6.2.2 化学反应的限度 学案 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019） 必修第二册

化学反应的限度 学习目标　1.了解可逆反应及其特点,知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。2.理解化学平衡状态的特征及标志,知道改变条件化学平衡会发生改变。3.体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性,了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。 一、化学反应的限度 (一)知识梳理 1.可逆反应 (1)定义 在同一条件下既能向　　　　方向进行,同时又能向　　　　方向进行的反应。  (2)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。 2.化学平衡状态的建立 (1)化学平衡状态的建立过程 (2)化学平衡建立过程中化学反应速率的图像 3.化学平衡状态 在一定条件(温度、浓度、压强等)下,当　　　　　　　　反应进行到一定程度时,　　　　　　与　　　　　　相等,反应物的浓度与生成物的浓度都　　　　　　,达到一种表面静止的状态,称为化学平衡状态,简称化学平衡。  4.化学反应的限度 (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　　　　　　,即该反应进行的限度。  (2)对化学反应限度的理解 ①任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度,只是不同反应的限度不同。化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大　　　　　　。  ②同一可逆反应,不同条件下,化学反应的限度不同,即改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的　　　　　　。  (二)互动探究 材料1　向2 mL 0.01 mol·L-1KI溶液中逐滴加入1 mL 0.01 mol·L-1 FeCl3溶液,然后加入0.1 mol·L-1 KSCN 溶液,溶液变红色。 材料2　在一定温度下,在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),一段时间后达到化学平衡状态。 【问题讨论】 问题1　根据材料1中反应物用量的分析,结合反应现象说明什么问题?写出对应的离子方程式。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  根据材料2回答以下问题: 问题2　一段时间后,再向容器中充入含氧同位素O 的氧气,则O最终存在于哪些物质中? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题3　一段时间后,该反应达到化学平衡,下列哪些能说明该反应达到化学平衡状态?并简单解释理由。 ①v正(SO2)=2v逆(O2) ②v(SO2)=v(SO3) ③单位时间内消耗a mol SO2的同时生成a mol SO3 ④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2 ⑤混合气体的总的物质的量不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的密度不再改变 ⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【探究归纳】 1.可逆反应的特征 正、逆反应在同一条件下同时进行,任意物质都不能完全转化,反应物和生成物同时存在,任一反应物的转化率小于100%。 2.化学平衡的特征 逆 化学平衡研究的对象是可逆反应 等 达到化学平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等 动 化学平衡是一种表面静止状态,但反应并未停止,是一种动态平衡 定 达到化学平衡状态后,各组分浓度保持不变,不再随时间变化而变化 变 外界条件发生改变时,原平衡状态将被打破,再在新条件下建立新的平衡状态 3.化学平衡状态的判断 (1)三关注 ①关注反应条件,是恒温恒容,恒温恒压,还是绝热恒容容器。 ②关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应。 ③关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。 (2)判断依据 “变量不变”的理解:①平衡体系中各物质的质量、物质的量、浓度及百分含量等保持不变。 ②一定条件下的气体密度、总压强、气体的平均相对分子质量不变等。 ③有色体系的颜色保持不变。 总之,若物理量由变量变成了不变量,则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量为“不变量”,则不能作为平衡标志。 1.下列各组反应互为可逆反应的是 (　　) ①2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O CO2+H2O+Na2CO3===2NaHCO3 ②SO2+H2O===H2SO3 H2SO3===SO2+H2O ③2SO2+O22SO3 2SO32SO2+O2 ④NH3+HCl===NH4Cl NH4ClNH3↑+HCl↑ A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 2.“接触法”制硫酸的反应原理为2SO2+O22SO3,已知该反应为放热反应。 下列说法正确的是 (　　) A.只要选择适宜的条件,SO2和O2就能全部转化为SO3 B.达到平衡后,正、逆反应速率变为零 C.由反应可知,2 mol SO2的能量大于2 mol SO3的能量 D.工业上在利用上述反应生产三氧化硫时,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题 3.在某容器中发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g),下列情况能判断反应一定达到平衡状态的是 (　　) A.容器内混合气体摩尔质量不再改变 B.容器内的压强不再改变 C.容器内各气体浓度相等时 D.