中进行反应，反应从0～2 min进行过程中，在不同反应时间各物质的量的变化情况如图所示。
(1)该反应的反应物是____________，生成物是______。
(2)化学方程式为_______________________________________________。
(3)能否计算反应开始至2 min时，用C表示的反应速率？________，若不能，则其原因是________________________________________________________
________________________________________________________________。
(4)关于该反应的说法正确的是________(填字母，下同)。
a．到达2 min时，反应停止
b．在2 min之前A的消耗速率大于A的生成速率
c．在2 min时达到平衡状态是因为此时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等
d．2 min时正反应速率与逆反应速率相等
(5)下列可判断反应已达到平衡状态的是________。
a．A、B、C的反应速率相等
b．A、B的反应速率之比为2∶1
c．混合气体的压强不变
d．生成1 mol C的同时消耗1 mol A和0.5 mol B
答案 (1)A和B C (2)2A＋B??2C
(3)不能 没有说明体积，无法计算各物质物质的量浓度的变化值 (4)bd (5)c
13．在2 L密闭容器内，800 ℃时反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)下图表示NO2的变化的曲线是________。用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________。
(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母，下同)。
a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2) D．容器内密度保持不变
(3)为使该反应的反应速率增大，下列措施正确的是________。
a．及时分离出NO2气体 B．适当升高温度
c．增大O2的浓度 D．选择高效催化剂
解析 (1)NO2的起始浓度为c(NO2)＝0，2 s时c(NO2)可根据图表中n(NO)的变化量求解，c(NO2)＝Δc(NO)＝mol·L－1＝0.006 mol·L－1，故答案选b。由图表可求0～2 s内v(NO)＝ mol·L－1·s－1＝0.003 mol·L－1·s－1，故v(O2)＝1.5×10－3mol·L－1·s－1。
(2)a：在任意状态下，都存在v(NO2)＝2v(O2)这样的速率关系，不能作为平衡状态的标志，故a错。
b：因该反应为气体体积不等的反应，故压强不变可作为平衡状态的标志。
c：由v逆(NO)＝2v正(O2)，可推出v逆(NO)＝v正(NO)，说明已达到平衡状态。
d：由于平衡体系中全是气体，容器体积固定，故任意状态下密度不变，故d错。
(3)及时分离出NO2气体，生成物浓度减小，反应物浓度刚开始不变后逐渐减小，逆反应速率减小，正反应速率刚开始不变后又逐渐减小，故a错；适当升高温度，反应速率增大，故b正确；增大O2的浓度能增大反应速率，故c正确；催化剂只能增大反应速率，故d正确。
答案 (1)b 1.5×10－3 mol·L－1·s－1 (2)bc (3)bcd
14．硫—碘循环分解水制氢主要涉及下列反应：
Ⅰ SO2＋2H2O＋I2===H2SO4＋2HI
Ⅱ 2HI??H2＋I2(g)
Ⅲ 2H2SO4===2SO2＋O2＋2H2O
(1)分析上述反应，下列判断正确的是________(填字母序号，下同)。
A．反应Ⅲ易在常温下进行
B．反应Ⅰ中SO2氧化性比HI强
C．循环过程需补充H2O
D．循环过程产生1 mol O2的同时产生2 mol H2
(2)在一定条件下，体积不变的密闭容器中，能说明反应Ⅱ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
D．H2、HI、I2三种物质的反应速率之比为1∶2∶1
E．容器中气体压强不变
(3)一定温度下，向1 L密闭容器中加入1 mol HI(g)，发生反应Ⅱ，H2物质的量随时间的变化如图所示。
①0～2 min内的平均反应速率v(HI)＝________。
②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
③A点的逆反应速率v逆(H2)________B点的正反应速率v正(H2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。
解析 (1)Ⅰ中生成2 mol H2SO4需消耗4 mol水，而Ⅲ中分解2 mol H2SO4生成2 mol水，所以循环过程中需补充水。Ⅱ为可逆反应，Ⅲ不是可逆反应，所以产生1 mol O2的同时不会产生2 mol H2。(3)①v(HI)＝＝0.1 mol·L－1·min－1。③由于B点浓度大于A点浓度，所以B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)。
答案 (1)C (2)A (3)①0.1 mol·L－1·min－1 ②C ③小于
课件37张PPT。第2课时 化学反应的限度［知识梳理］知识点一 可逆反应
[观察·思考]向2 mL 0.01 mol·L－1 KI溶液中加入0.01 mol·L－1 FeCl3溶液，理论上因KI过量，故FeCl3中的Fe3＋完全反应，但实际向上述反应中再加入几滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液，溶液为红色，则说明Fe3＋没有完全反应。即2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2。1．概念：在________条件下同时向____________方向进行的反应称为可逆反应。
2．特点：一定条件下，反应物____________转化成产物，反应只能进行到一定程度。
