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    新教材2023版高中化学专题6化学反应与能量变化第一单元化学反应速率与反应限度第3课时化学反应的限度化学平衡状态学案苏教版必修第二册
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    高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 化学反应速率与反应限度第3课时学案设计

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    这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第一单元 化学反应速率与反应限度第3课时学案设计,共14页。

    第3课时 化学反应的限度 化学平衡状态
    新课程标准
    1.通过实验认识化学反应的限度,体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。
    2.了解可逆反应的含义,知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。
    3.初步建立变化观念与平衡思想,能运用动态平衡的观点看待和分析化学变化。

    学业质量水平
    合格性要求
    1.能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中简单的化学现象。(水平1)
    2.能用一定的理论模型理解可逆反应达到化学平衡状态,通过分析推理认识化学平衡的特征。(水平2)
    等级性要求
    能描述化学平衡状态判断化学反应是否达到平衡。(水平4)

    图说考点






    基础知识——自学·思记·尝试
    [新知预习]
    一、化学反应的限度
    1.实验探究
    (1)新制氯水中存在________________的分子,存在________________和少量OH-的离子。说明氯气与水的反应不能进行到底。
    (2)醋酸是一种________酸,在0.1 mol·L-1醋酸的水溶液中,大约只有1%的醋酸分子电离,绝大多数仍以醋酸分子的形式存在。
    (3)Fe3+具有强氧化性,能将I-氧化成I2,FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式是______________________________。过量I-能否将Fe3+还原完全?
    实验操作

    实验现象
    溶液变______色
    液体分层:上层________色、下层________色
    溶液变为____色
    实验结论
    离子方程式:
    ________________________
    I2易溶于CCl4
    上层清液中含________________
    在氯气与水、FeCl3溶液与KI溶液的反应中,都没有完全进行到底,说明这些反应有一定的限度。
    2.可逆反应
    (1)概念:在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应。
    (2)特点:

    (3)表示:书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“⇌”。如Cl2和H2O反应的化学方程式为________________________________________________。醋酸的电离方程式表示为CH3COOH⇌CH3COO-+H+。


    【尝试体验】
    化学反应H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)在持续加热的条件下进行,向密闭容器中充入2 mol H2(g)和3 mol I2(g),充分反应后,该密闭容器中(  )
    A.2 mol H2(g)已耗尽
    B.3 mol I2(g)已耗尽
    C.HI(g)的物质的量等于4 mol
    D.HI(g)的物质的量小于4 mol


    二、化学平衡状态
    1.化学平衡的建立
    在高温、高压、催化剂存在下,一定量的N2和H2充入一密闭容器中发生反应:N2+3H22NH3。
    (1)分析:



    (2)图示:

    2.化学平衡的概念
    ________在一定条件下进行到一定程度时,正反应速率和逆反应速率________,反应物和生成物的浓度________的状态。
    3.化学平衡状态的特征

    4.化学平衡状态的判断
    (1)直接标志——“正逆相等”
    ①v正=v逆
    a.同一种物质的生成速率等于消耗速率;
    b.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化学计量数之比;
    c.在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。
    ②各组分的浓度保持一定
    a.各组分的浓度不随时间的改变而改变;
    b.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”
    ①反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。
    ②对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应,若体系中颜色不再改变,则反应达到平衡状态。
    ③全是气体参加的反应前后化学计量数改变的可逆反应,平均相对分子质量保持不变。
    ④对同一物质而言,断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。



    【学而思】
    1.(思维升华)如何理解“正逆反应速率相等即达到平衡状态”?


    2.对于反应A(s)⇌2B(g)+C(g),若密闭容器中气体B的体积分数不变,能否说明该反应达到平衡状态?








    [即时自测]
    1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”
    (1)CO2+H2O⇌H2CO3与H2CO3⇌CO2+H2O互为可逆反应。(  )
    (2)可逆反应中一种反应物过量时,另一反应物可完全转化。(  )
    (3)2H2+O22H2O和2H2O2H2↑+O2↑互为可逆反应。(  )
    (4)任何可逆反应都有一定的限度。(  )
    (5)化学反应达到限度时,正、逆反应速率相等。(  )
    (6)化学反应的限度与时间的长短无关。(  )
    (7)化学反应的限度是不可改变的。(  )
    (8)一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应在此条件下所能达到的最大限度。(  )
    (9)化学反应达到平衡状态时,该反应停止了。 (  )
    (10)当达到化学平衡时,反应物已完全转化为生成物。(  )
    (11)当达到平衡时,反应混合物中各成分的浓度相等。(  )
    2.高炉炼铁的反应Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,但从高炉炉顶出来的气体中含有没有利用的CO气体。开始,炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分之故,于是设法增加高炉的高度。然而,令人吃惊的是,高炉增高后,高炉尾气中的CO的比例竟然没有改变。你知道为什么吗?


