课时6.3.3化学反应的限度-2020-2021学年高一化学必修第二册精品讲义（新教材人教版）_高化_2025春-人教版高中化学_02新版高中化学必修二_7.精品讲义

化学反应的限度 化学反应条件的控制 【学习目标】 1、掌握化学反应的限度、可逆反应和化学平衡的含义 2、知道当一定的外界条件改变时化学反应限度可能发生改变 3、掌握化学平衡状态的判断方法，熟悉化学平衡中转化率的相关计算 【主干知识梳理】 一、化学平衡的研究对象——可逆反应 1、可逆反应的定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应 2、可逆反应的特点 (1)反应不能进行到底 (2)在一定条件下反应物与生成物同时存在 (3)正、逆反应方向同时进行 3、可逆反应的表示方法：可逆反应的化学方程式中，用“ ”号代替“===”号 【对点训练1】 1、下列反应中，不属于可逆反应的是( ) A．2NO ===N O 与NO===2NO 2 2 4 2 4 2 B．H＋I 2HI与2HI H＋I 2 2 2 2 C．CO＋HO===H CO 与HCO===CO ↑＋HO 2 2 2 3 2 3 2 2 D．CaO＋CO===CaCO 与CaCO =====CaO＋CO↑ 2 3 3 2 2、当可逆反应：2SO ＋O 2SO 达到平衡后，通入18O，再次达到平衡时，18O存在于( ) 2 2 3 2 A．SO 和O 中 B．SO 和SO 中 C．SO 、O 和SO 中 D．SO 和O 中 3 2 2 3 2 2 3 2 2 二、化学反应的限度 1、化学平衡的建立 (1)浓度对速率的影响的角度 对于可逆反应2SO ＋O 2SO ，在一定温度下，将 2 mol SO (g)和1 mol O (g)通入一定体积的密闭容器中 2 2 3 2 2 浓度 速率变化 v 、v 关系 正 逆 反应物浓度最大 v 最大 正 反应开始 v ＞v 正 逆 生成物浓度为0 v 为0 逆 反应物浓度逐渐减小 v 逐渐减小 正 反应进行中 v ＞v 正 逆 生成物浓度逐渐增大 v 增大 逆 反应物浓度不再改变 v 不变 正 反应一段时间(t)后 v ＝v ≠0 1 正 逆 生成物浓度不再改变 v 不变 逆 (2)利用速率—时间(vt)图像分析 2、化学平衡状态的概念：在一定条件下，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的 浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，称之为化学平衡状态，简称化学平衡 【微点拨】 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最大限度，即该反应进行的限度。化学反应的 限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率 ②对于可逆反应来说，当处于化学平衡状态时，转化率、产率达到了最大限度 3、化学平衡状态的特征 (1)逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应 (2)等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即：v ＝v ≠0(实质) 正 逆(3)动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡 (4)定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气 体的平均摩尔质量( )、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定 (5)变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动 【对点训练2】 1、对于可逆反应达到平衡时，下列说法不正确的是( ) A．反应物与生成物的浓度不再改变 B．正反应速率与逆反应速率均为零 C．各物质的组成之比不再改变 D．该条件下的反应物的转化率最大 2、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 SO 与1 mol O 反应生成2 mol SO 2 2 3 D．化学反应的限度可以通过改变条件来改变 三、化学反应条件的控制 1、化学反应条件的控制 (1)目的 ①促进有利的化学反应，提高原料的利用率，加快反应速率 ②控制有害的化学反应，减小甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生 (2)基本措施 ①改变化学反应速率：改变反应物的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)、固体表面积以及催化剂 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、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)等 (3)考虑因素：控制反应条件的成本和实际可能性 2、提高煤的燃烧效率问题探究 (1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉的依据是 与空气中 O 的接触面积增大，煤粉燃烧更充分，反应速率加快；通入 2 过量空气的依据是 空气充足，煤粉燃烧充分，生成 CO ，放出热量多，若空气不足，煤燃烧不完全，生成 2 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散失 (3)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用 3、提高燃料的燃烧效率的措施 (1)尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过 量 (2)尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率 4、提高燃料的燃烧效率的意义在于节约能源、节省资源、减少污染 【对点训练3】 1、下列措施，能使煤炭燃烧更充分，提高热能利用率的是( ) A．多加煤以使炉火更旺 B．把煤炭做成大煤球 C．煤中掺和一些黄泥做成蜂窝煤 D．把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧 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将煤进行汽化处理 ⑥通入适当过量的空气 A．①③④⑤ B．②③⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①②③④ 四、化学平衡状态的判断方法 可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：① v ＝v ；②混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量 正 逆 外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量”达“定量”)，以上两个特征可作 为判断可逆反应达平衡的标志 1、直接标志 (1)正、逆反应速率相等①同种物质：v ＝v ≠0，(同一种物质的生成速率等于消耗速率) 正 逆 ②不同种物质：＝ a.在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比 b.在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比 (2)各组分的浓度保持一定 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变 ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变 2、间接判断依据：以mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡 混合物体系中各 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 成分的含量 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 ①在单位时间内消耗了 m molA 同时生成 m molA，即 平衡 v(正)=v(逆) ②在单位时间内消耗了 n molB 同时消耗了 p molC，则 正、逆反应 平衡 v(正)=v(逆) 速率的关系 ③在单位时间内生成 n molB，同时消耗了 q molD，因均指 不一定平衡 v(逆) ④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 压强 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相 ① 一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 对分子质量 ② 一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 体系的密度 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 【微点拨】 ①对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等则一定处于平衡状态 ②对绝热密闭容器，温度保持不变则一定处于平衡状态 ③若反应中有固体或液体，平均相对分子质量一定、密度一定则一定处于平衡状态 【对点训练4】 1、在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是( ) A．C的生成速率与C分解的速率相等 B．单位时间内生成nmolA,同时生3nmolB C．A、B、C的浓度不再变化 D．A、B、C的分子数比为1:3:2 2、在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应：A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状 态的是( ) A．混合气体的压强 B．混合气体的密度 C．B的物质的量浓度 D．