3．表示：在可逆反应的化学方程式中，用“________”代替“===”。相同正、逆两个不能知识点二 化学平衡德国化学家哈伯(F.Haber，1868～1934)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究，于1909年改进了合成工艺，氨的产率达到8%。这是工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。1．化学平衡状态的建立①反应开始时：v正最大， v逆为________，
原因是________________________________。
②反应过程中： v正逐渐________， v逆逐渐________，
原因是_____________________________________________。
③反应达到平衡时(t1后)： v正＝ v逆，反应物和生成物的浓度____________。0反应物浓度最大，生成物浓度为0减小增大反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大不再改变2．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，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而____________，正反应速率与逆反应速率________，这种状态称为化学平衡状态。发生变化相等3．化学平衡状态的特征(1)逆：只有________反应才能在一定条件下建立化学平衡状态。
(2)等：反应达到平衡时，v正________v逆。
(3)动：化学平衡状态是一种________平衡。达到平衡状态时，正反应和逆反应都依然在进行。
(4)定：条件一定时，反应物的浓度和生成物的浓度不再________。
(5)变：外界条件发生改变时，原平衡状态被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡状态。可逆＝动态改变知识点三 化学平衡移动1．实验探究温度改变对化学平衡的影响(2)结论
当其他条件不变时，升高反应体系的温度，化学平衡向________反应方向移动；降低反应体系的温度，化学平衡向________反应方向移动。变深增加变浅减小吸热放热2．化学平衡移动的含义对一个化学平衡状态改变条件时，原来的化学平衡将被________，并在新的条件下建立______________，即发生化学平衡移动。3．影响化学平衡移动的因素影响因素有________、____________、________等。破坏新的化学平衡温度反应物浓度压强微判断(1)任何可逆反应都有一定的限度( )
(2)化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等( )
(3)化学反应的限度与时间的长短无关( )
(4)化学反应的限度是不可改变的( )√√√×微训练
1．下列说法中不正确的是( )A．当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，这个反应的正反应速率和逆反应速率相等
C．可以通过控制反应条件，使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3
D．化学反应的限度可以通过改变条件来改变答案 CA．单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol AB
B．容器内的总压强不随时间的变化而变化
C．单位时间内生成2n mol AB的同时生成n mol B2
D．单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol B2解析 在一定条件下，判断一个反应是否达到平衡，主要看正、逆反应速率是否相等，体系中各组分的浓度(或含量)是否保持不变。A项中，生成A2是逆反应，生成AB是正反应。显然v(正)＜v(逆)，没有达到平衡；B项中，压强不随时间的变化而变化，不能说明反应混合物中A2、B2和AB的浓度是否保持一定，也不能说明v(正)是否等于v(逆)。该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始至达到平衡，压强一直保持不变，故压强不变不能说明反应是否达到平衡状态；C项表明v(正)＝v(逆)，反应已达到平衡状态；D项中，只说明了逆反应速率，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应在进行，生成A2和B2的物质的量之比始终为1∶1。答案 C3．(1)炭在火炉中燃烧得很旺时，在往炉膛底内的热炭上喷洒少量水的瞬间，炉子内的火会更旺这是因为__________________________________________
______________________________________________________________。(2)如果欲使炉内炭更充分燃烧，下列措施可行的是( )
A．向炉内吹空气
B．把块状炭碾碎
C．使用H2O作催化剂
D．提高炉膛内的温度答案 (1)炭与水反应生成CO和H2，燃烧更快，火焰更旺 (2)AB微思考
1．判断可逆反应已达到平衡状态的依据有哪些？提示 直接判据：a.正、逆反应速率相等；b.各物质浓度不变。间接判据：百分含量、物质的量、压强、平均相对分子质量、密度、颜色不随时间改变。2．如何理解正、逆反应速率相等 ?提示 同一物质的生成速率和消耗速率相等。学习任务1 化学平衡的建立和特征情景：
化学平衡状态在一定条件下，当一个可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，即“化学平衡状态”。其中，正反应速率与逆反应速率相等是化学平衡状态的性质，而反应物的浓度与生成物的浓度不再改变是化学平衡状态的表现。正反应速率与逆反应速率是针对同一可逆反应而言，正与逆只是相对而言，不是绝对概念。请根据化学平衡状态的百度百科，完成下列问题：
