高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度复习练习题

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 我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？

 氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应，而且这是一个可逆反应。请大家回忆氯水中含有哪些微粒。

氯水的成份：         分子：Cl2 、HClO 、H2O

                     离子：H+、Cl-、ClO- 等

反应物完全转化为生成物了吗？

讲授新课

第二节化学反应的速率和限度

一、可逆反应

    1. 一定条件下,既能正向又能逆向进行的化学反应叫可逆反应。

如：2HI(g)          H2(g) + I2(g)  可逆反应。

          2KClO3  = 2KCl + 3O2(g)      不可逆反应。

大多数化学反应都是可逆反应。少数反应,在逆反应条件还没建立时反应物已经耗尽了,不能建立平衡,是不可逆反应。

典型的可逆反应有:

N2+3H2             2NH3

2SO2+O2            2SO3

SO2 +H2O            H2SO3

NH3 +H2O            NH3 ·H2O

    启示:   化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。

   2.在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和3mol H2 (合适催化剂)，能发生什么反应？

  N2 + 3 H2             2NH3

 开始阶段有什么特征？

（1）开始时c(N2) 、c(H2)大， c(NH3) =0

     N2+H2             NH3只有正反应，v(逆)=0

     瞬间过后有什么特征？

    （2）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小,c(NH3)≠0

     N2  +  H2              NH3

正逆反应都进行，v(逆) ≠0，v(正)> v(逆)

    一定时间段内有什么特征？

    （3）c(N2) 、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。

    N2 + H2 NH3           v(正)= v(逆) ≠0

     由于v(正)= v(逆) ≠0，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化.       

    从外表上看，反应好象“停止”。

    可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。

(1)  0~t1：v(正)>v(逆)

(2)      t1以后： v(正)=v(逆)

t1以后反应处于平衡状态!

二、化学平衡状态

    1、定义：在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

   前提（适用范围）：可逆反应

   内在本质：v(正)= v(逆) ≠0

   外在标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变

   2、化学平衡状态的特征

   (１)逆  可逆反应

  （ 2)等：v(正)= v(逆)

   (３)动：动态平衡（v(正)= v(逆) ≠0）

   (４)定：反应混合物中各组分的浓度保持定，各组分的含量保持不变。

   (５)变：条件改变，原平衡被破坏，在新条件下建立新的平衡。

   3、化学平衡状态的判定

   对于可逆反应m A(g)    n B(g) + p C(g) 在一定条件下达到平衡状态有以下几个标志

   ( 1 )A的生成速率和分解速率相等；

   ( 2 )单位时间生成n mol B和p mol C的同时，生成m mol A；

   （3）A、B、C的物质的量不再改变；

   （4）A、B、C的浓度不再改变；

   （5）A、B、C的百分含量不再改变。

   4.反应物的转化率(格式如下)

   化学平衡计算的一般步骤: “三步曲”

   ①写出有关平衡的化学方程式；

   ②找出各物质的 起始量、转化量、平衡量；

   ③根据已知条件列式。

            m A(g)           n B(g) + p C(g)

起始(mol)

转化(mol)

平衡(mol)

   三、化学平衡的移动

    1、浓度对化学平衡的影响

    增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。

    在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的反应物浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。

    2、温度对化学平衡的影响

    结论：其它条件不变的情况下，温度升高，平衡向吸热反应方向移动；温度降低，平衡向放热反应方向移动。

3.催化剂对化学平衡无影响

   催化剂同等程度的加快或减慢正、逆反应速率(V正=V逆)；对化学平衡无影响。

   催化剂能缩短平衡到达的时间。

【思考练习】

   1、 Fe(NO3)2溶液呈浅绿色，其中存在着下列平衡：Fe2++2H2O    Fe(OH)2+2H+ 往该溶液中滴加盐酸，发生的变化（       ）

  (A) 平衡向逆反应方向移动     

  (B) 平衡向正反应方向移动

  (C) 溶液由浅绿色变成黄色     

  (D) Fe2+物质的量增大

   答案为：AD

  2.在一定条件下，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，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

答案为：B

    四、化学反应条件的控制

    在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应抑制有害的化学反应，这就涉及到反应条件的控制

例如在合成氨工业中需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。

现在，假设你是一名工程师，你要使到你工厂的煤尽可能的完全燃烧，提高煤的燃烧效率，你认为应该从哪些方面进行分析？

怎样提高煤的燃烧效率？

煤的状态与燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？

空气的用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？

应选用什么样的炉膛材料？

如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？

具体措施

尽可能的使煤充分燃烧，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的接触，且空气要适当过量。燃料与空气要有足够大的接触面积。

尽可能充分地利用燃料燃烧所放出来的热能，提高热能的利用率。

实质是从多方面控制燃烧反应的条件，它的意义在于节约能源，节省资源，减少污染等。

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探讨交流：

高炉高度增加，为什么CO浓度比例没发生变化？

Fe2O3+3CO                2Fe+3CO2

CO2 + C                  2 CO

    以上两个反应均存在反应限度，不能进行到底。

    随堂练习：

1.在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如下图所示。下列有关说法正确的是（   ）

A.t1时刻，反应逆向进行        

B.t2时刻，正反应速率大于逆反应速率

C.t3时刻，到达反应进行的限度 

D.t4时刻，反应处于平衡状态

   答案为：D

   2.下列关于化学平衡状态的叙述错误的是（     ）

A.化学平衡是所有可逆反应都存在的一种状态

B.在给定条件下，达到平衡式可逆反应完成程度达到最大

C.达到平衡时，正、逆反应速率均为零

D.达到平衡时，但鹦鹉和生成物的浓度不再发生变化

    答案为：C

   3.（课本50页第6题）一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应N2+3H2          2NH3。下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是（    ）

A.NH3的质量保持不变

B.H2的含量保持不变

C.正反应和你反应的速率相等

D.N2、H2和NH3的物质的量之比为1:3:2

   答案为:D

4.工业制取硫酸中的一步重要反应是SO2在400~500。C下的催化氧化：                                         

这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行，下列说法错误的是  （     ）

A.使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率

B.在上述条件下，SO2不可能100%地转化为SO3

C.提高反应时的温度，可以实现SO2的完全转化

D.通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度

    答案为：B

   5.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.　A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

   答案为：C

   6.对于可逆反应M＋N          Q达到平衡状态时，

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. M、N、Q的浓度都保持不变

D. 反应已经停止

    答案为：C

   7.下列说法可以证明反应N2+3H2           2NH3 已达平衡状态的是   (               )

A.1个N≡N键断裂的同时,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

    答案为：AC

课堂小结

一、一定条件下,既能正向又能逆向进行的化学反应叫可逆反应。

二、化学反应限度和化学平衡状态，以及化学平衡状态的特征判断。

三、化学平衡的移动

四、化学反应条件的控制。

板书

一、可逆反应

二、化学平衡状态

三、化学平衡的移动

四、化学反应条件的控制。