222化学反应速率与反应限度2
§ 2. 2. 2化学反应速率与反应限度(2) 化学反应的限度 【学习目标】 1. 通过实验认识化学反应的限度,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。 2. 设计实验证明某些化学反应的可逆性。 【学习重点和难点】 了解化学平衡状态的特征和标志。 【学习过程】 —、可逆反应 1. 定义:可逆反应是指在 下既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应 方向进行的化学反应。 【说明】 (1)可逆反应是指在“同一条件下”的反应,即正反应方向的条件与逆反应方向的条 件相同,否则是非可逆反应。如:2H2+O2=2H2O,2H2O=2H2 f +02 t ,前者反应 条件为,而后者为,所以上述两个反应,不是可逆反应。 (2)氯水中含有 等粒子说明Ch与H2O反应为 反应,反应只进行到一定限度,此反应可写为:CI2+H2OHCl+HClOo (3)过量的KI溶液与少量FeCh溶液充分反应,萃取分离出12后向溶液中加KSCN溶液, 溶液仍为红色。说明Fe3+未完全转化为Fe2+,说明Fe3+与「的反应为可逆反应,其反应 可表示为:o (4)常见的可逆反应还有、、 、等。 【思考交流】一定条件下,2 mol N2与3 mol H2充分反应,所得体系中含有哪些气体成分? 二、化学反应的限度 1. 定义:对于可逆反应,在同一条件下既可以向 方向进行同时又能向 方向进行,反应物 转化为生成物,即可逆反应有一定的限度。 2. 化学平衡的建立 正反应 速率、、, ”(正)* 逆) 反应 速率 反应开始时,也就是/=时,c反最大, c 生=0,即 u(正),U(逆)=o 随着反应的进行,也就是t>0时, 。(正),。(逆), 在坐标图上表 示为当可逆反应进行到一定程度时,c反、c生 不再发生改变,即u(正)N逆),反应达到 化学平衡状态。 3. 化学平衡的概念 在一定条件下的可逆反应进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率,反 应物和生成物的浓度 的状态。 4. 特征在一定条件下的可逆反应: ① 等:O ② 定:O 前:。 【思考交流】 ① 当可逆反应达到平衡,反应停止了吗? ② 对于 N2 + 3H2 —2NH3反应,达到平衡时,。止(N2)= z,逆(足),对吗? 朝■于 N2 + 3H22NH3反应,达到平衡时,N?、氏、NH3三者浓度相等吗? 【例1】下图是可逆反应X2 + 3Y22Z在反应过程中的反应速率(°)与时间⑺的关 系曲线,下列叙述不正确的是() A. 小也时,用不同物质表示正、逆反应速率有2d(X2)=d(Z) B. 时,反应已达到了一定限度 C. h〜t3,反应不再发生 D. 〔2〜序各物质的浓度不再发生变化 【变式训练】 对于可逆反应:M+N =^Q达到平衡时,下列说法正确的是() A. M、N、Q 3种物质的浓度一定相等B. M、N全部变成了 Q C.反应混合物中各成分的百分组成不再变化D.反应已经停止 【问题导思】 对于可逆反应2NO2(g)」2NO(g)+O2(g),能够说明反应达到平衡的标志有哪 些?请举例说明(写出两条)。 【提示】 (1) 对于反应前后气体体积不等的反应,当恒温、恒容时,压强不变、气体的平均相 对分子质量不变,或恒温、恒压时,体积不变、混合气体的密度不变,说明反应处于平衡 状态。 (2) 对于有颜色的物质参加的反应,体系颜色不变,说明反应处于平衡状态。 【例2】可逆反应:2NCh(g)=^ 2N0(g)+Ch(g),在体积固定的密闭容器中,达到平衡 状态的标志是() ① 单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 ② 单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ③ 用N02> NO、O2表示的反应速率之比为2 : 2 : 1的状态 ④ 混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤ 混合气体的密度不再改变的状态 ⑥ 混合气体的压强不再改变的状态 ⑦ 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A. ①④⑥⑦B.②③⑤⑦C.①③④⑤ D.全部 【变式训练】(双选)在一定温度下的定容密闭容器中,当下列物理量不再变化时,表明反 应:A(s)+2B(g) t~~」C(g)+D(g)已达平衡的是() A. 混合气体的压强B.混合气体的密度 C.气体总物质的量D. B的物质的量浓度 【小结】 可逆反应动 告盖留应、、化学平衡特彼-―隹 的限康:I一定 立1: ©正通一 曰©正X©逆 【课堂练习】 ()1.在密闭容器中发生合成氨的反应:N2 + 3H22NH3,反应一段时间后, 容器中存在的物质为 A. N?、H2 B. NH3 C. N2> H2> NH3 D.不能确定 ()2.在一定条件下,向某容器中充入N2和压合成NH3,以下叙述中错误的是 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,最后正反应速率减小为零 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 ()3.下列说法中,可以证明反应N2+3H2 2NH3已达到最大限度的是 有3个H—H键断裂 有3个H—H键形成 有6个N—H键断裂 有6个N—H键形成 A. 1个N三N键断裂的同时, B. 1个N三N键断裂的同时, C. 1个N三N键断裂的同时, D. 1个N三N键形成的同时, ()4.CO和压在一定条件下可以合成乙醇:2CO(g)+4H2(g) =^CH3CH2OH(g) + H2O(g),下列叙述中能说明上述反应在一定条件下已达到最大限度的是 A. CO全部转化为乙醇 B. 正反应和逆反应的化学反应速率均为苓 C. CO和压以1 : 2的物质的量之比反应生成乙醇 D. 反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化 N的物质的量随反应时间变化的曲线如 ()5.在一定温度下,容器内某一反应中M、 下图所示,下列表述正确的是 A. 反应的化学方程式为:2M=^N B. h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. h时,N的浓度是M浓度的2倍 6. 在2L密闭容器中,在800 °C下反应 2NO(g)+O2(g)2N6(g)体系中,”(NO)随时间的变化如表: 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007 ⑴图中表示NCh的变化曲线是(用a、b、c、[表示)。 用。2表示0〜2 s内该反应的平均速率v= (2) 能使该反应的反应速率增大的是(填字母代号)。 A. 及时分离出NO?气体 B. 适当升高温度 C. 增大。2的浓度 D. 选择高效的催化剂 (3) 判断该反应达到平衡的标志有(填序号) ① 体系气体的颜色不再变化 ② 容器中气体的总压不变