第10讲 化学反应的限度和化学反应条件的控制-2022-2023学年高一化学精讲精练（人教版2019必修第二册）（原卷版）

化学反应的限度和化学反应条件的控制考点精讲一、化学反应的限度1．可逆反应（1）概念：在同一条件下方向和方向均能进行的化学反应。（2）特点：①反应不能进行；②在一定条件下与同时存在；③正、逆反应方向进行。2．化学平衡（1）化学平衡的建立①浓度对速率的影响的角度：在一定条件下，向反应容器中加入N2和H2，发生反应：N2＋3H22NH3。浓度速率变化v正、v逆关系开始反应物浓度v正v正＞v逆生成物浓度v逆变化反应物浓度v正v正＞v逆生成物浓度v逆平衡反应物浓度v正v正＝v逆≠0生成物浓度v逆②利用速率—时间(vt)图像分析：（2）化学平衡状态的概念： 在一定条件下，当反应进行到一定程度时，与相等，反应物的和生成物的都不再改变，达到一种表面静止的状态，称之为状态。（3）化学反应的限度是指可逆反应在一定条件下所能达到或完成的程度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大。（4）转化率＝×100%。（5）影响因素：改变反应条件，可以在一定程度上改变该反应的化学状态。3．化学反应的限度（1）化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的，任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。（2）不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度不同；相同条件下，不同反应的化学反应限度也不同。（3）化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大。二、化学反应条件的控制1．化学反应条件的控制（1）目的：促进的化学反应，抑制的化学反应。（2）基本措施①改变化学反应速率：改变反应体系的、物质的、气体的、固体的以及催化剂的合理使用等。②改变可逆反应进行的限度：改变体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。（3）考虑因素：控制反应条件的成本和实际可能性。2．提高煤的燃烧效率（1）煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉目的是增大与空气中O2的，煤粉燃烧，反应速率快；通入适当过量的空气可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量；若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。（2）选择保温隔热且耐热的炉灶材料的主要目的是热量散失。（3）充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过装置，供其他方面使用。3．化学平衡状态的特征——“五字诀” 4．化学平衡状态的判定（1）正、逆反应速率相等：＝（2）各组分的浓度保持一定（3）间接标志——“变量不变”考点1：化学反应的限度【例1】（化学反应的限度的理解）下列关于化学反应限度的说法中正确的是(　　)A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等且等于零C．平衡状态时，各物质的浓度保持相等D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变【例2】（可逆反应）下列各组反应中，不属于可逆反应的是(　　)A．N2＋3H22NH3和2NH3N2＋3H2B．H2＋I22HI和2HIH2＋I2C．2H2＋O22H2O和2H2O2H2↑＋O2↑D．2SO2＋O22SO3和2SO32SO2＋O2【例3】（平衡状态的特征）某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是(　　)①正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等②反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同③混合物的组成比例不会随时间而改变A．①　　　　　　　　B．①③C．②D．①②③化学平衡状态的判断依据直接判断依据v(正)＝v(逆)同一物质生成速率等于消耗速率不同物质化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即一正一逆与化学计量数成比例)如对于反应：aA＋bB===mC中当bv(A)正 ＝av(B)逆时反应平衡间接判断依据各物质的某些物理量保持不变各组分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数保持不变【注意】化学反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不要理解为浓度相等，也不要理解为浓度之比等于化学计量数之比。1．下列反应属于可逆反应的是（）A．Na溶于水的反应B．NH3溶于水的反应C．可充电电池的反应，如H2O＋Zn＋Ag2OZn(OH)2＋2AgD．电解水生成H2和O2，点燃H2和O2的混合物生成水2．在下列反应CO+H2O⇌CO2+H2中，加入C18O后，则18O存在于（）A．只存在于CO和CO2中B．存在于CO、H2O、CO2中C．只存在于CO中D．存在于CO、H2O、CO2、H2中3．下列反应属于可逆反应的是（）A．二氧化碳与水反应B．铜与浓硫酸反应C．盐酸与氢氧化钠反应D．氢气在氯气中燃烧4．下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)2P(g)达到平衡时的说法正确的是(　　)A．M、N全部变成了PB．反应已经停止C．反应混合物中各组分的浓度不再改变D．v(M)∶v(N)＝2∶15．在恒温恒容条件下可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列能够说明反应已经达到平衡状态的是(　　)A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2B．氨气的百分含量不再变化C．断开1个N≡N键的同时有6个N—H键生成D．