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第第2课时化学反应的限度课时化学反应的限度目标导航预习导引目标导航预习导引1.可逆反应(1)定义在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应。(2)特点一定条件下,反应有一定的限度,反应物不能全部转化成产物。(3)化学反应方程式的书写预习交流预习交流1H2和O2点燃生成H2O,H2O在直流电的作用下生成H2和O2,二者是可逆反应吗?答案:不是;因为二者的反应条件不同。目标导航预习导引2.化学平衡(1)定义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,正反应速率和逆反应速率相等,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。达到化学平衡时,正、逆反应仍在继续进行,因此化学平衡是一种动态平衡。(2)化学平衡的移动已达化学平衡的可逆反应,当条件改变时,原来的化学平衡被破坏,并在新的条件下建立起新的平衡的过程。(3)化学平衡移动的影响因素影响化学平衡移动的因素有:温度、反应物浓度、压强等。目标导航预习导引预习交流预习交流2可逆反应达到化学平衡时,反应就停止了。你同意该观点吗?答案:不同意。可逆反应达到平衡状态时,反应仍在进行,只不过在此条件下正反应速率和逆反应速率相等,但不为零。问题导学即时检测一二一、化学平衡状态的建立及特征活动与探究活动与探究完成下列问题,体会化学平衡:断,正反应速率不断;生成物浓度不断,逆反应速率不断。最终在t时刻,反应物和生成物浓度不再发生,此时,正反应速率和逆反应速率,即达到平衡状态。(2)请你画出v正(SO2)、v逆(SO2)随时间变化的图像。问题导学即时检测一二答案:(1)减小减小增大增大变化相等问题导学即时检测一二迁移与应用迁移与应用例例1在一定温度下,向aL恒容密闭容器中加入1molX气体和2molY气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g)。此反应达到平衡状态的标志是 ()A.容器内混合气体的密度不随时间变化B.容器内各物质的浓度不随时间变化C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1 2 2D.单位时间消耗0.1molX同时生成0.2molZ思路点拨解答本题要注意以下三点:(1)达到平衡时,v(正)=v(逆)。(2)达到平衡时,各物质浓度不再变化。(3)平衡浓度与化学方程式中的化学计量数无关。问题导学即时检测一二解析:各反应物质均为气体,反应过程中混合气体的总质量一定,体积一定,因此密度为定值,与反应是否达平衡状态无关,A错;B项恰恰表示了当达到化学平衡时的情况:各组成成分的浓度不再变化,B对;C项假设开始投入2molX、4molY进行反应,当有1molX和2molY反应生成2molZ时,X、Y、Z的浓度之比为1 2 2,但并不一定是达到平衡时的状态,C错;D项中消耗X与生成Z的反应均为正反应,没有表达正、逆反应速率的关系,D错。答案:B问题导学即时检测一二迁移训练迁移训练1用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)。一定条件下,在密闭恒容的容器中,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答案:C解析:利用化学反应速率之比等于方程式中化学计量数之比可知,A项应为3v逆(N2)=v正(H2),才表示v(正)=v(逆),故A错误;B项均表示正反应速率,无论反应是否处于平衡状态,都成立,B错误;混合气体密度不变,说明体系中混合气体质量不变,若未达到平衡,则混合气体质量改变,所以C项表示达到平衡状态;D项表示的浓度关系与是否平衡无关,错误。问题导学即时检测一二1.化学平衡的特征(1)“逆”:可逆反应。(2)“动”:达平衡状态时,可逆反应并未停止,因此化学平衡是动态平衡。(3)“等”:平衡状态时,正、逆反应速率相等。(4)“定”:平衡时,反应体系中各成分的含量(浓度或物质的量分数或气体的体积分数)保持恒定。(5)“变”:改变条件,化学平衡状态发生改变。问题导学即时检测一二2.化学平衡状态的判断依据(1)直接依据v(正)=v(逆)0:同一种物质的生成速率等于消耗速率;在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比;在化学方程式两边的不同物质生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。各组分的浓度保持一定:各组分的浓度不随时间的改变而改变;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。问题导学即时检测一二(2)间接依据反应体系中总压强或气体总物质的量不随时间变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。对于反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反应,若体系颜色不再变化,则反应达到平衡状态。问题导学即时检测一二特别注意(1)从不同角度出发可以得到许多判断平衡状态的依据,如物质的量、浓度、体积、体积分数、压强、平均相对分子质量、温度、密度、颜色等。但无论从哪个角度,最终必须落实到以下两点:正、逆反应速率相等;各组分的浓度保持不变。(2)根据气体密度不变判断是否平衡时(在体积恒定的容器中),首先看反应体系中是否全为气体,如果全为气体,则气体密度不变时不一定达到平衡;如果不全为气体,如对于A(s)+2B(g)C(g)+D(g),气体密度不变时则一定达到平衡。(3)利用v(正)=v(逆)判断平衡状态时注意两点:一是反应速率必须是一正一逆,不能都是v(正)或都是v(逆),二是“相等”是指用物质表示的速率之比等于它们在方程式中对应的化学计量数之比。问题导学即时检测一二二、化学平衡的移动及温度的影响活动与探究活动与探究请你认真观察演示实验,记录实验现象。分析实验现象得出结论。问题导学即时检测一二深浅深增大吸热反应浅减小放热反应问题导学即时检测一二迁移与应用迁移与应用例例2对处于化学平衡的体系,从化学平衡与化学反应速率的关系可知()A.