6.2.2 化学反应的限度　化学反应条件的控制 讲义 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 化学反应的限度　化学反应条件的控制 ( 钠及其化合物 ) 一、化学反应的限度 1．可逆反应 (1)定义 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。书写可逆反应的化学方程式时，不用“===”，用“”。 (2)特征 2．化学平衡状态的建立 (1)化学平衡状态的建立过程 对于可逆反应2SO2＋O22SO3，在一定温度下，将 2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)通入一定体积的密闭容器中 浓度 速率变化 v正、v逆关系 反应开始 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 反应进行中 反应物浓度逐渐减小 v正逐渐减小 v正＞v逆 生成物浓度逐渐增大 v逆增大 反应一段时间(t1)后 反应物浓度不再改变 v正不变 v正＝v逆≠0 生成物浓度不再改变 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)化学平衡状态的概念 在一定条件(温度、浓度、压强等)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 (2)化学平衡状态的特征 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最大程度，即该反应进行的限度。 (2)对化学反应限度的理解 ①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下转化为生成物的最大转化率。 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限度。 【课堂小练1】 1．下列反应属于可逆反应的是 A．电解水生成H2、O2与H2在O2中燃烧生成H2O B．H2S在300℃时，一边分解一边化合 C．SO2通入品红溶液褪色，加热后又恢复红色 D．煅烧石灰石制得生石灰(CaO)，生石灰露置在空气中易吸收CO2生成CaCO3 2．对于反应，下列有关说法错误的是 A．该反应同时向生成HI和生成的方向进行 B．该反应的与HI不可能同时存在同一个反应体系中 C．该反应中生成HI的反应与生成的反应的条件相同 D．该反应中不可能全部转化为HI 3．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。当CH4、H2O、CO、H2的浓度不再变化时，下列说法正确的是 A．CH4和H2O全部转化为CO和H2 B．该反应已达到化学平衡 C．正、逆反应速率相等且等于零 D．CH4、H2O、CO、H2的浓度一定相等 4．下列关于化学反应限度的说法正确的是 A．一个可逆反应达到的平衡状态，就是这个反应在该条件下不再反应 B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等且为零 C．平衡状态是一种静止的状态，反应物和生成物的浓度相等 D．化学反应的限度可以通过改变条件而改变 二、化学平衡状态的判断 1．直接判据 (1)正、逆反应速率相等 ①同种物质：v正＝v逆≠0，(同一种物质的生成速率等于消耗速率) 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 混合物体系中各成分的含量 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 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 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 正、逆反应 速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 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 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 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 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 【课堂小练2】 5．T℃，在恒容密闭容器中发生可逆反应，下列情况能说明该反应已达到化学平衡的是 ①的转化率达到100% ②反应速率 ③混合气体的平均相对分子质量不再改变 ④生成，同时有生成 ⑤的物质的量浓度不再改变 ⑥气体的密度保持不变 ⑦键断裂的同时，有键断裂 A．