混合气体的质量不随时间的变化而变化考点2：化学反应条件的控制【例4】（提高燃料的燃烧效率的措施）下列措施可以提高燃料燃烧效率的是(　　) ①提高燃料的着火点　②降低燃料的着火点　③将固体燃料粉碎　④将液体燃料雾化　⑤将煤气化处理　⑥通入足量的空气A．①③④⑤　　　　　　B．②③⑤⑥C．③④⑤⑥D．①②③④【例5】下列有关合成氨条件的选择和解释不合理的是(　　)A．使用催化剂，可加快N2和H2合成氨的速率B．高压比常压条件更有利于合成氨C．采用500℃左右主要考虑反应速率问题D．采用高温高压合成氨有利于提高反应速率和平衡产率1．合理选择的化学反应条件的角度（1）化学反应速率问题。（2）化学反应限度问题。（3）生产设备的耐高温、抗高压性，生产投入的成本问题等。2．提高燃料的燃烧效率的措施（1）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量。（2）尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。1．能使煤炭燃烧更充分，且使热能利用率提高的最有效措施是(　　)A．多加煤以使炉火更旺B．把煤炭做成大煤球C．把煤中掺和一些黄泥做成蜂窝煤D．把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧2．我国锅炉燃烧采用沸腾炉的逐渐增多，采用沸腾炉的好处在于(　　)①增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源②减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成　③提高煤炭的热效率并减少CO的排放　④使燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率A．①②　　B．③④　　　C．①③　　D．②④3．对于工业合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列说法错误的是(　　)A．使用合适的催化剂可以加快反应速率B．升高温度可以加快反应速率C．增大N2浓度可以使H2转化率达到100%D．增大N2浓度可以加快反应速率考点3：化学平衡状态的判断 【例6】一定条件下，NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体。将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应，下列不能说明反应达到平衡状态的是（）A．混合气体颜色保持不变B．体系的平均相对分子质量保持不变C．NO2和SO2的体积比保持不变D．每消耗1molSO2的同时生成1molNO2【例7】一定温度下，在恒容的密闭容器中。该反应A(g)+3B(g)=2C(g)达到平衡状态的标志有（）①B的生成速率与C的消耗速率之比为3：2②容器中的压强不再发生变化③容器内混合气体的密度不变化④混合气体的平均相对分子质量不变⑤C的物质的量浓度不再变化⑥密闭容器中n(A)：n(B)：n(C)=1：3：2A．①④⑤B．②③⑤C．②④⑥D．②④⑤判断可逆反应达到平衡状态的标志1．直接标志（1）v(正)＝v(逆)≠0(化学平衡的本质)①同一种物质的生成速率等于消耗速率。②在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于相应物质的化学计量数之比。③化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于相应物质的化学计量数之比。（2）各组分的浓度保持一定(化学平衡的特征)①各组分的浓度不随时间的改变而改变。②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。2．间接标志——“变量不变即平衡”（1）反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于有气体参与且反应前后气体的体积不等的可逆反应)。（2）混合气体的密度不随时间的改变而变化(适用于①恒压且反应前后气体的体积不等的可逆反应；②恒容且有固体、液体参与或生成的可逆反应)。（3）对于反应混合物中存在有颜色物质的可逆反应，若体系的颜色不再改变，则反应达到平衡状态。（4）体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。1．一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的可逆反应，下列能说明反应达到平衡状态的是(　　)A．体系压强保持不变B．混合气体颜色保持不变C．SO3和NO的体积比保持不变D．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2 2．一定温度下在一定体积的密闭容器中，下列叙述不能作为可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡状态标志的是(　　)①C的生成速率与C的消耗速率相等　②单位时间内生成amolA，同时生成3amolB　③A、B、C的浓度不再变化　④C的物质的量不再变化　⑤混合气体的总压强不再变化　⑥混合气体的总物质的量不再变化　⑦单位时间消耗amolA，同时生成3amolB　⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2A．②⑧B．④⑦C．①③D．⑤⑥3．在两个恒温、恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：(甲)2X(g)Y(g)(乙)A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)，当下列物理量不再发生变化时，其中能表明(甲)、(乙)均达到化学平衡状态的有(　　)①混合气体的密度②反应容器中生成物的百分含量③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于化学计量数之比④混合气体的压强⑤混合气体的平均相对分子质量⑥混合气体的总物质的量A．①②③⑤　　　　　　　B．①③⑤⑥C．②③⑤D．②③④4．