气体的总物质的量 3、一定条件下，反应N+3H 2NH 达到平衡的标志是( ) 2 2 3 A．一个N≡N键断裂的同时，有三个H－H键形成 B．一个N≡N键断裂的同时，有三个H－H键断裂 C．一个N≡N键断裂的同时，有六个N－H键断裂 D．一个N≡N键断裂的同时，有六个N－H键形成 4、可逆反应N+3H 2NH 的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说 2 2 3 明反应已达到平衡状态的是( ) A．3v正(N)＝v正(H) B．v正(N)＝v逆(NH ) 2 2 2 3C．2v正(H)＝3v逆(NH ) D．v正(N)＝3v逆(H) 2 3 2 2 5、将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温 度下使其达到分解平衡：HNCOONH (s) 2NH (g)+CO (g)，可以判断该分解反应已经达到化学平衡的是( 2 4 3 2 ) A．2v（NH ）=v（CO） B．密闭容器中总压强不变 3 2 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闲容器中氨气的体积分数不变 6、在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)2NO (g) 2NO(g)＋O(g)，(乙)H (g)＋I(g) 2 2 2 2 2HI(g) 现有下列状态： ①反应物的消耗速率与生成物的生成速率之比等于系数之比 ②反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比 ③速率之比等于系数之比的状态 ④浓度之比等于系数之比的状态 ⑤百分含量之比等于系数之比的状态 ⑥混合气体的颜色不再改变的状态 ⑦混合气体的密度不再改变的状态 ⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 ⑨体系温度不再改变的状态 ⑩压强不再改变的状态 ⑪反应物的浓度不再改变的状态 ⑫反应物或生成物的百分含量不再改变的状态 其中能表明(甲)达到化学平衡状态的是________________________________；能表明(乙)达到化学平衡状态的 是_____________________________；能表明(甲)、(乙)都达到化学平衡状态的是____________________ 五、“三段式”突破平衡转化率和物质百分含量的计算 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 转化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 转化率：α(A)＝×100%，α(B)＝×100% 气体体积分数(物质的量分数)：φ(A)＝×100% φ(D)＝×100% 【对点训练5】 1、在10 L密闭容器中，1 mol A和3 mol B在一定条件下反应：A(g)＋xB(g) 2C(g)，2 min后反应达到平衡 时，测得混合气体共3.4 mol，生成0.4 mol C，则下列计算结果正确的是( ) A．平衡时，物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)＝2∶11∶4 B．x值等于3 C．A的转化率为20% D．B的平均反应速率为0.4 mol·L－1·min－1 2、在容积可变的密闭容器中，2 mol N 和8 mol H 在一定条件下发生反应，达到平衡时，H 的转化率为25%， 2 2 2 则平衡时氮气的体积分数接近于( ) A．5% B．10% C．15% D．20% 【课后作业】 1、下列不属于可逆反应的是( ) A.N＋3H 2NH B.CO ＋HO HCO 2 2 3 2 2 2 3 C.2NO NO D.Pb＋PbO ＋2HSO 2PbSO ＋2HO 2 2 4 2 2 4 4 2 2、硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前的重要生产方 法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO ＋O 2SO 的说法不正确的是( ) 2 2 3 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，故此时正、逆反应速率相等且均为0 C．一定条件下，向某密闭容器中加入2 mol SO 和1 mol O ，则从反应开始到达到平衡的过程中，正反应速 2 2 率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等 D．达到平衡后，改变温度，平衡状态被破坏 3、某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是( )①正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等 ②反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同 ③混合物的组成比例不会因时间而改变 A．① B．①③ C．② D．