高二化學(xué)第二冊(cè)教師用書：化學(xué)反應(yīng)的限度和化學(xué)反應(yīng)條件的控制含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度和化學(xué)反應(yīng)條件的控制課前自主預(yù)習(xí)一、可逆反應(yīng)1．可逆過程：當(dāng)溫度一定時(shí)，飽和溶液中的固體溶質(zhì)表面的溶解過程和溶液中的溶質(zhì)分子回到固體溶質(zhì)表面的結(jié)晶過程一直在進(jìn)行，而且兩種過程的速率相等，于是飽和溶液的濃度和固體溶質(zhì)的質(zhì)量都保持不變。我們把這類過程稱作可逆過程。表述這類過程時(shí),約定采用“”來代替反應(yīng)中原來用的“=”號(hào)，把從左向右的過程稱作正(向)反應(yīng);從右向左的過程稱作逆（向）反應(yīng).2．可逆反應(yīng)（1)定義：在同一條件下,正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)能同時(shí)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。(2)表示方法：書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)不用“="而用“”。(3）特點(diǎn)：①正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行;②正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)的條件相同；③在一定條件下,反應(yīng)物不能全部轉(zhuǎn)化為生成物。二、化學(xué)平衡狀態(tài)——化學(xué)平衡（1）化學(xué)平衡的建立①反應(yīng)開始時(shí)，v正最大，v逆為0。②反應(yīng)過程中：反應(yīng)物濃度逐漸減少→v正逐漸減小。生成物濃度逐漸增大→v逆從0開始逐漸增大。③反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)：v正＝v逆，反應(yīng)物和生成物各組分濃度不再改變.(2）化學(xué)平衡建立過程中化學(xué)反應(yīng)速率的變化圖像。(3)概念：在一定條件下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物和生成物的濃度不再改變時(shí)的狀態(tài).（4)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征反應(yīng)物和生成物處于同一反應(yīng)體系，反應(yīng)條件保持不變。達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，體系中所有物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持不變，正逆反應(yīng)速率相等，且不為零，因此，體系的反應(yīng)并沒有停止。三、化學(xué)反應(yīng)限度和化學(xué)反應(yīng)條件的控制1．影響化學(xué)反應(yīng)的限度的因素(1)決定因素:化學(xué)反應(yīng)的限度首先決定于化學(xué)反應(yīng)本身.不同的可逆反應(yīng)在給定條件下的化學(xué)反應(yīng)限度不同，反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率不同.（2）外界因素：化學(xué)反應(yīng)的限度受濃度、溫度、壓強(qiáng)等條件的影響。改變其中的一個(gè)條件，可以在一定程度上改變一個(gè)反應(yīng)的限度.要注意的是，壓強(qiáng)只影響有氣體參與的可逆反應(yīng)的限度。2．化學(xué)反應(yīng)條件的控制（1）轉(zhuǎn)化率是指已被轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的物質(zhì)的量與其初始的物質(zhì)的量之比。（2)在生產(chǎn)生活中,人們希望促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)，抑制有害的化學(xué)反應(yīng)，這就需要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)條件的控制。（3）在合成氨的生產(chǎn)中，工業(yè)上通常選擇在400～500_℃溫度下進(jìn)行，采用的壓強(qiáng)通常為10～30_MPa。課堂互動(dòng)探究對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)的理解1．只有可逆反應(yīng)才有可能存在化學(xué)平衡狀態(tài)，不可逆反應(yīng)無論怎樣也不可能存在化學(xué)平衡狀態(tài)，即化學(xué)平衡問題的化學(xué)反應(yīng)對(duì)象是可逆反應(yīng)，在解決有關(guān)化學(xué)平衡的問題時(shí),首先看清化學(xué)反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)。2．一個(gè)確定的化學(xué)平衡狀態(tài)，化學(xué)反應(yīng)速率的特征是v（正)＝v(逆)>0;反應(yīng)混合物的特征是任意一種物質(zhì)在混合物中所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變。這兩個(gè)特征是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的。有了這兩個(gè)特征，可逆反應(yīng)也就進(jìn)行到了最大限度.3．