化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动B.化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化C.正反应进行的程度大,正反应速率一定大D.只有在催化剂存在下,才会发生化学反应速率变化而化学平衡不移动的情况思路点拨解答本题时注意以下两点:(1)化学反应速率的变化不一定能引起平衡的改变;(2)化学平衡发生移动时,化学反应速率一定会发生变化。问题导学即时检测一二解析:使用催化剂时,正、逆速率同等程度增大,平衡并不移动,A错误;化学平衡移动的过程就是由v(正)=v(逆)变为v(正)v(逆),再转化为v(正)=v(逆)的过程,B正确;反应进行的程度和反应速率无必然联系,故反应进行的程度大,正反应速率不一定大,C错误;对于类似H2(g)+I2(g)2HI(g)的反应,其他条件不变,缩小体积时,H2(g)、I2(g)、HI(g)的浓度同等程度增大,正、逆速率同等程度增大,故平衡不移动,D错误。答案:B问题导学即时检测一二迁移训练迁移训练2如图所示将实验装置连接好,然后向左边烧杯的水中投入一定量的CaO固体,则此烧杯中气体的红棕色变,向右边烧杯的水中投入一定量的硝酸铵固体,则此烧杯气体的红棕色变。答案:深浅解析:投入一定量的CaO固体,CaO与水反应放热,溶液温度会升高。投入一定量的硝酸铵固体,NH4NO3溶解吸热,溶液温度会降低。该反应正向放热,逆向吸热,结合平衡移动原理可以解决问题。问题导学即时检测一二1.影响化学平衡的因素温度对化学平衡的影响在其他条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡向着吸热反应的方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。2.正、逆反应速率的变化与化学平衡移动的关系问题导学即时检测1234561.下列各组反应中,属于可逆反应的一组是()答案:C解析:可逆反应是指在相同的条件下既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应。A、B、D各项中的两个反应,反应条件不同,不属于可逆反应。问题导学即时检测1234562.如图曲线a表示释放能量的反应X(g)+Y(g)Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是()A.升高温度B.加大X的投入量C.加催化剂D.增大体积答案:C解析:a曲线换为b曲线,只是缩短达到平衡的时间,即加快了反应速率而平衡没有移动,加入催化剂能同等程度加快正逆反应速率,而平衡不移动,故C对,而A、B、D中的措施都会使平衡发生移动。问题导学即时检测1234563.在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如右图所示,下列表述正确的是()A.反应的化学方程式为2MNB.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡C.t3时,正反应速率大于逆反应速率D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍答案:D解析:由曲线可知,N物质的量减少,是反应物,M物质的量增加,是生成物,反应的化学方程式应为2NM,A项不正确。横坐标t2对应纵坐标数值为4,纵坐标是物质的量,不是速率,B项不正确。t3时刻以后,M、N物质的量不再改变,反应达到平衡状态,v(正)=v(逆),C项不正确。t1时刻N的物质的量为6mol,M的物质的量为3mol,D项正确。问题导学即时检测1234564.一定温度下,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0.158molL-1s-1B.从反应开始到10s,X的物质的量浓度减少了0.79molL-1C.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)答案:C问题导学即时检测123456123456问题导学即时检测5.H2(g)+I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的标志是(填序号)。c(H2)=c(I2)=c(HI)c(H2) c(I2) c(HI)=1 1 2c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2反应速率v(H2)=v(I2)=v(HI)一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂温度和体积一定时,容器内压强不再变化温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化答案:123456问题导学即时检测解析:化学反应建立平衡时,各组分的浓度不变,但不一定存在相等或满足其他定量关系,故不正确,正确;体现v(正)=v(逆),正确;未体现v(正)=v(逆),不正确;反应速率始终是v(H2)=v(I2)=v(HI),不正确;体现v(正)=v(逆),正确;反应前后气体物质的量相等,压强始终相等,不正确;颜色不变化,说明c(I2)不变,正确;温度、压强不变时,体积也不变,混合气体密度是常数,不正确。故应选。123456问题导学即时检测6.某温度时,在2L密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如右图所示。根据图中数据分析:(1)该反应的化学方程式:;(2)反应开始至2min末,X的反应速率为molL-1min-1;(3)3min后图中曲线所表示的含义是。123456问题导学即时检测解析:(1)分析本题图像可知,3min后X、Y、Z三种物质的物质的量n不随时间变化而变化,所以此时反应达到了平衡状态。3min内,X物质的量的变化为0.6mol-0mol=0.6mol;Y物质的量的变化为0.8mol-0.6mol=0.2mol;Z物质的量的变化为1.6mol-1.2mol=0.4mol,X、Y、Z三者的物质的量的变化比为3 1 2,因此反应方程式为Y+2Z3X。(2)反应开始至2min末:v(X)=0.1molL-1min-1。
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