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s)⇌2NH3(g)+CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡的是（）①v(NH3)正=2v(CO2)逆②密闭容器中总压强不变③密闭容器中混合气体的密度不变④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变⑥密闭容器中CO2的体积分数不变⑦混合气体总质量不变A．①②⑤⑦B．①②③⑤⑦C．①②③⑤⑥D．全部5．已知可逆反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。（1）若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件的改变对其反应速率无影响的是________(填字母，下同)。A．保持体积不变，增加CO的物质的量B．将容器的体积缩小一半C．保持压强不变，充入N2使容器体积增大D．保持体积不变，充入N2使体系压强增大（2）若反应在一容积恒定的密闭容器内进行，能判断该反应一定达到化学平衡状态的是________。①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化②v正(H2O)＝v逆(H2)　③容器内气体的密度不随时间而变化　④容器内气体总质量不随时间而变化　⑤消耗nmolH2的同时消耗nmolCOA．①②③B．①②③④ C．②D．①④⑤考点4：有关化学平衡的简单计算【例8】在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于(　　)A．5%　　　　　　　　B．10%C．15%D．20%【例9】X、Y、Z为三种气体，把amolX和bmolY充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y===2Z。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)n(Z)，则Y的转化率为(　　)A.×100%B.×100%C.×100%D.×100%解答有关化学平衡计算题的方法1．思维模型一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程式求解。如：　　　　mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)起始量/mol　　a　　　b　　　　0　　　0转化量/mol　　mx　　nx　　　px　　qx平衡量/mol　a－mx　b－nx　　　px　　qx2．计算类型（1）关于反应物转化率的计算A的转化率＝×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)。（2）关于某组分的体积分数的计算A的体积分数＝×100%。3．注意事项（1）转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。（2）这里a、b可指物质的量、浓度、体积等。（3）对反应物：平衡时的量＝起始的量－转化的量；对生成物：平衡时的量＝起始的量＋转化的量。 1．一定条件下，对于反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)。达平衡时，X、Y、Z浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1和0.08mol·L－1，则下列判断不合理的是(　　)①c1∶c2＝1∶3　②平衡时，Y和Z的生成速率之比2∶3③X和Y的转化率不相等　④c1的取值范围为0＜c1＜0.14mol·L－1A．①②　　　　　　　B．③④C．①④D．②③2．如图表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间变化的情况，t是到达平衡状态的时间。试回答：（1）该反应的反应物是___。（2）该反应的化学反应方程式为____。（3）若达到平衡状态的时间是2min，A物质的平均反应速率为___。（4）假设该反应在体积固定的密闭容器中进行，下列能做为判断该反应达到化学平衡状态的标志的是___。A．每有3molA消耗，就会有3molC消耗B．B的体积分数保持不变C．气体的密度保持不变D．B和C的浓度之比1：3（5）达到平衡时，A的体积分数是___。 1．下列关于化学反应限度的说法正确的是(　　)A．当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达到的限度B．可以通过延长化学反应时间改变化学反应限度C．平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度不再改变D．化学反应的限度不可以通过改变条件而发生改变2．下列各组两个反应互为可逆反应的是(　　)①H2＋Cl22HCl与2HClH2↑＋Cl2↑②H2SO4(浓)＋2HBr===2H2O＋Br2＋SO2↑与Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4③2NO2===N2O4与N2O4===2NO2④CO2＋H2O===H2CO3与H2CO3===H2O＋CO2↑A．①②　　　　　　　　B．②③C．③④D．①④3．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．仅①③　　　　　B．仅①②③C．仅①③④D．全部4．下列说法正确的是(　　)A．密闭容器中充入1molN2和3molH2可生成2molNH3B．一定条件下，可逆反应达到平衡状态，该反应就达到了这一条件下的最大限度C．对于任何反应增大压强，化学反应速率均增大D．化学平衡是一种动态平衡，条件改变，原平衡状态不会被破坏5．在一定条件下，使NO和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法不正确的是(　　)A．反应开始时，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，最后为零C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变 6．一定温度下，关于可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反应放热)的下列叙述，不能说明反应已达到平衡状态的是(　　)A．恒容容器内混合气体的密度不再变化B．NH3的生成速率与H2的生成速率之比为2∶3C．恒压容器内混合气体的总物质的量不再变化D．