①②③ 4、一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：2SO (g)＋O(g) 2SO (g)。当SO 、O 、SO 的浓度不再变化 2 2 3 2 2 3 时，下列说法正确的是( ) A．该反应已达化学平衡状态 B．正、逆反应速率相等且等于零 C．SO 和O 全部转化为SO D．SO 、O、SO 的浓度一定相等 2 2 3 2 2 3 5、对可逆反应4NH (g)＋5O(g) 4NO(g)＋6HO(g)，下列叙述正确的是( ) 3 2 2 A．达到化学平衡时，4v (O )＝5v (NO) 正 2 逆 B．若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH ，则反应达到平衡状态 3 C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 D．化学反应速率关系是2v (NH )＝3v (H O) 正 3 正 2 6、下列关于提高燃料燃烧效率的说法，不正确的是( ) A．空气量越多越好 B．应通入适量的空气 C．固体燃料燃烧前最好粉碎 D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出 7、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SO 的产生，避免造成“酸雨” 2 ③减少有毒的CO产生，避免污染空气 ④减少CO 的产生，避免“温室效应” 2 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④ 8、下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是( ) A．H(g)＋Br (g) 2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变 2 2 B．2NO (g) NO(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变 2 2 4 C．CaCO (s) CO(g)＋CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变 3 2 D．N(g)＋3H(g) 2NH (g)，反应体系中H 与N 的物质的量之比保持1∶3 2 2 3 2 2 9、可以证明可逆反应N(g)＋3H(g) 2NH (g)已达到平衡状态的是( ) 2 2 3 ①6个N—H键形成的同时，有3个H—H键断裂 ②3个H—H键断裂的同时，有6个N—H键断裂 ③其他条件不变时，混合气体平均相对分子质量不再改变 ④保持其他条件不变时，体系压强不再改变 ⑤NH 、N、H 的百分含量都不再改变 3 2 2 ⑥恒温恒容时，气体密度保持不变 ⑦正反应速率v(H )＝0.6 mol·L－1·min－1，逆反应速率v(NH )＝0.4 mol·L－1·min－1 2 3 A．全部 B．②③④⑤⑥⑦ C．②③④⑤⑦ D．③④⑤⑥⑦ 10、在一定温度下的恒容容器中，发生反应：2A(g)＋B(s) C(g)＋D(g)，下列描述中能表明反应已达到平衡 状态的是( ) ①混合气体的压强不变 ②混合气体的密度不变 ③C(g)的物质的量浓度不变 ④容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1 ⑤单位时间内生成nmolC，同时生成nmolD ⑥单位时间内生成nmolD，同时生成2nmolA A．①②⑤ B．②③⑤ C．②③⑥ D．①③⑥ 11、可逆反应2NO (g) 2NO(g)＋O(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是( ) 2 2 ①单位时间内生成n mol O 的同时生成2n mol NO 2 2 ②单位时间内生成n mol O 的同时生成2n mol NO 2 ③用NO 、NO、O 表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 2 2 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 12、一定条件下，可逆反应2A(g) B(g)＋3C(g)，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．v ＝2 mol·L－1·min－1 v ＝2 mol·L－1·min－1 A B B．v ＝2 mol·L－1·min－1 v ＝2 mol·L－1·min－1 A C C．v ＝1 mol·L－1·min－1 v ＝2 mol·L－1·min－1 A B D．v ＝1 mol·L－1·min－1 v ＝1.5 mol·L－1·min－1 A C 13、X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y2Z。达到平衡时，若 它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的转化率为( ) A．×100% B．×100% C．