断开2 mol H—S的同时断裂2 mol H—O 二、化学反应条件的控制 (一)知识梳理 1.化学反应条件控制的目的 (1) (2) 2.化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素 化工生产中调控反应条件时,需要考虑控制反应条件的　　　　　　和　　　　　　。  (2)实例——合成氨生产条件的选择 (二)互动探究 为实现“碳达峰”“碳中和”的目标,提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一。试回答下列问题。 【问题讨论】 问题1　煤燃烧时,将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题2　煤燃烧时,选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  问题3　煤燃烧后的废气中的热量,采取什么措施可充分利用? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【探究归纳】 控制反应条件以提高燃料的燃烧效率 (1)燃料燃烧不充分的危害 ①产生热量少,浪费资源;②产生污染物,危害人体健康。 (2)提高燃料燃烧效率的措施 ①使燃料充分燃烧,提高能量的转化率。如使燃料与空气或氧气尽可能充分接触,且通入的空气要适当过量。 ②充分利用燃料燃烧所释放的热能,提高热能的利用率。 提高燃料的燃烧效率实质上是从多方面控制燃烧的条件,意义在于节约能源、节省资源、减少污染。 1.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　⑤将煤气化处理　⑥通入适当过量的空气 A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④ 2.化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中,不恰当的是 (　　) A.利用钠在点燃的条件下与氧气反应,制备过氧化钠 B.为防止火灾,在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火 C.为加快KClO3的分解速率而加入MnO2 D.降温加快H2O2的分解速率 化学反应的限度 一、 (一)1.(1)正反应　逆反应　2.(1)最大　最大　0　0　减小 减小　增大　增大　不变　3.可逆　正反应速率　逆反应速率　不再改变　4.(1)最大程度　(2)①转化率 ②限度 (二) 问题1　加入 KSCN 溶液后,溶液变为红色,说明溶液中仍然存在Fe3+;在I-过量的情况下,Fe3+仍然没完全反应,说明该化学反应不能进行到底,是可逆反应,存在一定的限度。离子方程式为2Fe3++2I-2F+I2、Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。 问题2　O可能存在于氧气、二氧化硫和三氧化硫中,因为反应为可逆反应,当含O的三氧化硫,同时含O的三氧化硫又分解生成二氧化硫和氧气,故最终三种物质中都可能含有O。 问题3　①⑤⑥⑧。 ①因为v正(SO2)=2v正(O2),现有v正(SO2)=2v逆(O2),故v正(O2)=v逆(O2),为化学平衡状态;②v(SO2)和v(SO3)永远相等,不能说明达到化学平衡状态;③单位时间内消耗a mol SO2,必然生成a mol SO3,不能说明达到化学平衡状态;④非平衡状态下,SO2、O2和SO3的浓度之比也可能为2∶1∶2;⑤因为反应前后气体分子数不相等,如气体的总物质的量不再改变,说明正、逆反应速率相等,可以说明达到化学平衡状态;⑥因为反应前后气体分子数不相等,若不平衡,则压强随时间改变而改变,若压强不变,说明反应达到化学平衡状态;⑦该反应体系的容积不变,反应物及产物都是气体,故气体的密度永远不变,密度不变,不能说明反应达到化学平衡状态;⑧根据M=,该反应前后气体分子数不相等,则n是个变化的量,故M也是一个变化的量,若混合气体的平均相对分子质量不变,则n不变,反应一定达到化学平衡状态。 对点训练 1.B　[可逆反应为在相同条件下可以相互转化的反应;①两者反应条件不同,不是可逆反应;②两者为在相同条件下可以相互转化的反应,是可逆反应;③两者为在相同条件下可以相互转化的反应,是可逆反应;④两者反应条件不同,不是可逆反应。] 2.D　[因为已知反应为可逆反应,所以尽管选择适宜的条件,SO2和O2也不能全部转化为SO3,A错误;达到平衡后,反应没有停止,只是正、逆反应速率相等但并不为零,故B错误;因为已知反应为放热反应,由反应可知,2 mol SO2和1 mol O2的总能量大于2 mol SO3的总能量,故C错误;工业上在利用上述反应生产三氧化硫时,为了提高产率和效率,要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题,故D正确。] 3.D　[ A项,容器内混合气体的质量不变,反应前后气体的物质的量不变,摩尔质量不变,所以容器内混合气体摩尔质量不再改变无法判断是否达到化学平衡状态;B项,反应前后气体物质的量不变,恒温恒容容器中,容器内的压强不变,所以容器内的压强不再改变无法判断反应是否达到平衡状态;C项,容器内各气体浓度相等时是反应的某一时刻,无法判断是否达到平衡状态;D项,断开2 mol H—S的同时断裂2 mol H—O,说明v正=v逆,反应已达到平衡状态。] 二、 (一)1.(1)反应速率　利用率　(2)有害反应　副反应 2.(1)成本　实际可能性　(2)小　高　大　高　加快 (二) 问题1　将煤块粉碎成煤粉的目的是增大其与空气中O2的接触面积,提高反应速率,使煤粉燃烧更充分;通入适当过量的空气,可以使煤粉充分燃烧,生成CO2放出能量,若空气不足,会造成煤燃烧不完全,生成CO,产生热量少,且造成污染。 问题2　减少热量损失,提高煤燃烧的效率。 问题3　可将燃烧后的废气通过热循环装置,供其他方面使用。 对点训练 1.C　[燃料的着火点不可改变且与燃烧效率无关。] 2.D　[钠和氧气在点燃或加热条件下反应生成过氧化钠,可以利用钠在点燃的条件下与氧气反应,制备过氧化钠,故A正确;为防止火灾,在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火,故B正确;MnO2可以作为催化剂催化KClO3的分解反应,故C正确;降温会减慢H2O2的分解速率,故D错误。] 学科网（北京）股份有限公司 $$