高中化学 2.3.2化学反应速率与限度(2)导学案 新人教版必修2

第二章 第三节 化学反应速率与限度（2）

【学习目标】

1．理解化学平衡的概念；

2．掌握化学反应限度的外部特征； 【学习重点】化学平衡的概念及特征。 【预备知识】

外界条件对可逆反应速率的影响（以 N2 +3H2 2NH3 △H＜0 ） （1）、减压：υ(正) ，υ(逆) 。 （2）、增加(N2的浓度)：υ(正) ，υ(逆) 。 （3）、T、P一定，充入稀有气体：υ(正) ，υ(逆) 。 （4）、T、V一定，充入稀有气体：υ(正) ，υ(逆) 。 （5）、使用催化剂：υ(正) ，υ(逆) 。 【基础知识】

二、化学反应的限度 1、可逆反应

进行的化学反应叫做可逆反应。 2、化学平衡状态 （1）、当一个可逆反应的 相等时， 不再改变，达到一种表面静止的状态，即“化学平衡状态”。

化学平衡状态是给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度，此时反应物的转化率 。

①反应刚开始时：反应物浓度 ，正反应速率 。生成物浓度 ，逆反应速率 。（填“最大”或“最小”）

②反应进行中时：反应物浓度 ，正反应速率 。生成物浓度 ，逆反应速率 。（填“增大”、“减少”或“不变”）

③反应达到平衡后：反应物浓度 ，生成物浓度 。（填“改变”或“不变”）。此时正反应速率与逆反应速率 。（填“相等”或“不相等”） 例：可逆反应N2＋3H22NH3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、2v正（H2）＝3v逆（NH3） D、v正（N2）＝3v逆（H2） （2）、化学平衡的特点：“ ”

①反应物与生成物处于 平衡，在化学平衡状态，可逆反应的正反应和逆反应都还在不断的进行着，只是此时 （且都大于0）,而不是停止了化学反应。 ②在化学平衡状态，任何反应物与生成物 保持一定， 保持一定；（或说反应物与生成物的含量保持一定）

③影响平衡的外界条件 ，平衡状态即被破坏，发生 。 例：mA(g)＋nM(g) pC(g) ＋qD(g) ①各物质的物质的量或物质的量分数一定 ②各物质的质量或质量分数一定 ③各气体的体积或体积分数相等

④若m＋n≠p＋q，总体积或总压强一定

⑤若m＋n＝p＋q，混合气体的平均相对分子质量（Mr）一定 ⑥温度一定，体积固定的容器，上述体系的密度一定

1

⑦在单位时间内消耗m molA，同时生成n molB ⑧在单位时间内消耗p molC，同时生成n molB

上述能判断该反应达到平衡状态的是 3、平衡的计算（三段式）（求起始量或平衡量或反应物转化率或平衡时各组分的含量等） 例：在2L的密闭容器中，加入2molSO2、1.2molO2，一定条件下使其充分反应后，测得SO3为1.8mol，则SO2、O2的转化率分别为多少？若上述反应在恒容的密闭容器中进行，充分反应后，容器内压强为反应前的3/4，则SO2、O2的转化率又分别为多少？

三、化学反应的条件控制

在生产生活中，促进有利的化学反应发生，抑制有害的化学反应发生，这就要讨论化学反应条

件的控制。

【疑点反馈】：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）

【基础达标】

1．能充分说明可逆反应N2(g)＋O2(g)?2NO(g)已达到平衡状态的是( ) A．O2的消耗速率等于NO的消耗速率 B．容器内始终有N2、O2和NO共存

C．容器内反应混合物的总物质的量不随时间改变 D．单位时间内每生成n mol N2，同时生成2n mol NO 2．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( )

①固体燃料粉碎 ②液体燃料雾化 ③煤经气化处理 ④通入足量的空气 A．①③ B．①②③ C．①③④ D．全部

3．在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)

－1

催化剂加热

2SO3(g)。已知反应过程中某一时

－1

－1

刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L、0.1 mol·L、0.2 mol·L。当反应达到平衡

时，可能存在的数据是( )

－1－1

A．SO2为0.4 mol·L，O2为0.2 mol·L

－1

B．SO2为0.25 mol·L

－1

C．SO2、SO3均为0.15 mol·L

－1

D．SO3为0.4 mol·L

4．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图所 示，下列表述正确的是( )

2

A．此反应的化学方程式为2M?N

B．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 5.