化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)進(jìn)行到最大限度的結(jié)果，在外界條件不改變時(shí)，一經(jīng)建立起化學(xué)平衡狀態(tài)，就不會(huì)因時(shí)間的變化而變化。4．化學(xué)反應(yīng)的可逆性為化學(xué)平衡狀態(tài)的建立奠定了內(nèi)因性的基礎(chǔ)，化學(xué)平衡狀態(tài)的建立還必須有一定的溫度、物質(zhì)的濃度和氣體的壓強(qiáng)等外因性條件,否則化學(xué)平衡狀態(tài)也建立不起來,以哲學(xué)的觀點(diǎn)審視化學(xué)平衡狀態(tài)的建立，內(nèi)因（可逆反應(yīng)）是基礎(chǔ)，外因(溫度、濃度、壓強(qiáng)等）是條件,外因通過內(nèi)因而起作用。5．化學(xué)平衡狀態(tài)的建立還必須具有一定的外部條件（溫度、濃度、壓強(qiáng)等），所以,同一個(gè)可逆反應(yīng)在不同條件下建立起的化學(xué)平衡狀態(tài)可能不同。6．對(duì)于一個(gè)既定的可逆反應(yīng)，如果其他條件一定，不論采取何種途徑，即反應(yīng)是由反應(yīng)物開始或由生成物開始,是一次投料或是分步投料，最后都能建立起化學(xué)平衡狀態(tài).可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志1．等——正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等是概念性的，也可以理解為某一組分的生成速率和消耗速率相等,這是化學(xué)平衡的本質(zhì)標(biāo)志。以可逆反應(yīng):N2（g）＋3H2（g）2NH3（g)為例，下列情況能說明正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等.（1)用兩種物質(zhì)表示的正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，如v(正）(N2）v（逆）（H2)＝13，v(正）(N2)v（逆)(NH3)＝12。（2)相同時(shí)間內(nèi),同一種物質(zhì)生成的物質(zhì)的量和消耗的物質(zhì)的量相等，如生成amolNH3的同時(shí)又消耗amolNH3。（3)一種物質(zhì)變化表示發(fā)生正反應(yīng)，另一種物質(zhì)變化表示發(fā)生逆反應(yīng)，且在相同時(shí)間內(nèi)，兩種物質(zhì)的物質(zhì)的量變化之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，如生成amolN2的同時(shí)又消耗3amolH2,生成2amolNH3的同時(shí)又生成amolN2．定——反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變由于正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，即每一種物質(zhì)的生成速率和消耗速率相等，故反應(yīng)混合物中各組分的濃度均保持不變.反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變是化學(xué)平衡的特征標(biāo)志.（1）對(duì)于一般的可逆反應(yīng)來說，還可理解為：a。各組分的物質(zhì)的量保持不變；b.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率保持不變；c。生成物的產(chǎn)率保持不變等。（2）對(duì)于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積發(fā)生變化且均為氣體的可逆反應(yīng)來說，還可引申為：a.混合氣體的總物質(zhì)的量保持不變;b。恒溫恒壓時(shí)混合氣體的密度保持不變；c.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變;d.恒溫恒容時(shí)混合氣體的壓強(qiáng)保持不變；e。恒溫恒壓時(shí)混合氣體的體積保持不變等.(3）對(duì)于體系中有物質(zhì)顯示顏色的可逆反應(yīng)，還包含體系的顏色不變。(4)對(duì)于吸熱反應(yīng)或放熱反應(yīng)，絕熱體系的溫度不變，說明反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。化學(xué)反應(yīng)條件的控制1．控制化學(xué)反應(yīng)條件的基本思路（1）控制化學(xué)反應(yīng)條件的目的化學(xué)反應(yīng)有的快、有的慢;有的進(jìn)行程度大、有的進(jìn)行程度??；有的對(duì)我們有利、有的對(duì)我們不利?？刂苹瘜W(xué)反應(yīng)條件，目的就是通過改變化學(xué)反應(yīng)的速率和反應(yīng)進(jìn)行的程度,使化學(xué)反應(yīng)向著對(duì)我們有利的方面轉(zhuǎn)化.(2)控制化學(xué)反應(yīng)條件的基本措施①通過改變反應(yīng)物的溫度、濃度、氣體壓強(qiáng)（或濃度)、固體表面積以及催化劑的使用等，改變化學(xué)反應(yīng)的速率；②通過改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液濃度、氣體壓強(qiáng)（或濃度)等，改變可逆反應(yīng)進(jìn)行的限度。注意:a。對(duì)于客觀上不能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，無法改變其反應(yīng)速率;對(duì)于不可逆反應(yīng)，無法改變其反應(yīng)進(jìn)行的限度。b．采用控制化學(xué)反應(yīng)條件的措施時(shí)，要和物質(zhì)與技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益相結(jié)合，既要力所能及，又要物有所值，不能單純?yōu)楦淖兓瘜W(xué)反應(yīng)的速率和限度而采取措施.2．