①③⑤⑥ B．②③④⑤ C．①②⑥⑦ D．③④⑤⑦ 6．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，下列能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．体系压强保持不变 B．混合气体颜色保持不变 C．SO3和NO的体积比保持不变 D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2 三、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．控制反应条件的基本措施 (1)控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 (2)提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。 3．化工生产中反应条件的调控 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。实例——合成氨生产条件的选择 【课堂小练3】 7．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)。 A．步骤①中“净化”可以防止杂质与催化剂作用，降低其活性 B．步骤②中“加压”可以加快反应速率 C．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 D．步骤③选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件 E．目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右 F．步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 8．化学反应速率和限度的研究对日常生活和工业生产有着重要意义。下列有关说法错误的是 A．向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺 B．将肉类食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质 C．工业合成氨时，要同时考虑反应速率和反应限度两个方面 D．我国西周时期已发明用“酒曲”酿酒，原理是利用催化剂改变反应速率 9．在工业生产硫酸的过程中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q，下列叙述中不正确的是 A．矿石粉碎的目的是使原料充分利用，并增大接触面使反应速率加快 B．接触室中采用常压的主要原因是常压下SO2的转化率已经很高 C．沸腾炉中出来的混合气需要洗涤，目的是防止催化剂中毒 D．接触室用450℃的高温，使催化剂活性最佳，更能促进平衡向正反应方向移动 【课时对点练习】 题组一　化学反应的限度 1．一定条件下，对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1，则下列判断正确的是 A．c1：c2=3：1 B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2：3 C．X、Y的转化率不相等 D．c1的取值范围为0 mol·L-1＜c1＜0.14 mol·L-1 2．对于可逆反应M＋NQ达到化学平衡时，下列说法正确的是(　　) A．三种物质的浓度一定相等 B．M、N 全部变成了 Q C．反应物和生成物的浓度都保持不变 D．反应不再进行 3．在下列反应CO+H2O⇌CO2+H2中，加入C18O后，则18O存在于 A．只存在于CO和CO2中 B．只存在于CO2中 C．只存在于CO中 D．存在于CO、H2O、CO2 4．在一密闭容器中进行反应：，已知反应过程中某一时刻、、的浓度分别为0.2、0.1、0.2，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．为0.4 B．为0.25 C．、均为0.15 D．为0.2 5．下列关于化学反应限度的说法中不正确的是 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．当一个可逆反应进行到平衡状态时，那么各物质的浓度保持不变 C．平衡状态是一种静止的状态，所以正逆反应速率都为零 D．化学反应的限度可以通过改变条件而发生改变 题组二　化学平衡状态的判断 6．下列说法中，可以证明反应N2+3H22NH3，已达到平衡状态的是 A．