课件38张PPT。第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制［知识梳理］知识点一 化学反应的限度德国化学家哈伯(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，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。以上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．可逆反应正反应方向逆反应方向同时全部100%2．化学平衡状态(1)化学平衡的建立最大0逐渐减小逐渐增大不再改变(2)化学平衡状态(简称__________)
在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率____________，反应物和生成物的浓度____________的状态。化学平衡相等不再改变知识点二 化学反应条件的控制1．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。2．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3．应用在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性，例如，合成氨的生产在温度较低时，氨的产率________；压强越大，氨的产率________。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400～500 ℃下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10～30 MPa。较高越高微判断(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资料：
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，正与反只是相对而言，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。从下图可知，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”“不变”)，________相等，________符合化学计量数之比。(填“一定”“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、知识要点光谱二、核心素养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。平衡状态标志?培养学生变化观念和平衡思想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]三、对点训练A．体系的压强不再发生变化
B．v (CO)＝v (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键答案 BC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。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 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(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”)。5．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第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制
学业要求
核心素养对接
1.认识可逆反应及其特征。
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。
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。
[知 识 梳 理]
知识点一 化学反应的限度
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，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。
合成氨反应式为：N2＋3H22NH3该反应为可逆反应。
以上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．可逆反应
(1)定义：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。
(2)特点
①正向反应和逆向反应同时进行。
②一定条件下，反应物不可能全部转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到100%。
(3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。
2.化学平衡状态
(1)化学平衡的建立
(2)化学平衡状态(简称化学平衡)
在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变的状态。
知识点二 化学反应条件的控制
1．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。
2．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。
3．应用
在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性，例如，合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400～500 ℃下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10～30 MPa。
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＋O22SO3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
资料：
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，正与反只是相对而言，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。从下图可知，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”“不变”)，________相等，________符合化学计量数之比。(填“一定”“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＋NQ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?培养学生变化观念和平衡思想
【素养解题】
[典例示范] 可逆反应：2NO22NO＋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的同时必消耗2n mol NO2，知v正＝v逆，所以①能说明达到平衡状态；②所描述的都是指正反应方向的速率，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；⑤因容器体积固定，密度是一个常数，所以不能说明；⑥⑦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（双选）( )
A．体系的压强不再发生变化
B．v (CO)＝v (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 BC
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
5．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＋B2C
(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
[学 考 练]
1．对于可逆反应2SO2＋O22SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O原子( )
A．只存在于O2中