×100% D． ×100% 14、在密闭容器中进行反应：X(g)＋Y(g) 2Z(g)，已知 X 、Y 、Z 的起始浓度分别为 0.1 mol/L、0.3 2 2 2 2 mol/L、0.2 mol/L，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( ) A．Z为0.3 mol·L－1 B．Y 为0.4 mol·L－1 2 C．X 为0.2 mol·L－1 D．Z为0.4 mol·L－1 2 15、一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c 、c 、c(均不为零)。达平 1 2 3 衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1和0.08 mol·L－1，则下列判断不合理的是( ) ①c∶c＝1∶3 ②平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3 1 2 ③X和Y的转化率不相等 ④c 的取值范围为0＜c＜0.14 mol·L－1 1 1 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 16、合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N(g)＋3H(g) 2NH (g) 2 2 3 (正反应为放热反应)，673K、30MPa下，n(NH )和n(H )随时间t变化的关系如图所示。下列叙述中正确的是( 3 2 ) A．c点处正反应速率和逆反应速率相等 B．a点的正反应速率比b点的大 C．d点(t 时刻)和e点(t 时刻)处n(N )不同 1 2 2 D．在t 时刻，正反应速率大于逆反应速率 2 17、在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应，当下列物理量不再发生变化时 (甲)2X(g) Y(g)＋Z(s) (乙)A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g) ①混合气体的密度 ②反应容器中生成物的百分含量 ③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比 ④混合气体的压强 ⑤混合气体的平均相对分子质量 ⑥混合气体的总物质的量 其中能表明(甲)达到化学平衡状态是 ________________；能表明(乙)达到化学平衡状态是 ___________________ 18、若换成反应 H(g)＋I(g)2HI(g)，在恒温恒容密闭容器中进行，可作为判断其达到平衡状态标志的是 2 2 ________ ①H、I、HI的分子数之比为1∶1∶2 ②H 的体积分数保持不变 2 2 2 ③容器中气体的压强保持不变 ④H 的消耗速率与I 的生成速率相等 2 2 ⑤容器中混合气体的密度保持不变 ⑥容器中气体的平均摩尔质量保持不变 ⑦2v 正 (I 2 )＝v 逆 (HI) ⑧单位时间内生成n mol I 2 的同时消耗2n mol HI 19、一定温度下，在容积为V L的密闭容器中进行反应：aN(g) bM(g)，M、N的物质的量随时间的变化曲 线如下图所示：(1)此反应的化学方程式中＝________ (2)t 到t 时刻，以M的浓度变化表示的平均反应速率为________ 1 2 (3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是________________ A．反应中M与N的物质的量之比为1∶1 B．混合气体的总质量不随时间的变化而变化 C．混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化 D．单位时间内消耗a mol N，同时生成b mol M E．混合气体的压强不随时间的变化而变化 20、在一定条件下，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中，反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线 如图。回答下列问题： (1)该反应的化学方程式为________________________________ (2)0～t s内A的反应速率为________ 1 (3)反应后与反应前的压强之比为________ (4)(t＋10)s时，A气体的体积分数为 ，此时v (A) (填“＞”“＜”或“＝”)v (B) 1 正 逆 (5)关于该反应的说法正确的是________ a.到达t s时刻反应已停止 b.在t s之前B气体的消耗速率大于它的生成速率 1 1 c.在t s时C气体的正反应速率等于逆反应速率 1 21、在2 L密闭容器中充入1 mol N 和3 mol H ，一定条件下发生反应，2 min后达到平衡状态。相同温度下， 2 2 测得平衡时混合气体的压强比反应前混合气体的压强减小了。