化學反應的限度與控制-講義

高中化學人教版（2019）必修第二冊

【6.2.2化學反應的限度與控制】【學習要點】化學反應的限度/化學平衡狀態(tài)的判斷/化學反應條件的控制/化學平衡的簡單計算

【知識梳理】

1.化學平衡狀態(tài)概念：一定條件下的可逆反應，當反應進行到一定程度時，正反應速率與逆反應速率相等，反應物和生成物的濃度不再改變，達到一種表面靜止的狀態(tài)，我們稱為“化學平衡狀態(tài)”，簡稱化學平衡?；瘜W平衡的特征定：各組分的濃度、百分含量等不再變化。變：條件改變，平衡移動。逆：研究對象是可逆反應。動：動態(tài)平衡，反應沒有停止。等：同一物質正、逆反應速率相等。化學平衡狀態(tài)的判斷方法①本質標志——“等”：v（正）=v（逆），對同一物質而言，該物質的生成速率等于消耗速率；對于不同物質而言，速率之比等于方程式中的化學計量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率。反應正、逆反應速率的關系單位時間內消耗了A，同時也生成了A，即v（正）=v（逆）。平衡單位時間內消耗了B，同時也消耗了C，即v（正）=v（逆）。平衡不一定平衡單位時間內消耗了B，同時也消耗了C，相當于只給出了v（正）。不一定平衡②外在標志——“定”反應混合物體系中各成分的含量各物質的物質的量或物質的量分數(shù)一定平衡各物質的質量或質量分數(shù)一定平衡各氣體的體積或體積分數(shù)一定平衡總體積、總壓強、總物質的量一定不一定平衡2.化學反應的限度化學平衡狀態(tài)是可逆反應在一定條件下所能達到的或完成的最大程度，即該反應進行的限度。限度標志：反應物的轉化率保持不變；生成物的產率保持不變；平衡體系的顏色保持不變；絕熱的恒容反應體系中溫度不變。特別提醒：任何可逆反應在給定條件下的進程都有一定的限度，只是不同反應的限度不同。改變反應條件可以在一定程度上改變一個化學反應的限度，即改變該反應的化學平衡狀態(tài)。3.化學反應條件的控制（1）促進有力的化學反應（2）抑制有害的化學反應

【典例分析】

6.①CH4－CO2催化重整反應為CH4－CO2催化重整反應為CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)。某溫度下，在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化劑進行重整反應，達到平衡時CO2的轉化率是50%，其平衡常數(shù)為________mol2·L－2。②甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料，利用合成氣(主要成分為CO、CO2和H2)在催化劑作用下合成甲醇。發(fā)生的主要反應之一為CO(g)＋2H2(g)?CH3OH(g)ΔH＜0，該反應的化學平衡常數(shù)K表達式為________。如圖，能正確反映平衡常數(shù)K隨溫度變化關系的曲線為________(填曲線標記字母)，其判斷理由是________。

【答案】13；K=c平(CH3OH)c平【解析】①根據(jù)題目信息列出“三段式”

CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)起始（mol/L）10.500轉化（mol/L）0.250.250.50.5平衡（mol/L）0.750.250.50.5平衡常數(shù)K=c2(H2)×②化學平衡常數(shù)指可逆反應達到平衡時，各生成物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積除以各反應物濃度的化學計量數(shù)次冪的乘積所得的比值，CO(g)＋2H2(g)?CH3OH(g)的平衡常數(shù)K=c平(CH3OH)c平(CO)?c平27.對于Fe＋2HCl＝FeCl2＋H2↑，改變下列條件對生成氫氣的速率有何影響？(填“增大”“減小”或“不變”)①降低溫度：________；

②增大鹽酸濃度：________；③加入NaCl固體：________。

④滴入幾滴CuSO4溶液：________?！敬鸢浮繙p??；增大；不變；增大【解析】根據(jù)外部條件對化學反應速率的影響因素分析，(1)降溫，化學反應速率減小，故答案為：減??；(2)增大反應物濃度，化學反應速率加快，故增大鹽酸濃度，化學反應速率加快，答案為：增大；(3)加入NaCl固體，對溫度，和濃度幾乎無影響，故答案為：不變；(4)滴入幾滴CuSO4溶液，F(xiàn)e與少量CuSO4反應產生Cu，從而構成以鹽酸為電解質的銅鐵原電池，鐵為負極，加快了鐵與鹽酸的反應速率，故答案為：增大。

【能力提升】

1.某同學為探究FeCl3與KI反應是否存在反應限度，設計了如下實驗方案(FeCl3溶液、KI溶液濃度均為0．1mo1·L-1)，最合理的方案是(

)A.