B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中
D．存在于SO2、O2和SO3中
解析 该反应为可逆反应，加入18O2后，它与SO2反应生成SO3，因此SO3中会有18O原子，含有18O原子的SO3会部分分解为SO2和O2，18O原子可能进入O2中，也可能进入SO2中，因此最后SO2、O2和SO3中都会有18O原子。
答案 D
2．在一定条件下，向某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是( )
A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零
C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定
D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定
解析 随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，一段时间后，反应达到平衡状态，但此时反应并没有停止，只不过v(正)＝v(逆)≠0，故B项错误。
答案 B
3．下列关于化学反应限度的说法正确的是（双选）( )
A．一个可逆反应达到的平衡状态，就是这个反应在该条件下不再反应
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等
C．平衡状态是一种静止的状态，反应物和生成物的浓度已经不再改变
D．化学反应的限度可以通过改变条件而改变
解析 当一个可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，反应物达到最大转化率，这就是这个反应在该条件下所能达到的限度，不是不再反应，仍在进行，A项错误；当一个可逆反应进行到平衡状态时，正、逆反应速率相等，B项正确；化学平衡状态是一种动态平衡，一旦条件改变，平衡就可能被破坏，化学反应的限度也就可能随之改变，C错误，D项正确。
答案 BD
4．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＋3B22AB3 B．2AB2＋B22AB3
C．2A2B＋5B2===4AB3 D．2AB2＋B2===2AB3
解析 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＋B22AB3。
答案 B
5．下列哪种说法可以证明反应N2＋3H22NH3达到平衡状态( )
A．1个N≡N键形成的同时，有3个H—H键形成
B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂
C．1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键断裂
D．1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成
解析 对于同一种物质，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等时，反应即达平衡。1个N≡N键断裂的同时，应该有3个H—H键形成或者6个N—H键断裂才能生成1个N≡N键。而不论反应是否达到平衡，只要有1个N≡N键断裂，肯定会有3个H—H键断裂、有6个N—H键形成。
答案 C
6．在密闭容器中发生反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L和0.2 mol/L，则平衡时各物质的浓度不可能是（双选）( )
A．X为0.2 mol/L
B．Y为0.1 mol/L
C．Z为0.4 mol/L
D．Z为0.1 mol/L时，Y为0.45 mol/L
解析 若将0.2 mol/L的Z完全转化为X和Y。此时，X的物质的量浓度为0.2 mol/L，而该反应为可逆反应，故X的物质的量浓度一定小于0.2 mol/L。X和Y完全转化为Z，Z为0.4 mol/L，故Z浓度一定不是0.4 mol/L。
答案 AC
7．一定条件下，在密闭容器中进行反应：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g)能表示上述反应达到化学平衡状态的是( )
A．v逆(N2)＝3v正(H2)
B．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)
C．混合气体密度保持不变
D．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6
解析 v逆(N2)和v正(H2)表示不同的反应方向，且速率之比等于化学计量数之比，则表明反应处于平衡状态，A错误。v正(HCl)和v正(SiCl4)表示同一反应方向，无论是否平衡，均成立，B错误。由于生成物中Si3N4为固体，正反应为气体质量减少的反应，当气体的密度不变时，表明反应处于平衡状态，C正确。浓度关系与平衡与否无关，D项错误。
答案 C
8．如下图，向A、B中均充入1 mol X、1 mol Y，起始时A、B的体积相等都等于a L。在相同温度、压强和催化剂存在的条件下，关闭活塞K，使两容器中各自发生下述反应：X(g)＋Y(g)2Z(g)＋W(g) ΔH<0。达平衡时，A的体积为1.4a L。下列说法错误的是( )
A．反应速率：vB>vA
B．A容器中X的转化率为80%
C．平衡时的压强：pB＝pA
D．平衡时向A容器中充入与反应无关的气体M，能减慢A容器内化学反应的速率
解析 对于X(g)＋Y(g)2Z(g)＋W(g)来说，正反应是气体物质的量增大的反应，A、B容器分别在恒压、恒容下建立平衡。平衡之前，由于B的气体压强增大，根据压强对化学反应速率的影响可知，每个时刻的反应速率B都将大于A容器，即反应速率：vB＞vA，A正确；根据阿伏加德罗定律(同温同容时，压强之比等于物质的量之比)，达平衡后，混合气体的物质的量是初始时物质的量的1.4倍，即1.4×2 mol＝2.8 mol，即增加了0.8 mol，根据化学方程式的计算可知，
X(g)＋Y(g)2Z(g)＋W(g) Δn
1 1
0.8 mol 0.8 mol
即达平衡后，X反应掉0.8 mol，A容器中X的转化率为80%，B正确；从反应开始至达到平衡，反应体系的压强B>A，C错误；由于A是恒压条件下进行反应，平衡时向A容器中充入与反应无关的气体M，使体系的压强增大，则容器的容积扩大，使反应混合物中各组分的物质的量浓度减小，化学反应速率减慢，D正确。
答案 C
9.向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如下所示。由图可得出正确的结论是( )
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
解析 化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，A错误；a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，B错误；从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；随着反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，则SO2的转化率将逐渐增大，D正确。
答案 D
10．在某一容积为5 L的密闭容器内，加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O，在催化剂存在的条件下高温加热，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，反应中CO2的浓度随时间变化情况如图：
(1)根据图中数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为________，反应达平衡时，c(H2)＝________。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________(填序号)。
①CO减少的速率和CO2减少的速率相等
②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
解析 (1)由图分析10 min达到平衡，CO2浓度增加了0.03 mol/L，则CO浓度减小0.03 mol/L，所以v(CO)＝＝0.003 mol/(L·min)，由于起始时，H2浓度为0，所以达到平衡时c(H2)＝0.03 mol/L；