控制化學(xué)反應(yīng)條件的討論案例分析——煤的燃燒(1）煤的狀態(tài)與燃燒速率、燃燒程度之間的關(guān)系一定質(zhì)量的固態(tài)煤，顆粒越小，總表面積越大，燃燒越快。同理，其他條件相同，液化煤比固態(tài)煤燃燒快，氣化煤比液化煤燃燒快。(2)空氣用量對(duì)煤燃燒充分度的影響及其原因在化學(xué)反應(yīng)中，其他條件相同時(shí)，氣態(tài)反應(yīng)物的壓強(qiáng)(或濃度）越大,化學(xué)反應(yīng)速率越快。因此，其他條件相同時(shí),增大空氣的用量，煤燃燒充分度增大。注意:使煤充分燃燒,空氣的用量要適當(dāng)過量，不能太過量。過多無用的空氣揮發(fā)時(shí)要帶走熱能，造成能源浪費(fèi)。(3）燃煤爐灶（膛)材料的選擇煤燃燒放出熱量能產(chǎn)生高溫，因此，爐灶（膛)材料應(yīng)具有一定的耐高溫性;煤燃燒需要一定的溫度，煤燃燒放出的熱量要輸送到使用目的地，因此，爐灶（膛）材料應(yīng)具有一定的低傳熱性.常用黏土或黏土的制成品做燃煤爐灶（膛)的材料。(4）充分利用燃煤廢氣中的熱量的主要措施燃煤產(chǎn)生的廢氣溫度高、熱能容量大。燃煤廢氣可以用于:①通過熱水鍋爐制造熱水；②通過管道輸送到室內(nèi)供暖;③利用熱交換器或其他傳熱裝置將熱能應(yīng)用于某些工業(yè)生產(chǎn)。典例題組訓(xùn)練題組一化學(xué)平衡1．（雙選）對(duì)于化學(xué)反應(yīng)限度的敘述,錯(cuò)誤的是（CD）A．任何可逆反應(yīng)都有一定的限度B．化學(xué)反應(yīng)達(dá)到限度時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等C．化學(xué)反應(yīng)的限度與時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)D．化學(xué)反應(yīng)的限度是不可改變的解析：任何可逆反應(yīng)都有一定的限度，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到限度時(shí)，即反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，此時(shí)v正＝v逆。對(duì)同一可逆反應(yīng)，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，當(dāng)外界條件不變時(shí)，反應(yīng)的限度不變，與時(shí)間長(zhǎng)短無關(guān),但當(dāng)外界條件發(fā)生改變，引起v正與v逆不相等時(shí),化學(xué)平衡被破壞，化學(xué)反應(yīng)的限度也會(huì)發(fā)生改變。2．在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：2SO2(g）＋O2(g）2SO3（g），已知反應(yīng)過程中某一時(shí)刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0。2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，可能存在的數(shù)據(jù)是（B）A．SO2為0.4mol·L－1,O2為0。2mol·L－1B．SO2為0。25mol·L－1C．SO2、SO3均為0.15mol·L－1D．SO3為0。4mol·L－1解析：首先采用極限法分析。若反應(yīng)向右進(jìn)行到底，則有c（SO2)＝0，c（O2）＝0，c（SO3）＝0.4mol·L－1;若反應(yīng)向左進(jìn)行到底，則有：c（SO2）＝0.4mol·L－1,c(O2)＝0.2mol·L－1,c(SO3)＝0?；瘜W(xué)反應(yīng)的限度決定了可逆反應(yīng)中的各種成分是不可能完全轉(zhuǎn)化的,所以平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度范圍為0〈c(SO2)<0.4mol·L－1,0<c(O2）〈0.2mol·L－1,0〈c（SO3)<0.4mol·L－1，A、D錯(cuò)誤;若SO2為0。15mol·L－1，則轉(zhuǎn)化的SO2的濃度為（0.2－0。15）mol·L－1＝0.05mol·L－1,此時(shí)SO3的濃度為(0.2＋0。05）mol·L－1＝0.25mol·L－1，C錯(cuò)誤。1任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度。2一定條件下，可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，該反應(yīng)即達(dá)到最大限度，此時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)最大值。題組二化學(xué)平衡狀態(tài)的判定3．H2（g)＋I(xiàn)2（g)2HI(g）已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是③④⑦⑨(填序號(hào)）。①c（H2)＝c（I2）＝c（HI)②c（H2）c(I2）c（HI)＝112③c（H2)、c（I2)、c（HI)不再隨時(shí)間而改變④單位時(shí)間內(nèi)生成nmolH2的同時(shí)生成2nmolHI⑤單位時(shí)間內(nèi)生成nmolH2的同時(shí)生成nmolI2⑥反應(yīng)速率v（H2)＝v(I2）＝eq\f（1，2）v（HI)⑦一個(gè)H—H鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H—I鍵斷裂⑧溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化⑨溫度和體積一定時(shí),混合氣體的顏色不再變化⑩溫度和壓強(qiáng)一定時(shí),混合氣體的密度不再變化?