1．化学平衡状态建立后，反应停止，反应速率为0，这句话对吗？提示 不对。化学平衡建立后，v(正)＝v(逆)≠0，说明反应并没有停止。2．在反应达到化学平衡状态时，各组分的浓度及质量分数、体积分数均保持__________(填“相等”或“不变”)，__________相等，__________符合化学计量数之比。(填“一定”或“不一定”)提示 不变 不一定 不一定1．化学平衡建立的速率图像2．化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即：A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B．M、N全部变成了Q
C．反应物和生成物的浓度都保持不变
D．反应已经停止解析 平衡时反应物、生成物的浓度之比应从两个方面考虑：一是反应物的起始浓度，二是化学方程式中的化学计量数。如2 mol M与1 mol N反应，无论怎样反应，M与N的浓度永远不相等，所以“M、N、Q三种物质的浓度一定相等”这种说法是错误的，A错误；此反应是可逆反应，B错误；反应物和生成物的浓度都保持不变，可以说明反应达到平衡状态，但未停止，C正确，D错误。答案 C变式训练 对化学反应速率与化学反应限度的叙述，不正确的是( )解析 A项反应达到最大限度时v正＝v逆≠0，A项错误；同一化学反应，条件改变，化学平衡可能被破坏，反应限度可能就会被改变，B项正确；任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，即反应达到化学平衡，此时v(正)＝v(逆)，对同一可逆反应，达到化学平衡时，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关。答案 AA．当化学反应达到最大限度时反应速率为0
B．同一化学反应，若反应条件不同，限度可能不同
C．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等
D．化学反应的限度与时间的长短无关学习任务2 (核心素养)化学平衡状态的判断一、知识要点在分析和解答时要注意审题，看清楚题目中给出的反应条件是恒温恒容还是恒温恒压，化学方程式中气体的前后化学计量数是否相等，是否有非气态物质参与。二、核心素养平衡状态标志?培养学生变化观念与平衡思想①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部[解题模板]A．体系的压强不再发生变化
B．v正(CO)＝v逆(H2O)
C．生成n mol CO的同时生成n mol H2
D．1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键三、对点训练答案 C解析 A项，由于该反应前后气体体积改变，当体系的压强不再发生变化时，说明反应已达到化学平衡状态。B项，CO的正反应速率等于其逆反应速率，说明反应已达到化学平衡状态。C项，生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行，没有表示出正、逆反应速率的关系，不能说明反应已达到化学平衡状态。D项，H—H键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向，1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键，即消耗1 mol H2的同时消耗了1 mol H2O，可知H2的消耗量等于其生成量，说明反应已达到化学平衡状态。答案 AA．NH3的消耗速率等于NO的生成速率
B．NH3的消耗速率等于NO的消耗速率
C．NH3的浓度和NO的浓度都不发生改变
D．密闭容器内的压强不发生改变解析 当v正＝v逆时，为平衡状态，A项叙述均表示正反应速率，且反应过程中二者恒相等，故不能判断可逆反应达到平衡状态；B项叙述前者表示正反应速率，后者表示逆反应速率，当二者相等时，可逆反应达到平衡状态；该反应为气体体积增大的反应，在反应过程中体系压强增大，当压强不再改变时，则达到平衡状态。(1)若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是________(填字母，下同)。
A．保持体积不变，增加CO的物质的量
B．将容器的体积缩小一半
C．保持压强不变，充入N2使容器体积增大
D．保持体积不变，充入N2使体系压强增大(2)若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是________。
①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②v正(H2O)＝v逆(H2) ③容器内气体的密度不随时间而变化 ④容器内气体总质量不随时间而变化
⑤消耗n mol H2的同时消耗n mol CO
A．①②③ B．①②③④
C．② D．①④⑤答案 (1)D (2)B解析 (1)A项，增加CO的物质的量，由于体积不变，会使c(CO)增大，则速率加快；B项，容器体积缩小一半，各气体的浓度都增大，则速率加快；C项，N2不参与反应，充入N2使容器的体积增大，从而使参与反应的各组分的浓度变小，速率变慢；D项，充入N2，体系压强虽增大，但由于体积不变，则参与反应的各组分的浓度不变，对速率无影响。(2)由于C是固体，只要反应未达到平衡状态，气体的质量、密度、相对分子质量就是不断变化的，它们不变时说明反应已达平衡状态，故①③④正确；用不同物质的反应速率表示化学平衡状态时必须一正一逆且速率数值之比等于化学计量数之比，故②正确；任何时刻，消耗n mol H2的同时都消耗n mol CO，⑤错误。答案 (1)0.1 mol·L－1·min－1 0.05 mol·L－1·min－1 0.5 mol·L－1 (2)均为恒量(1)v(HI)＝________________；v(H2)＝__________________________；
氢气的起始浓度＝________。
(2)若上述反应达到平衡时，则平衡浓度c(HI)、c(I2)、c(H2)的关系是______(填“相等”、“2∶1∶1”或“均为恒量”)。