1个N≡N键断裂的同时有3个H-H键断裂 B．N2、H2、NH3的分子数之比为1:3:2 C．1个N≡N键断裂的同时有6个N-H键形成 D．N2、H2、NH3的浓度不再变化 7．某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下反应：，下列情况一定能说明反应已达到平衡的是 ①容器内固体的质量不随时间而变化    ②容器内压强不随时间而变化 ③气体的密度不随时间而变化    ④混合气体的平均摩尔质量不随时间而变化 ⑤单位时间内，消耗1mol同时生成1mol A．①②③④ B．①②③⑤ C．②③④⑤ D．全部 8．一定温度下，已知反应N2O4(g)2NO2(g)。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 9．向某容积一定的密闭绝热容器中充入2 mol NO和1 mol O2，一定条件下发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，其反应速率与反应时间关系如图所示，下列选项表明反应达到平衡状态的是(　　) A．NO、O2物质的量之比为2∶1 B．M、N、P、Q四点中，N点时反应已达到平衡状态 C．混合气体的总质量不再变化 D．单位时间内生成2a mol NO2的同时，生成a mol O2 题组三　化学反应条件的控制 10．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 11．(2023·辽宁抚顺高一期中)在工业生产或实验中，下列做法与调控化学反应速率无关的是(　　) A．煅烧矿石时，向炉膛中鼓入空气增强火势 B．将Fe与稀H2SO4反应中的稀H2SO4换成稀HNO3 C．食品抽真空包装 D．实验室制氢气时，用锌粉代替锌块 12．一定条件下铁可以和 CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的 CO2气体，反应过程中 CO2气体和 CO 气体的浓度与时间的关系如下图所示： （1）t1时，正、逆反应速率 大小关系为 v 正 v 逆(填“>”“＜”或“=”)。 （2）4 min 内，CO 的平均反应速率 v(CO)= 。 （3）下列条件的改变能减慢其反应速率的是 (填序号，下同)。 ①降低温度     ②减少铁粉的质量 ③保持压强不变，充入 He 使容器的体积增大 ④保持容积不变，充入 He 使体系压强增大 （4）下列描述能说明上述反应已达平衡状态的是 。 ①v(CO2)=v(CO) ②单位时间内生成 n mol CO2的同时生成 n mol CO ③容器中气体压强不随时间变化而变化 ④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化 13．甲、乙两个研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度，在一定条件下会达到“平衡状态”。 Ⅰ.甲组：取5 mL 0.1 mol·L－1的KI溶液于试管中，滴加0.1 mol·L－1的FeCl3溶液2 mL，发生反应：2I－＋2Fe3＋ 2Fe2＋＋I2。为了证明该反应具有一定的限度，他们设计了如下实验：①取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量的黄色沉淀(AgI)生成，证明反应物没有反应完全；②再取少量反应液，加入少量CCl4，振荡，发现CCl4层显浅紫色，因为I2更易溶于CCl4，即证明有I2生成。结合①②的结论，他们得出结论：该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。 (1)指导老师指出上述实验中①不合理，你认为原因是_________________，改进的方法是____________________________________________________________________。 (2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况，还有一种简单的方法可以灵敏地检验是否生成了I2，这种方法是____________________________________________________________。 Ⅱ.乙组：取4 mL 1 mol·L－1的CaCl2溶液于试管中，发现滴入1 mol·L－1的Na2SO4溶液6 mL后就不再产生白色沉淀了，发生的反应是Na2SO4＋CaCl2 CaSO4↓＋2NaCl。请设计一个简单的实验，确认上述反应具有可逆性和反应限度，简要写出实验步骤和结论：_____________。 【参考答案】 1．下列反应属于可逆反应的是 A．