请据此填空： (1)平衡时混合气体中三种气体的物质的量之比为__________ (2)N 的转化率为__________ 2 (3)2 min内，NH 的平均反应速率为__________ 3 22、恒温下，将a mol N 与b mol H 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： 2 2 N(g)＋3H(g) 2NH (g) 2 2 3 (1)若反应进行到某时刻t时，n(N )＝13 mol，n(NH )＝6 mol，计算a的值：__________ t 2 t 3 (2)反应达到平衡时，混合气体的体积为 716.8 L(标况下)，其中NH 的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH 3 3 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，N 和H 的转化率之比α(N )∶α(H )＝__________ 2 2 2 2 23、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HO，在催化剂存在的条件下高温加热， 2 发生如下反应：CO(g)＋HO(g) CO(g)＋H(g)，反应中CO 的浓度随时间变化情况如图： 2 2 2 2 (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(H )＝ 2 ______(2)判断该反应达到平衡的依据是______ ①CO减少的速率和CO 减少的速率相等 2 ②CO、HO、CO、H 的浓度都相等 2 2 2 ③CO、HO、CO、H 的浓度都不再发生变化 2 2 2 24、Ⅰ.某实验小组对HO 的分解做了如下探究：将质量相同但状态不同的 MnO 分别加入盛有15 mL 5%的 2 2 2 HO 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 HO 分解速率的因素时记录的一组 2 2 2 2 数据： MnO 触摸试管情况 观察结果 反应完成所需的时间 2 粉末状 很烫 剧烈反应，带火星的木条复燃 3.5 min 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______________ a.v(A)＝2v(B) b.容器内压强保持不变 c.2v (A)＝v (B) d.容器内混合气体的密度保持不变 逆 正 (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______________ ①降低温度 ②加入催化剂 ③增大容器体积 【化学反应的限度 化学反应条件的控制】答案 【对点训练1】 1、D 2、C。解析：本题考查了化学平衡的特征——化学平衡是动态平衡，SO 和18O 反应生成了S18O ，S18O 又分解 2 2 3 3 生成S18O 和18O，故平衡混合物中含18O的粒子有S18O、18O、S18O，故选C。 2 2 2 2 3 【对点训练2】 1、B 2、C。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； 2SO ＋O 2SO 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 SO 与1 mol 2 2 3 2 O 反应不会生成2 mol SO ，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。 2 3 【对点训练3】 1、D。解析：A项中只会增加煤的用量，不会使煤炭燃烧充分，也不能提高热能的利用率；B、C项无论从煤 的粉碎程度，还是空气用量上都比不上D项。 2、C。解析：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。③、④、⑤所采取的措施 均是为了增大燃料与空气的接触面积。 【对点训练4】1、AC 2、BC 3、AC 4、C 5、BC 6、②⑥⑧⑨⑩⑪⑫ ②⑥⑨⑪⑫ ②⑥⑨⑪⑫ 【对点训练5】 1、C。解析： 则0.8 mol＋(3－0.2x)mol＋0.4 mol＝3.4 mol，解得x＝4，B错；平衡时，物质的量之比为0.8∶(3－0.8)∶0.4＝ 4∶11∶2，A错；A的转化率为×100%＝20%，C正确；v(B)＝÷2 min＝0.04 mol·L－1·min－1，D错。 2、C。解析：达到平衡时，H 转化的物质的量为8 mol×25%＝2 mol。在一定条件下，N 与H 发生反应： 2 2 2 同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为×100%≈15%。 【课后作业】 1、D。解析：可逆反应必须在同一条件下同时进行，D中两个方向反应条件不同且不是同时进行，故不属于可 逆反应。 2、B。反应达到平衡，反应未停止，v ＝v ≠0，B错误。 正 逆 3、B。解析：可逆反应达到平衡状态时，v ＝v ≠0，且各组分的含量保持不变，故①③正确；而反应物和生 正 逆 成物浓度相同，只是反应达到的某一特殊状态，并不一定达到平衡。 4、A 5、A。解析：NO的生成与NH 的消耗同时表示正反应，在任意时刻都相等，B项不正确。达到平衡时，增加 3 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项不正确。