(2)CO减少的速率是正反应速率，CO2减小速率是逆反应速率，可作为判断化学平衡的依据。
答案 (1)0.003 mol/(L·min) 0.03 mol·L－1
(2)①③
11.在2 L容器中3种物质间进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图。反应在t时刻达到平衡，依图所示：
(1)该反应的化学方程式是_____________________________________。
(2)反应起始至t，Y的平均反应速率是________。
(3)X的转化率是_________________________________________。
(4)关于该反应的说法正确的是________。
A．到达t时刻该反应已停止
B．在t时刻之前X的消耗速率大于它的生成速率
C．在t时刻正反应速率等于逆反应速率
D．在t时刻达到平衡是因为此时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等
解析 (1)由图像知，从0～t，n(X)减小，n(Y)增加，n(Z)增加，可以确定X为反应物，Y、Z为生成物，从0～t，Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(Z)＝0.8∶1.2∶0.4＝2∶3∶1。
故该反应的化学方程式为：2X??3Y＋Z。
(2)v(Y)＝＝＝＝ mol/(L·min)。
(3)α(X)＝×100%＝33.3%。
(4)t之前，v正＞v逆；t时刻为平衡状态，则v正＝v逆。
答案 (1)2X3Y＋Z (2) mol/(L·min)
(3)33.3% (4)BC
12．(10分)在2 L密闭容器内，800 ℃时NO(g)和O2(g)反应生成NO2(g)的体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示：
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)上述反应________(填“是”或“不是”)可逆反应，在第5 s时，NO的转化率为________。
(2)下图中表示NO2变化曲线的是________，用O2表示从0～2 s内该反应的平均速率v＝________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
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
解析 (1)该反应是可逆反应，5 s时，NO转化率为：×100%＝65%。
(2)由平衡体系2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)知，NO2为生成物，初始状态时，c(NO2)＝0，随反应的进行，c(NO2)逐渐增大，当达到平衡时，c(NO2)＝－＝0.006 5 mol/L，故表示NO2变化曲线的为b。
v(NO)＝＝＝＝0.003 mol/(L·s)，则v(O2)＝v(NO)＝0.001 5 mol/(L·s)。
(3)a项中未指明正、逆反应速率，故无法说明该反应是否达到平衡状态；由于该反应是前后气体体积不相等的反应，当容器内压强保持不变时，说明该反应已达到平衡状态，故b项正确；c项中已说明正、逆反应速率相等，故说明该反应已达到平衡状态；由于气体总质量不变，气体总体积也不变，因此，无论该反应是否达到平衡，容器内气体密度总保持不变，故d项无法说明该反应是否达到平衡状态。
答案 (1)是 65% (2)b 0.001 5 mol/(L·s)
(3)bc
[能 力 练]
13．Ⅰ.某实验小组对H2O2的分解做了如下探究：将质量相同但状态不同的MnO2分别加入盛有15 mL 5%的H2O2溶液的大试管中，并用带火星的木条测试。下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据：
MnO2
触摸试管情况
观察结果
反应完成所
需的时间
粉末状
很烫
剧烈反应，带火星的木条复燃
3.5min
块状
微热
反应较慢，火星红亮但木条未复燃
30 min
(1)写出大试管中发生反应的化学方程式：________________________________
________________________________________________________，
该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)实验结果表明，催化剂的催化效果与________有关。
Ⅱ.某可逆反应在体积为5 L的密闭容器中进行，0～3 min内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。
(3)该反应的化学方程式为________________________________________
______________________________________________________________。
(4)反应开始至2 min时，B的平均反应速率为________。
(5)能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
a．v(A)＝2v(B)
b．容器内压强保持不变
c．2v逆(A)＝v正(B)
d．容器内混合气体的密度保持不变
(6)在密闭容器里，通入a mol A(g)、b mol B(g)、c mol C(g)，发生上述反应，当改变下列条件时，反应速率会减小的是________(填序号)。
①降低温度 ②加入催化剂 ③增大容器体积
解析 (1)大试管中的反应是过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气，化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑；试管很烫，说明反应放热。
(2)催化剂的形状不同，催化效果不同，说明催化剂的催化效果和催化剂接触面积的大小有关。
(3)从图像分析，在相同时间内，A减少了2 mol，B减少了1 mol，C增加了2 mol，所以该反应的化学方程式为2A＋B??2C。
(4)2 min内B减少了1 mol，所以v(B)＝1 mol÷5 L÷2 min＝0.1 mol·L－1·min－1。
(5)a.没有说明正、逆反应方向，不能说明反应已达平衡；b.压强不变说明反应达到平衡状态；c.反应达到平衡状态时，A的逆反应速率应该是B的正反应速率的2倍，表示为v逆(A)＝2v正(B)，所以错误；d.容器内的密度始终不变。
(6)①降温，反应速率减小；②加入催化剂，反应速率加快；③增大容器的体积，物质的浓度减小，反应速率减慢，所以选①③。
答案 (1)2H2O22H2O＋O2↑ 放热
(2)催化剂接触面积的大小
(3)2A＋B2C
(4)0.1 mol·L－1·min－1
(5)b
(6)①③
14．恒温下，将a mol N2与b mol H2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。
(1)若反应进行到某时刻t时，nt(N2)＝13 mol，nt(NH3)＝6 mol，计算a的值：________。
(2)反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8 L(标况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH3的物质的量：________。
(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写最简整数比，下同)n(始)∶n(平)＝________。
(4)原混合气体中，a∶b＝________。
(5)达到平衡时，N2和H2的转化率之比α(N2)∶α(H2)＝________。
解析 反应方程式：
(1)在t时刻生成了6 mol NH3，消耗了3 mol N2，所以a＝13＋3＝16。
(2)分析题意知，n(NH3)平＝×25%＝8 mol。
(3)平衡混合气体的总物质的量为n平＝n(N2)平＋n(H2)平＋n(NH3)平＝＝32 mol。
由方程式知
分析题意：a－4＋b－12＋8＝32，a＋b＝40。
因a＝16，故b＝24。n(始)∶n(平)＝5∶4。
(4)原混合气体中，a∶b＝16∶24＝2∶3。
(5)平衡时，N2的转化率为×100%＝25%，H2的转化率为×100%＝50%，故α(N2)∶α(H2)＝1∶2。
答案 (1)16 (2)8 mol (3)5∶4 (4)2∶3 (5)1∶2