电解水生成H2、O2与H2在O2中燃烧生成H2O B．H2S在300℃时，一边分解一边化合 C．SO2通入品红溶液褪色，加热后又恢复红色 D．煅烧石灰石制得生石灰(CaO)，生石灰露置在空气中易吸收CO2生成CaCO3 【答案】B 【分析】可逆反应指的是在同一条件下，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，据此结合选项解答。 【解析】A．电解水生成H2和O2需要通电，H2在O2中燃烧生成H2O，需要点燃，反应条件不同，不是可逆反应，A选项错误；B．H2S在300℃时，一边分解一边化合，同时进行且正逆反应条件相同，属于可逆反应，B选项正确；C．SO2通入品红溶液褪色，加热后又恢复红色，反应条件不同，且不是同时进行，不是可逆反应，C选项错误；D．煅烧石灰石制得生石灰(CaO)的条件是高温，生石灰露置在空气中易吸收CO2生成CaCO3，两者条件不同，不是可逆反应，D选项错误；答案选B。 2．对于反应，下列有关说法错误的是 A．该反应同时向生成HI和生成的方向进行 B．该反应的与HI不可能同时存在同一个反应体系中 C．该反应中生成HI的反应与生成的反应的条件相同 D．该反应中不可能全部转化为HI 【答案】B 【分析】可逆反应是指在相同条件下，既能向正方向进行同时又能向逆方向进行的反应。 【解析】A．该反应为可逆反应，则可同时向生成HI和生成的方向进行，A正确；B．该反应为可逆反应，该反应的与HI能同时存在同一个反应体系中，B错误；C．该反应为可逆反应，该反应中生成HI的反应与生成的反应的条件相同，C正确；D． 可逆反应存在限度，反应不能进行到底，可逆反应无论进行多长时间，反应物都不可能100%地全部转化为生成物，则该反应中不可能全部转化为HI，D正确；答案选B。 3．一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)。当CH4、H2O、CO、H2的浓度不再变化时，下列说法正确的是 A．CH4和H2O全部转化为CO和H2 B．该反应已达到化学平衡 C．正、逆反应速率相等且等于零 D．CH4、H2O、CO、H2的浓度一定相等 【答案】B 【解析】A．该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，因此当CH4、H2O、CO、H2的浓度不再变化时，CH4和H2O不能全部转化为CO和H2，A错误；B．可逆反应达到平衡状态时，任何物质的浓度不变，故当CH4、H2O、CO、H2的浓度不再变化时，该反应已达到化学平衡，B正确；C．可逆反应的化学平衡状态是动态平衡，当反应处于平衡状态时，任何物质的消耗速率与产生速率相等，即正、逆反应速率相等，但不等于零，C错误；D．可逆反应的化学平衡状态是动态平衡，当反应处于平衡状态时，CH4、H2O、CO、H2的浓度不再变化，但不一定都相等，这与反应开始时加入的物质的量的多少及反应条件有关，D错误；故合理选项是B。 4．下列关于化学反应限度的说法正确的是 A．一个可逆反应达到的平衡状态，就是这个反应在该条件下不再反应 B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等且为零 C．平衡状态是一种静止的状态，反应物和生成物的浓度相等 D．化学反应的限度可以通过改变条件而改变 【答案】D 【解析】A．一个可逆反应达到的平衡状态，化学平衡是一个动态平衡，这个反应在该条件下仍然继续进行反应，只不过是正、逆反应速率相等而已，A错误；B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不为零，B错误；C．平衡状态是一种动态平衡，反应物和生成物的浓度不再发生改变但浓度不一定相等，C错误；D．改变条件，化学平衡被破坏，会在新的条件下达到新的平衡，化学反应的限度可以通过改变条件而改变，D正确；故选D。 5．T℃，在恒容密闭容器中发生可逆反应，下列情况能说明该反应已达到化学平衡的是 ①的转化率达到100% ②反应速率 ③混合气体的平均相对分子质量不再改变 ④生成，同时有生成 ⑤的物质的量浓度不再改变 ⑥气体的密度保持不变 ⑦键断裂的同时，有键断裂 A．①③⑤⑥ B．②③④⑤ C．①②⑥⑦ D．③④⑤⑦ 【答案】D 【解析】①可逆反应的转化率不能达到100%，故不选①；②反应速率未指明反应方向，不能判断是否平衡，故不选②；③该反应为气体总物质的量减小的反应，气体总质量不变，则混合气体平均相对分子质量为变量，当混合气体平均相对分子质量不再改变时，说明该反应达到平衡状态，故选③；④生成，同时有生成，说明正逆反应速率相当，该反应达到平衡状态，故选④；⑤N2的物质的量浓度不再改变，则正逆反应速率相当，说明该反应达到平衡状态，故选⑤；⑥恒温恒容时，气体总质量不变，体积不变，混合气体的密度一直保持不变，因此不能根据混合气体的密度判断平衡状态，故不选⑥；⑦1molN≡N键断裂的同时，有6molN−H键断裂，表示的是正逆反应速率相等，且满足计量数关系，说明该反应达到平衡状态，故选⑦；综上所述，③④⑤⑦符合题意；故选D。 