在反应的任意状态总有v 正 (NH )∶v (H O)＝4∶6，即3v (NH )＝2v (H O)，D项不正确。 3 正 2 正 3 正 2 6、A。解析：燃料充分燃烧，把固体粉碎或液体雾化都是为了增大与空气的接触面积有利于充分燃烧，而空气 的量要适当，因空气量过多，会带走一部分热量。 7、A。解析：煤块粉碎是为了提高煤的利用率；脱硫是为了减少SO 的产生；过量空气是为了减少CO的产生。 2 8、D。解析：恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，说明溴单质的浓度不再变化，达到了平衡状态， A错；2NO (g) NO(g)是反应前后气体化学计量数和变化的反应，当恒温、恒容下，反应体系中气体的压 2 2 4 强保持不变，达到了平衡状态，B错；CaCO (s) CO(g)＋CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度 3 2 等于气体质量和体积的比值，质量变化，体积不变，所以密度变化，当气体密度保持不变的状态是平衡状态， C错；N(g)＋3H(g) 2NH (g)反应体系中H 与N 的物质的量之比保持1∶3，不能证明正逆反应速率相等，不 2 2 3 2 2 一定是平衡状态，D对。 9、C。解析：无论是否达到平衡状态，有6个N—H键形成的同时，一定有3个H—H键断裂，所以不能证明 该反应达到平衡状态，①错误；3个H—H键断裂的同时有6个N—H键断裂，说明正反应速率等于逆反应速率， 所以能说明该反应达到平衡状态，②正确；该反应是气体分子数减小的反应，因气体混合物的质量不变，所以 其他条件不变时，混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明气体总物质的量不变，能说明该反应达到平衡 状态，③正确；该反应是气体分子数减小的反应，保持其他条件不变时，体系压强不再改变，说明气体物质的 量不再改变，能说明该反应达到平衡状态，④正确；反应达到平衡状态时，各物质的百分含量不变，所以 NH 、N 、H 的百分含量都不再改变能说明该反应达到平衡状态，⑤正确；恒温恒容时，气体的总质量不变， 3 2 2 体积不变，气体的密度始终不变，所以气体密度保持不变不能说明该反应达到平衡状态，⑥错误；v (H )表示 正 2消耗H 的速率，v (NH )表示消耗NH 的速率，v (H )∶v (NH )＝3∶2，说明正、逆反应速率相等，能说明该反 2 逆 3 3 正 2 逆 3 应达到平衡状态，⑦正确；综上所述，②③④⑤⑦符合题意。 10、C。解析：此反应为反应前后气体体积相等的反应，恒容条件下在达到平衡状态前后体系的压强始终不变， ①不能作为平衡状态的判断标志；容积固定，因为此反应有固体参与，气体密度不变说明气体总质量不变，说 明此反应达到平衡状态，②可作为平衡状态的判断标志；C(g)的浓度不变说明生成C(g)和消耗C(g)的量相等， 说明反应达到平衡状态，③能作为平衡状态的判断标志；非平衡状态下，三种气体的浓度之比也可为2∶1∶1，④ 不能作为平衡状态的判断标志；单位时间内生成nmolC和nmolD均表示正反应速率，⑤不能作为平衡状态的判 断标志；单位时间内生成nmolD，即消耗2nmolA，同时生成2nmolA，表明此时v (A)＝v (A)，⑥能作为平衡 正 逆 状态的判断标志。 11、A。解析：①中单位时间内生成n mol O 的同时生成2n mol NO ，知v ＝v ，所以①能说明达到平衡状态； 2 2 正 逆 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；因容器体积固定，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。 12、D。解析：将逆反应速率根据化学方程式统一折算成A表达的速率即A的生成速率，正反应速率表示A的 消耗速率，二者相等，则说明达到了平衡状态。 13、B。解析：设反应达平衡时消耗Y的物质的量为x。则： X ＋ 2Y2Z 起始量/mol a b 0 转化量/mol x x 平衡量/mol a－ b－x x 依题意可得：＋(b－x)＝x x＝ mol Y的转化率为×100%＝×100%，选B。 14、A 15、D。解析：分析浓度变化关系：X(g)＋3Y(g)2Z(g) c起始/mol·L－1 c c c 1 2 3 c平衡/mol·L－1 0.1 0.3 0.08 反应的化学方程式中反应物X和Y的化学计量数之比为1∶3，所以反应中X和Y必然以1∶3消耗，因为达平衡时 X和Y浓度之比为1∶3，故c∶c ＝1∶3，①正确；平衡时Y和Z的生成速率之比应该和化学方程式中对应的化学 1 2 计量数之比相等，故Y和Z的生成速率之比为3∶2，②错误；由于起始时反应物是按化学方程式中的化学计量数 之比配料，故X和Y转化率相等，③错误；运用极限法，假设起始状态只有X和Y，c 的极限值为0.14 mol·L－ 1 1，而题设c＞0，反应又是可逆的，④正确。 1 16、B。解析：c点反应物和生成物物质的量仍在变化，没有达到平衡状态，所以正、逆反应速率不相等，A错 误；从a点到b点，氢气的物质的量在逐渐减小，即其物质的量浓度在逐渐减小，所以正反应的反应速率在逐 渐减小，即a点的正反应速率比b点的大，B正确；d点和e点都处于平衡状态，n(N )不变，即d点和e点处 2 n(N )相等，C错误；在t 时刻，该反应处于化学平衡状态，所以正、逆反应速率相等，D错误。 