恒温下，a mol A和b mol B在如图所示活塞可自由滑动的容器中发生如下反应：A(g)＋2B(g)?2C(g)，一段时间后达到平衡，生成n mol C。则下列说法中正确的是( ) A．物质A、B的转化率之比为a∶b

B．起始时刻和达平衡后容器中的压强比为(a＋b)∶(a＋b－n2

)

C．若起始时放入2a mol A和2b mol B，则达平衡时生成n mol C D．当v正(A)＝2v逆(B)时，可判定反应达到平衡

3

练方法技巧

——控制反应限度的技巧

6．已知2SO2＋O2?2SO3是工业制H2SO4的一个重要的反应，控制此反应条件，使之 向有利于生成SO3的反应方向进行，下列有关叙述错误的是( ) A．使用催化剂(V2O5)可提高该反应的反应速率 B．定期抽走SO3，有利于提高SO3的产率 C．增大O2的浓度，有利于提高SO2的转化率 D．增大SO2的浓度，有利于提高SO2的转化率

7．欲提高合成氨：N2＋3H2?2NH3反应的反应速率，下列措施可行的是( ) ①采用高温 ②采用高压 ③使用催化剂 ④增大N2的浓度 ⑤增大H2的浓度 A．①②③ B．②③④ C．①③⑥ D．全部

8．对于化学反应A(g)＋3B(g)?3C(g)，下列措施既可加快反应速率，又可提高A的转 化率的是( ) A．使用催化剂

B．增大A物质的浓度 C．增大B物质的浓度 D．减小C物质的浓度 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 【拓展提升】

9．向2 L密闭容器中通入a mol气体 A和b mol气体B，在一定条件下发生反应；xA(g) ＋yB(g)?pC(g)＋qD(g)

4

11a已知：平均反应速率vC＝vA；反应2 min时，A的浓度减少了，B的物质的量减少了

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mol，有a mol D生成。 回答下列问题：

(1)反应2 min内，vA＝________，vB＝__________；

(2)化学方程式中，x＝________、y＝________、p＝______、q＝________； (3)反应平衡时，D为2a mol，则B的转化率为__________；

(4)如果只升高反应温度，其他反应条件不变，平衡时D为 1.5a mol，则该反应的 ΔH________0(填“＞”、“＜”或“＝”)；

(5)如果其他条件不变，将容器的容积变为1 L，进行同样的实验，则与上述反应比较： ①反应速率____________(填“增大”、“减小”或“不变”)，理由是______

________________________________________________________________________； ②平衡时反应物的转化率__________(填“增大”、“减小”或“不变”)，理由是

________________________________________________________________________________________________________________________________________________；

【参考答案】

1．D [A项以消耗O2表示的正反应速率与以消耗NO表示的逆反应速率不相等；B项对任意一个可逆反应，体系中的各物质同时存在，不能作为化学平衡状态判断的依据；C项从反应方程式看反应体系中总的物质的量始终不变，不能作为判断依据；D项中以N2表示的逆反应速率与以NO表示的正反应速率相等，即达到平衡状态。]

2．D [由于大块固体燃料与空气的接触面积有限，燃烧往往不够充分，固此工业上常将固体燃料粉碎，或将液体燃料雾化以增大燃料与空气的接触面积，提高燃烧效率。]

3．B [解答可逆反应的问题时，要特别注意反应物不可能完全转化为产物，产物也不可能完全转化为反应物；另外从量上来讲，元素的原子不可能凭空增加或减少。总之要理解好“可逆”和“守