6．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)，下列能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．体系压强保持不变 B．混合气体颜色保持不变 C．SO3和NO的体积比保持不变 D．每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2 【答案】B 【解析】由于该反应为前后气体体积相等的反应，体系的压强始终保持不变，故不能以压强不变作为判断反应是否达到平衡的条件，A错误。混合气体颜色保持不变，证明NO2浓度保持不变，即达到平衡状态，B正确。SO3与NO的体积比始终保持1∶1，C错误。消耗SO3和生成NO2为同一方向的反应，D错误。答案选B。 7．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)。 A．步骤①中“净化”可以防止杂质与催化剂作用，降低其活性 B．步骤②中“加压”可以加快反应速率 C．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 D．步骤③选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件 E．目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右 F．步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 答案　ABDF 8．化学反应速率和限度的研究对日常生活和工业生产有着重要意义。下列有关说法错误的是 A．向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺 B．将肉类食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质 C．工业合成氨时，要同时考虑反应速率和反应限度两个方面 D．我国西周时期已发明用“酒曲”酿酒，原理是利用催化剂改变反应速率 【答案】B 【解析】A．相同条件下，增大反应物的浓度或增大固体的表面积均可加快反应速率，所以向炉膛内鼓风，煤粉比煤块燃烧更充分，A项正确；B．低温冷藏只能减慢肉类食品的变质速率，B项错误；C．工业合成氨是一个可逆的放热反应，为提高产率，需要同时考虑反应速率和反应限度两个方面，C项正确；D．酒曲是一种酶，酿酒过程中作催化剂，加快反应速率，D项正确；故选B。 9．在工业生产硫酸的过程中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q，下列叙述中不正确的是 A．矿石粉碎的目的是使原料充分利用，并增大接触面使反应速率加快 B．接触室中采用常压的主要原因是常压下SO2的转化率已经很高 C．沸腾炉中出来的混合气需要洗涤，目的是防止催化剂中毒 D．接触室用450℃的高温，使催化剂活性最佳，更能促进平衡向正反应方向移动 【答案】D 【解析】A．矿石粉碎增大了反应物的接触面积，反应速率加快，A正确; B．在二氧化硫的催化氧化中，常压下二氧化硫的转化率很高，增大压强会增大反应速率，缩短达到平衡所需时间，反应物转化率也会增大，但同时会增加成本，总体上不经济，B正确；C．沸腾炉中出来的混合气中含有很多杂质，能够引起催化剂中毒，洗涤的目的是防止催化剂中毒，C正确；D．二氧化硫的催化氧化是放热反应，接触室采用450℃的温度是由于催化剂在该温度下催化活性最好，但不能使平衡正向移动以提高平衡混和气中SO3的含量，D错误；故合理选项是D。 【课时对点练习】 题组一　化学反应的限度 1．一定条件下，对于可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1，则下列判断正确的是 A．c1：c2=3：1 B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2：3 C．X、Y的转化率不相等 D．c1的取值范围为0 mol·L-1＜c1＜0.14 mol·L-1 【答案】D 【解析】A．根据物质反应消耗的浓度比等于化学方程式中化学计量数的比，反应消耗X的浓度是x mol/L，则会消耗Y浓度为3x mol/L，故c1、c2=(0.1+x) mol/L：(0.3+3x) mol/L=1：3，A错误；B．平衡时，正、逆反应速率相等，则Y和Z的生成速率之比为3：2，B错误；C．