條件一定，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化解析：①②在非平衡狀態(tài)下也能滿足，不能作為判斷的依據(jù);⑤⑥⑧⑩?任何時(shí)刻都滿足，也不能作為判斷的依據(jù)；③④⑦⑨都滿足各種物質(zhì)的濃度不變，能作為判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志.4．可逆反應(yīng)2NO2(g）2NO（g）＋O2(g）在恒容密閉容器中進(jìn)行：①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO2②單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO③用NO2、NO和O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率比為221④混合氣體的顏色不再改變⑤混合氣體的密度不再改變⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變⑦混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變可表示該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（A）A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦C．①③④⑤ D．全部解析：①中單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO2，而生成nmolO2必同時(shí)消耗2nmolNO2，故v正(NO2）＝v逆（NO2），說明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。②中無論反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)都會(huì)生成2nmolNO.③中無論反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，各物質(zhì)所表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比都等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。④有色氣體的顏色不再改變，則表示體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不再變化，說明反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。⑤體積固定，氣體的質(zhì)量反應(yīng)前后不變，無論反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),氣體的密度始終不變。⑥反應(yīng)前后氣體的體積不相等，壓強(qiáng)不變，意味著各物質(zhì)的含量不再變化，說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。⑦由于反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變,且反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和不相等，氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，說明氣體中各物質(zhì)的物質(zhì)的量不變，說明反應(yīng)達(dá)到平衡。題組三化學(xué)反應(yīng)條件的控制5．下列措施，能使煤炭燃燒更充分，提高熱能利用率的是（D)A．向燃燒正旺的爐火上灑一些水B．把煤炭做成大煤球C．把煤中摻和一些黃泥做成蜂窩煤D．把煤粉碎，在煤粉燃燒器中燃燒解析：A項(xiàng)中會(huì)發(fā)生吸熱反應(yīng):C(s）＋H2O(g）=H2(g)＋CO(g），不會(huì)使煤炭燃燒充分，也不能提高熱能的利用率，B、C項(xiàng)無論從煤的粉碎程度，還是空氣用量上都比不上D項(xiàng)。6．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說法中不正確的是（CD)A．當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的限度B．當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到平衡狀態(tài)時(shí),那么這個(gè)反應(yīng)的正向反應(yīng)速率和逆向反應(yīng)速率相等C．平衡狀態(tài)是一種靜止的狀態(tài),因?yàn)榉磻?yīng)物和生成物的濃度已經(jīng)不再改變D．化學(xué)反應(yīng)的限度不可以通過改變條件而發(fā)生改變提高燃料燃燒效率的措施與意義(1)提高燃料燃燒效率的措施①盡可能使燃料充分燃燒，提高能量的轉(zhuǎn)化率。關(guān)鍵是燃料與空氣或氧氣盡可能充分地接觸，且空氣要適當(dāng)過量。②盡可能充分地利用燃料燃燒所釋放出的熱能,提高熱能的利用率。(2）提高燃料燃燒效率的意義提高燃料燃燒效率的主要意義在于節(jié)約能源、節(jié)省資源、減少污染等。核心素養(yǎng)化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷【例1】一定溫度下在一容積不變的密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)2X(g）Y（g）＋Z（s)