单位时间内断裂amolN≡N键，同时断裂6amolN—H键7．天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为：CH4＋2O2CO2＋2H2O，C3H8＋5O23CO2＋4H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改用液化石油气，应采用的正确措施是(　　)A．减少空气进入量，增大石油气进入量B．增大空气进入量，减少石油气进入量C．减少空气进入量，减少石油气进入量D．增大空气进入量，增大石油气进入量8．如图是可逆反应：X2＋3Y22Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是(　　)A．t2～t3时，各物质的浓度不再发生变化B．t2时，反应未达到限度C．t2～t3时，反应已停止进行D．t1时，反应只向正反应方向进行9．一定温度下，下列叙述不能作为可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡状态的标志的是(　　)①C的生成速率与C的消耗速率相等　②单位时间内生成amolA，同时生成3amolB　③A、B、C的浓度不再变化　④C的物质的量不再变化　⑤混合气体的总压强不再变化　⑥混合气体的总物质的量不再变化　⑦单位时间内消耗amolA，同时生成3amolB　⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2A．②⑧B．④⑦C．①③D．⑤⑥10．在某一容积为5L的密闭容器内，加入0.2mol的CO和0.2mol的H2O(g)，在催化剂存在的条件下高温加热，发生反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，反应放出热量。反应中CO2的浓度随时间变化的情况如图所示。 （1）根据图中数据，从反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为______；反应平衡时c(H2)＝___________________________________________________________________。（2）判断该反应达到平衡的依据是________(填标号)。A．CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等B．CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等C．CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化D．正、逆反应速率都为零11．在2L容器中有3种物质进行反应，X、Y、Z的物质的量随时间的变化曲线如图。反应在t时刻达到平衡，如图所示：（1）该反应的化学方程式是_________________________________________________。（2）反应起始至t，Y的平均反应速率是________。（3）关于该反应的说法正确的是________(填标号)。A．到达t时刻该反应已停止B．在t时刻之前X的消耗速率大于它的生成速率C．在t时刻正反应速率等于逆反应速率D．在t时刻达到平衡是因为此时反应物总物质的量与生成物总物质的量相等12．常温下，将amolN2与bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。（1）若反应进行到某时刻t时，nt(N2)＝13mol，nt(NH3)＝6mol，则a的值为____________。（2）反应达平衡时，混合气体的体积为716.8L(标准状况下)，其中NH3的体积分数为25%，计算平衡时NH3的物质的量为__________________。（3）原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比为________(写最简整数比，下同)。（4）原气体中a∶b＝_____________________。（5）达到平衡时混合气体中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝_____________________。13．t1℃时，将2molSO2和1molO2通入体积为2L的恒温恒容密闭容器中，发生反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，2min时反应达到化学平衡，此时测得反应物O2还剩余0.8mol，请填写下列空白：（1）从反应开始到达化学平衡，生成SO3的平均反应速率为____________；平衡时SO2 转化率为________。（2）下列叙述能证明该反应已达到化学平衡状态的是________(填标号)。A．容器内压强不再发生变化B．SO2的体积分数不再发生变化C．容器内气体原子总数不再发生变化D．相同时间内消耗2nmolSO2的同时消耗nmolO2E．相同时间内消耗2nmolSO2的同时生成nmolO2（3）t2℃时，若将物质的量之比n(SO2)∶n(O2)＝1∶1的混合气体通入一个恒温恒压的密闭容器中，反应达到平衡时，混合气体体积减少了20%。SO2的转化率为________。14．在2L密闭容器中，800℃时反应2NO＋O22NO2体系中，n(NO)随时间的变化如下表：时间(s)012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007（1）如图表示各物质浓度的变化曲线，A点处，v(正)________v(逆)，A点正反应速率________B点正反应速率。(用“大于”“小于”或“等于”填空)（2）图中表示O2变化的曲线是________。用NO2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝________________________________________________________________________。（3）能说明该反应已经达到平衡状态的是________。A．容器内压强保持不变　　B．v(NO)＝2v(O2)C．容器内的密度保持不变D．v逆(NO2)＝2v正(O2)（4）能使该反应的反应速率增大的是________。A．适当升高温度B．及时分离出NO2气体C．增大O2的浓度D．选择高效的催化剂