反应前后X、Y气体的浓度比相同符合反应系数之比，所以达到平衡状态时，转化率相同，C错误；D．若反应向正反应进行到达平衡，X、Y的浓度最大，Z的浓度最小，假定完全反应，Z浓度为0，则反应开始时c1(X)=(0.1+0.04) mol/L=0.14 mol/L；若反应从逆反应方向开始，Z的浓度最大，X、Y浓度最小，由于X、Y反应消耗关系是1：3，剩余浓度比是1：3，则X的起始浓度为0 mol/L。但由于X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，所以c1的取值范围为0 mol·L-1＜c1＜0.14 mol·L-1，D正确；故合理选项是D。 2．对于可逆反应M＋NQ达到化学平衡时，下列说法正确的是(　　) A．三种物质的浓度一定相等 B．M、N 全部变成了 Q C．反应物和生成物的浓度都保持不变 D．反应不再进行 【答案】C 【解析】平衡时各物质的浓度关系取决于物质的起始物质的量和转化率，故M、N、Q三种物质的浓度一定相等不能作为判断是否达到平衡状态的依据，A错误；可逆反应的特点：可逆反应无论进行多长时间，反应物都不可能100%地全部转化为生成物，B错误；反应混合物各组分的浓度不再变化，说明已达到平衡状态，C正确；化学反应达到化学平衡状态时，正、逆反应速率相等，且不等于0，D错误；答案选C。 3．在下列反应CO+H2O⇌CO2+H2中，加入C18O后，则18O存在于 A．只存在于CO和CO2中 B．只存在于CO2中 C．只存在于CO中 D．存在于CO、H2O、CO2 【答案】D 【解析】CO+H2O⇌CO2+H2是可逆反应，加入后C18O后，反应同时向正逆两个方向进行，18O存在于CO、H2O、CO2中。答案选D。 4．在一密闭容器中进行反应：，已知反应过程中某一时刻、、的浓度分别为0.2、0.1、0.2，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．为0.4 B．为0.25 C．、均为0.15 D．为0.2 【答案】B 【解析】A．SO3的浓度增大，说明该反应向正反应方向进行建立平衡，若SO2和O2完全反应，SO3的浓度的浓度变化为0.2mol·L-1，完全反应SO3浓度才能为0.4mol·L-1，实际变化应小于该值，违背了可逆反应的特点，故错误；B．若SO2为0.25mol·L-1，则O2为0.125mol·L-1，SO3为0.15mol·L-1，为各物质共存状态，符合可逆反应的特点，故B正确；C．反应物、生产物的浓度不可能同时减小，一个减小，另一个一定增大，否则违背质量守恒定律，故C错误；D．O2的浓度增大，说明反应向逆反应方向进行，若SO3完全反应，则O2的浓度浓度变化为0.1mol·L-1，因可逆反应实际变化应小于该值，所以O2浓度小于0.2mol·L-1，故D错误；本题选B。 5．下列关于化学反应限度的说法中不正确的是 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．当一个可逆反应进行到平衡状态时，那么各物质的浓度保持不变 C．平衡状态是一种静止的状态，所以正逆反应速率都为零 D．化学反应的限度可以通过改变条件而发生改变 【答案】C 【解析】A．当一个可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，这个反应在该条件下反应物的转化率最大，所以就是这个反应在该条件下所能达到的限度，故A正确；B．反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各种物质浓度等不再发生变化，故B正确；C．平衡状态是一种动态平衡，平衡状态时正逆反应速率相等且不等于0，故C错误；D．当化学反应在一定条件下达到限度时，正、逆反应速率相等，当外界条件改变导致正逆反应速率不等，限度发生改变，故D正确；答案选C。 题组二　化学平衡状态的判断 6．下列说法中，可以证明反应N2+3H22NH3，已达到平衡状态的是 A．1个N≡N键断裂的同时有3个H-H键断裂 B．N2、H2、NH3的分子数之比为1:3:2 C．1个N≡N键断裂的同时有6个N-H键形成 D．N2、H2、NH3的浓度不再变化 【答案】D 【解析】A．1个N≡N键断裂的同时有3个H-H键断裂，虽然变化量之比等于化学计量数之比，但反应进行的方向相同，则反应不一定达平衡状态，A不符合题意；B．N2、H2、NH3的分子数之比为1:3:2，可能是反应进行过程中的某个阶段，不一定是平衡状态，B不符合题意；C．1个N≡N键断裂的同时有6个N-H键形成，虽然变化量之比等于化学计量数之比，但反应进行的方向相同，则反应不一定达平衡状态，C不符合题意；D．N2、H2、NH3的浓度不再变化，则正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，D符合题意；故选D。 