6 第二节 第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 双选）

第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制 [学习目标]　1.了解可逆反应及特点。　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移动。　3.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。 任务一　化学反应的限度 1．可逆反应 (1)可逆反应的概念 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)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。 [交流研讨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，溶液变为红色，说明什么问题？试分析原因。 提示：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，说明某些化学反应不能进行到底。 [交流研讨2]　14CO2＋C⥫⥬2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有________________________________________________________________________。 提示：14CO2、14C、14CO 2．化学平衡状态的建立 (1)化学平衡状态的建立过程 在一定条件下向反应容器中加入SO2和O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 过程中 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 (2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 3．化学平衡状态 (1)概念 如果外界条件（温度、浓度、压强等）不发生改变，当可逆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，称为化学平衡状态，简称化学平衡。 (2)特征 学生用书第58页 [交流研讨3]　(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？为什么？ 提示：不对。化学平衡建立后，v（正）＝v（逆）≠0，说明反应并没有停止。 (2)对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反应，当反应达到平衡时v正(N2)＝v逆(NH3)对吗？为什么？ 提示：不对。对同一物质v（正）＝v（逆），对不同物质正逆速率之比等于化学计量数之比即v正(N2)∶v逆(NH3)＝1∶2。 [交流研讨4]　以3H2(g)＋N2(g)⥫⥬2NH3(g)为例分析，判断下列情形是否达到平衡状态（填“是”或“否”）。 (1)若有1 mol N2消耗，则有1 mol N2生成。　　　　 (2)若有1 mol N2消耗，则有3 mol H2生成。　　　　 (3)若有1 mol N2消耗，则有2 mol NH3生成。　　　　 (4)若有1 mol N≡N键断裂，则有6 mol N—H键断裂。　　　　 (5)若有1 mol N≡N键断裂，则有6 mol N—H键生成。　　　　 (6)若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变。　　　　 (7)反应体系中平均相对分子质量一定。　　　　 (8)若体系的体积一定，气体的密度一定。　　　　 (9)若体系的体积一定，气体的压强一定。　　　　 提示：(1)是　(2)是　(3)否　(4)是　(5)否　(6)是　(7)是　(8)否　(9)是 化学平衡状态的判定 1．正、逆反应速率相等 (1)同种物质：v正＝v逆。 (2)不同种物质：＝。 2．间接依据——根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。　　 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或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 (2)化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。 (3)同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。 1．下列反应不属于可逆反应的是(　　) A．SO2与O2在一定条件下生成SO3，同时SO3又分解为SO2和O2 B．N2与H2在一定条件下生成NH3，同时NH3又分解为N2和H2 C．电解水生成H2和O2，氢气在氧气中燃烧生成H2O D．SO2溶于水生成H2SO3，同时H2SO3又分解为SO2和H2O 答案：C 解析：可逆反应指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气点燃生成水，两者反应条件不同，不是可逆反应。 2．恒温恒容条件下，发生化学反应：H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)，下列选项中不能作为达到化学平衡状态的标志的是(　　) A．混合气体颜色不再变化 B．单位时间内形成n mol H—H的同时断裂2n mol H—I C．若该反应在隔热密闭体积恒定的容器中进行反应，体系的温度不再变化 D．2v正(H2)＝v逆(HI) 答案：B 解析：A．碘蒸气有颜色，其余均为无色气体，因此当混合气体颜色不再改变时，说明反应达到平衡，故A不符合题意；B．单位时间内形成H—H，反应向逆反应方向进行，断裂H—I，反应也是向逆反应方向进行，因此单位时间内形成n mol H—H的同时断裂2n mol H—I，不能说明反应达到平衡，故B符合题意；C．该反应为放热反应，如果容器隔热密闭，随着反应进行，容器内气体温度升高，当体系温度不再改变，说明反应达到平衡，故C不符合题意；D．利用不同物质的反应速率表示反应达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，因此2v正(H2)＝v逆(HI)，能够说明反应达到平衡，故D不符合题意；答案为B。 学生用书第59页 任务二　化学反应条件的控制 1．化学反应条件控制的目的 (1)促进有利的化学反应：提高反应速率；提高反应物的转化率，即原料的利用率。 (2)抑制有害的化学反应：降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生。 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成本和实际可能性。 (2)实例——合成氨生产条件的选择 [交流研讨]　下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是　　　　（填序号）。 (1)步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 (2)步骤②中“加压”可以加快反应速率 (3)步骤②采用的压强是2×107 Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大 (4)步骤③，选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件 (5)目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右 (6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 提示：(1)(2)(4)(6) 3．提高煤的燃烧效率 (1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉目的是增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分，反应速率快；通入过量的空气可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量；若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成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热交换装置，供其他方面使用。 1．化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下列说法错误的是(　　) A．能够节约原料和能源 B．能够提高产品的产量 C．能够提高经济效益 D．能够提高化学反应速率 答案：D 解析：提高化学反应的限度能够节约原料和能源、提高产品的产量、提高经济效益，但是和化学反应速率的快慢无关，故选D。 2．工业上合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是(　　) A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好 B．压强越大，反应速率越快，因此采取的压强越大越好 C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂 D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率 答案：C 解析：A项，温度高反应速率快，但温度过高会消耗更多的燃料，因此实际生产中的温度不是越高越好，错误；B项，压强大反应速率快，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越大越好，错误；C项，可选用适当的催化剂提高反应速率，正确；D项，加入水蒸气会降低反应体系的温度，且氨气溶于水并不能提高反应速率，错误。 学生用书第60页 1．（2024·海南海口高一期中）任何反应都有一定的限度，下列反应可逆性最小的是(　　) A．H2＋F2===2HF B．H2＋Cl2===2HCl C．H2＋Br2===2HBr D．H2＋I2===2HI 答案：A 解析：非金属性越强，单质越容易与氢气化合，生成的气态氢化物越稳定，非金属性：F＞Cl＞Br＞I，故F2与H2反应最容易进行，可逆性最小。 2．（2024·江苏淮安高一期中）可逆反应3H2＋N22NH3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，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　) A．v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3) C．3v正(H2)＝2v逆(NH3) D．3v正(N2)＝v逆(H2) 答案：D 解析：A．无论该反应是否达到平衡状态都有3v正(N2)＝v正(H2)，而v正(N2)＝v正(H2)不能说明正、逆反应速率相等，则不能说明反应达平衡状态，A错误；B．反应达到平衡状态时，v正(N2)∶v逆(NH3)＝1∶2，B错误；C．反应达到平衡状态时，v正(H2)∶v逆(NH3)＝3∶2，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)，C错误；D．反应达到平衡状态时，v正(N2)∶v逆(H2)＝1∶3，即3v正(N2)＝v逆(H2)，D正确。 3．（2023·辽宁鞍山高一检测）可逆反应：2NO2(g)⥫⥬2NO(g)＋O2(g)，在2 L的密闭容器中反应，达到平衡的标志是(　　) A．单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO B．用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 C．混合气体的颜色不再改变的状态 D．混合气体的密度不再改变的状态 答案：C 解析：单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO，描述的均为正反应，没有提到逆反应，不能说明v（正）＝v（逆），因此不能判断反应达到平衡状态，故A不符合题意；对于正反应（或逆反应）在任何时刻NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1，不能说明v（正）＝v（逆），故B不符合题意；二氧化氮是红棕色气体，颜色不变时说明二氧化氮浓度保持不变，因此可以证明反应达到平衡状态，故C符合题意；恒容条件下，该反应气体的质量不变，体积也不变，所以反应过程中气体密度一直不变，因此密度不变不能证明反应达到平衡状态，故D不符合题意。 4．生活中有很多现象都存在化学知识，如炉火越扇越旺，但蜡烛的火焰一扇就灭。 (1)同样是扇风为什么结果不同，试解释其中的原因：__________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)炭在火炉中燃烧很旺时，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________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)如果欲使炉内炭更充分燃烧，下列措施可行的是　　　　（填字母）。 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)“炉火越扇越旺”是扇风为燃烧提供了足量的氧气促进燃烧；“蜡烛的火焰一扇就灭”是由于空气流动带走大量的热量，使温度降低，低于了蜡烛的着火点 (2)炭与水反应生成CO和H2，燃烧充分且更快，火焰更旺　 (3)AB 解析：往炉膛底内的热炭上喷洒少量水，即在高温下炽热炭与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膛内温度只能更快完成燃烧过程，而并不能为炭燃烧更充分提供条件。 学科网（北京）股份有限公司 $$