－1

恒”这两个词的含义。A项数据表明，0.2 mol·L的SO3完全转化生成了SO2和O2，即平衡时SO3

－1

的浓度为0，这是不可能的；B项说明在题给浓度的基础上又有0.05 mol·L的SO3分解生成0.025

－1－1

mol·L的O2和0.05 mol·L的SO2，这是可能的；C项数据表明SO2、SO3的浓度都在原有的基础

－1

上减少了0.05 mol·L，这也是不可能的；D项数据说明SO2完全转化生成了SO3，即平衡时SO2和O2的浓度都是0，这也是不可能的。]

4．D [由图像可知N为反应物，M为生成物，然后找出在相同时间段内变化的M、N的物质的量之比(与是否达到平衡无关)以确定M、N在化学方程式中的化学计量数之比，即该反应的化学方程式是2NM。t2时刻M、N的物质的量相等，但此时M、N的物质的量仍在发生变化，反应未达到平衡状态，因此正反应速率不等于逆反应速率。t3时刻及t3时刻之后，M、N的物质的量不再改变，证明已达到平衡状态，此时正、逆反应速率相等。]

5．B [由题意计算可知：

A(g)＋2B(g)?2C(g) 起始物质

a b 0

的量/mol平衡时n a－ b－n n

2物质的量/mol

变化值/mol n n 2

则A、B的转化率之比：∶＝b∶2a，A项不正确；起始时与平衡时压强之比：

2abnnna＋ba＋b－

n，B

2

项正确；此容器为恒压容器，当投入量加倍时，达平衡时，生成C的物质的量加倍，C项不正确；D项中v正(A)∶v逆(B)＝1∶2时，可判定反应达到平衡，D项不正确。]

6．D [要使一个达平衡的可逆反应向生成物方向进行，可以增大反应物浓度或减小生成物浓度，因此B、C正确；D中增大SO2的浓度，只能使SO2转化的物质的量增大，而增大的转化量远小于

5

加入的物质的量，故转化率是降低的，故D错误；使用正确的催化剂只能提高反应速率，而不能增大转化率，A正确。]

7．D [增大化学反应速率采用的方法和采取措施促进反应的完成程度以提高原料的利用率(或转化率)所采用的方法不一定相同。如催化剂的使用可增大反应速率，但不能提高原料的利用率。]

8．C [增大B的浓度，可加快反应速率，同时可增大A的转化率。] 9．(1) mol·L·min mol·L·min (2)2 3 1 6 (3)×100% (4)<

128b(5)①增大 体积减小，反应物的浓度增大，因而使反应速率增大 ②减小 体积减小，气体的压强增大，平衡向气体分子数减少的方向(即逆反应方向)移动，因而使反应物转化率减小

1

a mol3ΔcAa－1－1

解析 (1)vA＝＝＝ mol·L·min

Δt2 L×2 min121

a mol2ΔcBa－1－1

vB＝＝＝ mol·L·min

Δt2 L×2 min8

同样可得vD＝ mol·L·min

4

1avC＝vA＝ mol·L－1·min－1

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(2)由化学反应速率之比等于化学方程式中化学计量数之比可得x∶y∶p∶q＝vA∶vB∶vC∶vD＝∶∶∶＝2∶3∶1∶6。 128244

(3)当D为2a mol时，B减少了a mol，因此B的转化率为

a－1－1

a－1－1

aa－1－1

aaaaa mola×100%＝×100%。 b molb(4)其他条件不变只升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，由题意知原平衡时D为2a mol，

升高温度达到新平衡时，D为1.5a mol，可见反应向逆反应方向移动，因此正反应是放热反应，即ΔH<0。

(5)原密闭容器的体积为2 L，现变为1 L，其他条件不变，反应物和生成物的浓度都增大，因此反应速率增大。减小体积即为加压，增大压强，平衡应向气体计量数之和小的方向移动，由于反应方程式为2A(g)＋3B(g)C(g)＋6D(g)，左边气体计量数之和小，因此平衡向左移动，反应物的转化率减小。

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