7．某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下反应：，下列情况一定能说明反应已达到平衡的是 ①容器内固体的质量不随时间而变化    ②容器内压强不随时间而变化 ③气体的密度不随时间而变化    ④混合气体的平均摩尔质量不随时间而变化 ⑤单位时间内，消耗1mol同时生成1mol A．①②③④ B．①②③⑤ C．②③④⑤ D．全部 【答案】B 【分析】)为气体分子数增大的可逆反应，该反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、百分含量等变量不再变化，以此进行判断。 【解析】①容器内固体的质量会随反应而变，当其不随时间而变化，反应达到平衡状态，①正确；②该反应为气体分子数增大的反应，恒容时，体系压强为一个变化量，若压强不变时，反应达到平衡状态，②正确；③根据质量守恒定律，反应前后气体质量增加，体积不变，由ρ=可知密度为一个变化量，当密度不变时，反应达到平衡状态，③正确；④该反应中只有二氧化碳和一氧化碳为气体，且二者体积之比始终为1：1，则混合气体的平均摩尔质量为定值，不能根据混合气体的平均摩尔质量判断平衡状态，④错误；⑤CO2和CO均为生成物，消耗CO2代表逆反应速率，生成CO代表正反应速率，两者化学计量数相同，则单位时间内消耗l mol CO2同时生成1mol CO，反应达到平衡状态，⑤正确；能说明反应已达到平衡的是①②③⑤，故合理选项是B。 8．一定温度下，已知反应N2O4(g)2NO2(g)。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　) A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 答案　C 解析　①恒压条件下，反应正向气体体积增大，气体的总质量不变，故密度减小，当其不变时反应达到平衡状态；②恒压条件下，压强是恒量，不能作为判断平衡状态的标志；③题给反应充入1 mol N2O4，正反应速率应逐渐减小直到不变，不符合题意；④随着反应的进行，N2O4的转化率是变量，其不变证明达到平衡状态。 9．向某容积一定的密闭绝热容器中充入2 mol NO和1 mol O2，一定条件下发生反应：2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，其反应速率与反应时间关系如图所示，下列选项表明反应达到平衡状态的是(　　) A．NO、O2物质的量之比为2∶1 B．M、N、P、Q四点中，N点时反应已达到平衡状态 C．混合气体的总质量不再变化 D．单位时间内生成2a mol NO2的同时，生成a mol O2 答案　D 解析　NO、O2物质的量之比始终为2∶1，不能说明达到平衡状态，故A不符合题意；M、N、P、Q四点中，N点时反应速率最大，但随着时间的推移，速率仍在变化，并未达到平衡状态，故B不符合题意；该反应进行前后，混合气体的总质量始终不变，不能说明达到平衡状态，故C不符合题意；单位时间内生成2a mol NO2，反应正向进行，同时又生成a mol O2，反应逆向进行，两个不同方向，速率之比等于化学计量数之比，说明达到平衡状态，故D符合题意。 题组三　化学反应条件的控制 10．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 答案　D 解析　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。 11．(2023·辽宁抚顺高一期中)在工业生产或实验中，下列做法与调控化学反应速率无关的是(　　) A．煅烧矿石时，向炉膛中鼓入空气增强火势 B．将Fe与稀H2SO4反应中的稀H2SO4换成稀HNO3 C．食品抽真空包装 D．实验室制氢气时，用锌粉代替锌块 答案　B 解析　煅烧矿石时，向炉膛中鼓入空气，氧气浓度增大，反应速率加快，火势增强，故不选A；将稀H2SO4换成稀HNO3，铁与稀硝酸反应不能放出氢气，与反应速率无关，故选B；食品抽真空包装，降低氧气浓度，减慢食物氧化速率，故不选C；实验室制氢气时，用锌粉代替锌块，增大接触面积，反应速率加快，故不选D。 12．一定条件下铁可以和 CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的 CO2气体，反应过程中 CO2气体和 CO 气体的浓度与时间的关系如下图所示： （1）t1时，正、逆反应速率 大小关系为 v 正 v 逆(填“>”“＜”或“=”)。 （2）4 min 内，CO 的平均反应速率 v(CO)= 。 （3）下列条件的改变能减慢其反应速率的是 (填序号，下同)。 ①降低温度     ②减少铁粉的质量 ③保持压强不变，充入 He 使容器的体积增大 ④保持容积不变，充入 He 使体系压强增大 （4）下列描述能说明上述反应已达平衡状态的是 。 ①v(CO2)=v(CO) ②单位时间内生成 n mol CO2的同时生成 n mol CO ③容器中气体压强不随时间变化而变化 ④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化 【答案】（1）＞ （2）0.125 mol∙L-1∙min-1 （3）①③ （4）②④ 【解析】（1）根据图象可知，在t1后，CO浓度增大、CO2浓度减小，说明反应未达到平衡，正向进行，因此v正＞v逆； （2）根据图象可知，4分钟内CO的平均反应速率，v(CO)==0.125 mol∙L-1∙min-1； （3）①．降低温度，物质的内能降低，活化分子数减小，有效碰撞次数减少，化学反应速率降低，故a符合题意；②．由于固体的浓度不变，所以减少铁粉的质量，物质的反应速率不变，故b不符合题意；③．保持压强不变，充入He使容器的体积增大，反应体系中物质浓度降低，单位体积内活化分子数减少，有效碰撞次数减少，化学反应速率降低，故c符合题意；④．保持体积不变，充入He使体系压强增大，由于体系内的物质浓度不变，所以化学反应速率不变，故d不符合题意；故答案为：①③； （4）①．未指明反应是正向还是逆向进行，因此不能判断是否为平衡状态，故a错误；②．单位时间内生成nmolCO2的同时必然会消耗n molCO，又生成n mol CO，则CO的物质的量不变，反应达到平衡状态，故b正确；③．该反应是反应前后气体体积不变的反应，任何条件下体系的压强都不变，因此不能据此判断反应是否为平衡状态，故c错误；④．反应前后气体的体积不变，而气体的质量会发生变化，则气体的摩尔质量会发生变化，由于摩尔质量当以g/mol为单位时，数值上等于物质的相对分子质量，所以若容器中气体的平均分子量不随时间而变化，则反应达到平衡状态，故d正确；故答案为：②④。 13．甲、乙两个研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度，在一定条件下会达到“平衡状态”。 Ⅰ.甲组：取5 mL 0.1 mol·L－1的KI溶液于试管中，滴加0.1 mol·L－1的FeCl3溶液2 mL，发生反应：2I－＋2Fe3＋ 2Fe2＋＋I2。为了证明该反应具有一定的限度，他们设计了如下实验：①取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量的黄色沉淀(AgI)生成，证明反应物没有反应完全；②再取少量反应液，加入少量CCl4，振荡，发现CCl4层显浅紫色，因为I2更易溶于CCl4，即证明有I2生成。结合①②的结论，他们得出结论：该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。 (1)指导老师指出上述实验中①不合理，你认为原因是_________________，改进的方法是____________________________________________________________________。 (2)有人认为步骤②适合检验生成I2较多的情况，还有一种简单的方法可以灵敏地检验是否生成了I2，这种方法是____________________________________________________________。 Ⅱ.乙组：取4 mL 1 mol·L－1的CaCl2溶液于试管中，发现滴入1 mol·L－1的Na2SO4溶液6 mL后就不再产生白色沉淀了，发生的反应是Na2SO4＋CaCl2 CaSO4↓＋2NaCl。请设计一个简单的实验，确认上述反应具有可逆性和反应限度，简要写出实验步骤和结论：_____________。 答案　Ⅰ.(1)该反应中KI过量，滴加AgNO3溶液总会生成AgI沉淀　取少量反应液，滴加KSCN溶液，若出现红色，则证明还有Fe3＋未完全反应 (2)取少量反应液，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝色，说明生成了I2 Ⅱ.取上层清液少许于试管中，滴加1 mol·L－1的Na2CO3溶液，若产生白色沉淀，则说明反应有一定的可逆性和反应限度 解析　甲组实验①不合理，因为所加的I－是过量的，不能通过检验I－存在证明反应的可逆性，要证明反应具有一定的限度，应检验反应后的溶液是否含有Fe3＋，因此可用KSCN溶液检验。乙组从反应物的量的角度考虑，Na2SO4溶液过量，若反应无可逆性，则Ca2＋沉淀完全，若反应有一定的可逆性，则Ca2＋没有完全沉淀，故可用Na2CO3来证明Ca2＋存在。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$