2 2 17、①②③④⑤⑥ ①②③⑤ 18、②④⑦ 19、(1)2 (2) mol·L－1·min－1 (3)CE 解析：(1)化学计量数之比等于物质的物质的量的变化量之比，所以a∶b＝(8 mol－2 mol)∶(5 mol－2 mol)＝2∶1，该 反应的化学方程式为2N(g)M(g)。 (2)v(M)＝＝ mol·L－1·min－1。 (3)达到平衡状态时，各组分的浓度不再发生变化，M与N的物质的量之比为1∶1时，不能说明达到平衡状态， A选项错误；该反应的反应物和生成物都是气体，根据质量守恒定律，反应前后混合气体的质量始终不变，B 选项错误；该反应为气体体积减小的反应，若反应没有达到平衡状态，反应过程中气体的总物质的量和压强始 终在减小，当该量不再发生变化时，则说明反应达到了平衡状态，C和E选项正确；消耗a mol N和生成b mol M都表示的是正反应速率，没有体现逆反应速率的大小，不能说明反应达到了平衡状态，D选项错误。20、(1)3A＋B 2C (2) mol·L－1·s－1 (3)9∶13 (4)22.2% ＞ (5)bc 解析：(1)从0到t s时，Δc(A)＝0.8 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.6 mol·L－1，Δc(B)＝0.5 mol·L－1－0.3 mol·L－1＝0.2 1 mol·L－1，Δc(C)＝0.4 mol·L－1，三者之比为Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)＝0.6 mol·L－1∶0.2 mol·L－1∶0.4 mol·L－1＝3∶1∶2，所以 化学方程式为3A＋B2C。 (2)0～t s内A的反应速率为＝ mol·L－1·s－1。 1 (3)压强之比等于物质的量之比，为9∶13。 (4)A气体的体积分数为＝≈22.2%；在t ～(t ＋10)s之间反应处于平衡状态，v (A)＝3v (B)，故v (A)＞v 1 1 正 逆 正 逆 (B)。 (5)a项，可逆反应不可能停止，错误；b项，在t s之前，反应未达平衡，仍然向正反应方向进行，故 B气体的 1 消耗速率大于它的生成速率，正确；c项，在t s时，反应达到平衡，故C气体的正反应速率等于逆反应速率， 1 正确。 21、(1)2∶6∶1 (2)20% (3)0.1 mol·L－1·min－1 解析：根据反应前后混合气体的压强之比等于其物质的量之比，可得平衡时混合气体的物质的量减少了 4 mol× ＝0.4 mol。由化学方程式N＋3H2NH 可知，生成的氨气的物质的量为0.4 mol。 2 2 3 (1)平衡时混合气体中三种气体的物质的量之比为0.8 mol∶2.4 mol∶0.4 mol＝2∶6∶1。 (2)N 的转化率为×100%＝20%。 2 (3)2 min内，NH 的平均反应速率为＝0.1 mol·L－1·min－1。 3 22、(1)16 (2)8 mol (3)5∶4 (4)2∶3 (5)1∶2 解析：反应方程式： N＋3H2NH 2 2 3 开始/mol a b 0 t时刻/mol 13 6 (1)在t时刻生成了6 mol NH ，消耗了3 mol N ， 3 2 所以a＝13＋3＝16。 (2)分析题意知，n(NH ) ＝×25%＝8 mol。 3 平 (3)平衡混合气体的总物质的量为n ＝n(N ) ＋n(H ) ＋n(NH ) ＝＝32 mol。 平 2 平 2 平 3 平 由方程式知 N ＋ 3H  2NH 2 2 3 开始/mol a b 0 转化/mol 4 12 8 平衡/mol a－4 b－12 8 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，N 的转化率为×100%＝25%，H 的转化率为×100%＝50%，故α(N )∶α(H )＝1∶2。 2 2 2 2 23、(1)0.003 mol/(L·min) 0.03 mol·L－1 (2)①③ 解析：(1)由图分析10 min达到平衡，CO 浓度增加了0.03 mol/L，则CO浓度减小0.03 mol/L，所以v(CO)＝＝ 2 0.003 mol/(L·min)，由于起始时，H 浓度为0，所以达到平衡时c(H )＝0.03 mol/L； 2 2 (2)CO减少的速率是正反应速率，CO 减小速率是逆反应速率，可作为判断化学平衡的依据。 2 24、(1)2H O=====2HO＋O↑ 放热 2 2 2 2 (2)催化剂接触面积的大小(3)2A＋B2C (4)0.1 mol·L－1·min－1 (5)b (6)①③ 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 2HO=====2HO＋O↑；试管很烫，说明反应放热。 2 2 2 2 (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 (A)＝2v (B)，所以错误；d.容器内的密度始终 逆 正 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。