第2课时化学反应的限度
1.了解化学反应的可逆性,知道化学反应是有一定限度的。
2.了解化学平衡状态的判定方法。
3.了解控制反应条件对生产、生活及科学研究的意义。
本课时宜从日常生活和实验中的化学现象引出有关的概念和原理,经过对化学反应的可逆性→可逆反应→化学平衡状态的分析推进,让学生认识化学反应是有限度的。
1.可逆反应
(1)在同一条件下,①正向反应(反应物→生成物)和②逆向反应(生成物→反应物)能同时进行的化学反应称为可逆反应。
(2)可逆反应的特点有“四同”:同一反应;(反应处于)同一条件;(正、逆反应)同时进行;(反应物和生成物)同时存在。
(3)可逆反应用化学方程式表示时,不用“”,而用“③”。
2.化学反应的限度
(1)化学平衡状态的建立
在密闭容器中加入1 mol H2和1 mol I2发生反应:
H2(g)+I2(g)2HI(g)
对于以上反应:
①当反应刚开始时,反应物的浓度④最大。
②当反应刚开始时,正反应速率⑤最大。
③随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,生成物浓度逐渐增大。
④随着反应的进行,v(正)逐渐减小,v(逆)逐渐增大,达到平衡时,v(正)=v(逆)。
⑤反应进行到⑥v(正)=v(逆)时,宏观上处于“静止”状态。
⑥此时,反应物和生成物浓度不再改变。
⑦这个状态称为⑦化学平衡状态。
⑧此时反应未停止,仍在进行,只是任何一种物质反应掉的速率和生成的速率相等。
(2)化学平衡状态的特点
化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态,是在给定条件下所能达到的最大限度,当可逆反应达到平衡状态时,v(正)=v(逆)≠0。
3.化学反应条件的控制
(1)在生产、生活中,化学反应条件的控制主要是促进有利反应和控制有害反应两个方面:
①促进有利反应,提高原料利用率,加快有利反应的速率;
②控制有害反应,减少甚至消除有害物质的产生,减慢有害反应的速率。
(2)为加快煤燃烧的反应速率,对煤炭颗粒的要求是⑧越小越好,对空气的要求是保持适当过量,并保证煤炭与空气中的氧气⑨充分接触。
1.氢气在氧气中燃烧可生成水,电解水可得到氢气和氧气,上述两个反应是否为可逆反应?为什么?
【答案】不属于可逆反应;因为氢气与氧气反应的条件是点燃,水分解成氢气和氧气的条件是电解,两个反应的条件不同,所以不属于可逆反应。
2.为提高煤炭的燃烧效率,空气要保持适当过量,而不是越多越好,为什么?
【答案】过多的空气会带走煤炭燃烧产生的热量。
3.浓度、温度、催化剂等外界条件都会影响化学反应速率,对于可逆反应,升高温度,正、逆反应速率如何变化?
【答案】正、逆反应速率均增大。
探究:化学平衡状态的判断
哈勃因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得了诺贝尔化学奖,其反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。现向一密闭容器中充入一定量的N2和H2,在一定条件下发生反应,下列能说明该反应达到平衡状态的是( )。
A.当N2、H2、NH3浓度相等时,反应达到平衡状态
B.当v(N2)∶v(H2)=1∶3时,反应达到平衡状态
C.当每消耗1 mol N2同时生成3 mol H2时,反应达到平衡状态
D.当每消耗1 mol N2同时生成2 mol NH3时,反应达到平衡状态
【解析】反应达到平衡状态时,各物质的浓度不再改变,但不一定相等,A项错误;任何时刻反应速率之比都等于其化学计量数之比,B项错误;反应掉1 mol N2相当于反应掉3 mol H2,此时若有3 mol H2生成,则相当于v正(H2)=v逆(H2),反应达到平衡状态,C项正确;任何时刻消耗1 mol N2时都会生成2 mol NH3,D项错误。
【答案】C
当v正(N2)∶v逆(NH3)=1∶2时,能说明合成氨的反应达到化学平衡状态吗?
【答案】能;因为v正(N2)∶v正(NH3)=1∶2,当v正(N2)∶v逆(NH3)=1∶2时,说明v正(N2)=v逆(N2),从而证明该反应达到化学平衡状态。
平衡状态判断的方法
1.直接判断法
(1)v(正)=v(逆)≠0,即同一种物质的消耗速率与生成速率相等。
(2)各组分的浓度保持不变。
(3)任一物质的物质的量、质量保持不变。
2.间接判断法
(1)各组分的百分含量保持不变。
(2)混合气体的总压强、总体积、总物质的量、平均相对分子质量、颜色等不随时间而改变(x+y≠z)。
1.在一定条件下,某密闭容器中充入N2和H2合成NH3,下列叙述中错误
．．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,最后保持恒定
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】B
2.在密闭容器中,可逆反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)达到化学平衡的标志是(I2蒸气是紫色的)( )。
A.混合气体密度恒定不变
B.混合气体的颜色不再改变
C.H2、I2、HI的浓度相等
D.I2在混合气体中的体积分数与H2在混合气体中的体积分数相等
【答案】B
3.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平衡状态的是( )。
A.3v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)
【解析】本题需抓住两点分析:一是速率之比等于化学计量数之比,二是达平衡状态时正、逆反应速率相等。
【答案】C
4.在一定温度下,紫色的A2气体与B2气体在恒容密闭容器中发生反应:A2(g)+B2(g)2AB(g),下列能说明该反应达到化学平衡的标志是(填序号)。
①单位时间内生成n mol A2的同时生成n mol AB
②容器内的总压强不随时间变化而变化
③单位时间内,生成2n mol AB的同时生成n mol B2
④单位时间内,生成n mol A2的同时生成n mol B2
⑤混合气体颜色不再变化
【答案】③⑤