方案1

B.

方案2

C.

方案3

D.

方案42.將V1mL0.1mol·L－1的Fe2(SO4)3溶液與2mL0.1mol·L－1KI溶液混合，待充分反應后，下列方法可證明該反應具有一定限度的是（

）A.

若V1＜1

加入淀粉

B.

若V1≤1

加入KSCN溶液

C.

若V1≥1

加入AgNO3溶液

D.

加入Ba(NO3)2溶液3.下列有關化學反應速率與化學反應限度的敘述中，錯誤的是（）A.

化學反應速率是表示化學反應快慢的物理量

B.

一般情況下，升高溫度能加快化學反應速率

C.

可逆反應達到化學反應限度時，反應就靜止不動了

D.

可逆反應達到化學反應限度時，正反應速率等于逆反應速率4.將0.1mol?L﹣1的FeCl3溶液與0．1mol?L﹣1的KI溶液等體積混合充分反應：2FeCl3+2KI?2FeCl2+2KCl+I2，下列能證明該反應存在一定的反應限度的是（

）A.

溶液中能檢測到Fe2+

B.

溶液中能檢測到I2

C.

溶液中能檢測到Fe3+

D.

溶液中能檢測到Cl﹣5.將BaO2放入密閉真空容器中，反應2BaO2(s)?2BaO(s)+O2(g)達到平衡，保持溫度不變，縮小容器容積，體系重新達到平衡，下列說法正確的是(

)A.

BaO量不變

B.

氧氣壓強不變

C.

氧氣濃度增大

D.

平衡常數(shù)減小

【參考答案】

1.【答案】D【解析】KI溶液和FeCl3溶液發(fā)生氧化還原反應，分別生成Fe2+和I2，反應的離子方程式為：2Fe3++2I-═2Fe2++I2。反應后的溶液加入CCl4，發(fā)生萃取，如有機層呈紫紅色，則說明生成碘；向含F(xiàn)e3+的溶液中滴加幾滴KSCN溶液，呈血紅色，證明有Fe3+，發(fā)生反應：Fe3++3SCN-═Fe(SCN)3，就說明Fe3+沒有反應完，D符合題意。

故答案為：D

2.【答案】B【解析】A.加入淀粉，通過溶液變藍，可證明反應生成I2，無法證明是否存在Fe3+或I-，A不符合題意；B.若V1≤1，則溶液中I-過量，加入KSCN后，溶液變成血紅色，說明溶液中含有Fe3+，可證明該反應具有一定限度，B符合題意；C.溶液中的SO42-能與Ag+反應生成Ag2SO4沉淀，干擾I-的檢驗，故無法證明該反應是否存在一定限度，C不符合題意；D.加入Ba(NO3)2溶液，無法檢驗溶液中是否存在Fe3+或I-，故無法證明該反應是否存在一定限度，D不符合題意；故答案為：B3.【答案】D【解析】A、化學反應有的快，有的慢，則使用化學反應速率來定量表示化學反應進行的快慢，故A正確；B、升高溫度，增大活化分子的百分含量，所以能加快化學反應速率，故B正確；C、可逆反應達到化學反應限度時為動態(tài)平衡，反應仍然繼續(xù)，不過正逆反應速率相等，故C錯誤；D、可逆反應達到化學反應限度時即平衡狀態(tài)，正逆反應速率相等，故D正確；4.【答案】C【解析】解：將0.1mol?L﹣1的FeCl3溶液與0．1mol?L﹣1的KI溶液等體積混合充分反應：2FeCl3+2KI?2FeCl2+2KCl+I2，則兩種反應物按1：1投入，又按1：1反應，所以只要能檢驗出Fe3+或者I﹣剩余，即可證明該反應存在一定的反應限度，故選：C．【分析】通過檢驗少量的反應物是否剩余來判斷KI溶液和FeCl3溶液反應是否存在一定的反應限度．5.【