    3.下列反应不属于可逆反应的是(  )
    A.二氧化硫的催化氧化
    B.氯气溶于水
    C.工业合成氨
    D.水电解生成H2和O2与H2在O2中的燃烧反应
    4.化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用,如果设法提高化学反应的限度,下面说法中错误的是(  )
    A.能够节约原料和能源
    B.能够提高产品的产量
    C.能够提高经济效益
    D.能够提高化学反应速率
    5.在一定条件下,使SO2和O2在一密闭容器中进行反应,下列说法中不正确的是(  )
    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.反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)在恒温恒容条件下进行。下列情况中,反应正向进行的是________;反应逆向进行的是________;处于平衡状态的是________;无法判断是否达到平衡的是________。
    A.单位时间内消耗2 mol N2,同时生成4 mol NH3
    B.单位时间内消耗3 mol H2,同时生成2 mol NH3
    C.单位时间内生成2 mol N2,同时生成6 mol N—H键
    D.混合气体的密度不再随时间而改变
    E.容器中气体的压强不再随时间而改变
    F.单位时间内生成2 mol NH3,同时又形成2 mol H—H键





    技能素养——合作·探究·分享
    例1 下列各组反应中,属于可逆反应的一组是(  )
    A.2H2O2H2↑+O2↑,2H2+O22H2O
    B.NH3+CO2+H2O===NH4HCO3,NH4HCO3NH3↑+H2O↑+CO2↑
    C.H2+I22HI,2HIH2+I2
    D.2Ag+Br22AgBr,2AgBr2Ag+Br2

    例2 在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2和SO3浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1。当反应达到平衡时,可能存在的数据是(  )
    A.SO2为0.4 mol·L-1、O2为0.2 mol·L-1
    B.SO2为0.25 mol·L-1
    C.SO3为0.4 mol·L-1
    D.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1

    例3 模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法,对于2HBr(g)⇌H2(g)+Br2(g)反应。下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是(  )




    关键能力 归纳提升
    一、可逆反应的特点
    1.“二同”——可逆反应中正、逆两个反应是在“同”一条件下“同时”进行的。
    反例:①2H2+O22H2O与2H2O2H2↑+O2↑;
    ②CaCO3CaO+CO2↑与。
    2.“一不完全”——可逆反应中反应物不能“完全转化”,反应物与生成物共存。
    二、极值转化法
    1.方法:先假设反应物100%转化为生成物,求出c(反应物)的最小值和c(生成物)的最大值;再假设生成物100%转化为反应物,求出c(反应物)的最大值和c(生成物)的最小值,最后讨论分析。
    2.依据:可逆反应中反应物的转化率小于100%。



    例4 如图所示为可逆反应X2+3Y2⇌2Z2在反应过程中的反应速率v(mol·L-1·min-1)随时间t(min)变化的关系曲线,下列叙述正确的是(  )
    A.t1 min时,只有正反应在进行
    B.t1 min时,反应达到平衡状态
    C.t2~t3 min,反应不再进行
    D.t2~t3 min,各物质的浓度不再发生变化

    例5 在200℃时,将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入体积为V L的密闭容器中,发生反应:I2(g)+H2(g)⇌2HI(g)。
    (1)反应刚开始时,由c(H2)=________,c(I2)=________。而c(HI)=________,所以化学反应速率________最大,而________最小(为0)。
    (2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________,c(I2)________,而c(HI)________,从而化学反应速率v(正)________,而v(逆)________。
    (3)当反应进行到v(正)与v(逆)________时,此可逆反应达到了最大限度。若保持外界条件不变时,混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度,质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率都将________。

    例6 某温度下,在2 L密闭容器中,X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时,物质的量随时间变化的关系曲线如图所示。

    (1)由图中的数据分析,该反应的化学方程式为________________________________。
    (2)5 min内用Z表示的平均反应速率为________________________________________。





    关键能力 归纳提升
    化学平衡的建立
    1.化学平衡的建立既可以从正反应开始,也可以从逆反应开始,或者从正逆反应开始,不论从哪个方向开始,物质都不能完全反应,利用极限法假设完全反应计算出相应物质浓度变化量实际值小于极限值。
    2.不论从哪个方向建立的平衡,只要起始的物质的量(浓度)相同(或相当于起始的物质的量)最终都达到同一平衡。
    3.若一反应从正反应开始
    (1)反应开始时,正反应速率最大,原因是反应物浓度最大;逆反应速率为0,原因是生成物浓度为0。
    (2)反应进行中,正反应速率逐渐减小,原因是反应物浓度逐渐减小;逆反应速率逐渐增大,原因是生成物浓度逐渐增大。
    (3)反应一段时间(t1)后,正逆反应速率相等,反应物的浓度不再改变,生成物的浓度不再改变。

    例7(1)下列方法可以说明2HI(g)H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是________(填序号)。
    ①单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI;
    ②一个H—H键断裂的同时有两个H-I键断裂;
    ③百分组成w(H2)=w(I2)时;
    ④反应速率v(H2)=v(I2)=时;
    ⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1时;
    ⑥温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化时;
    ⑦温度和体积一定时,容器内压强不再变化时;
    ⑧条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化时;
    ⑨温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化时;
    ⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化时。
    (2)在上述⑥~⑩的说法中能说明2NO2⇌N2O4达到平衡状态的是________(填序号)。

    例8 可逆反应:2NO2⇌2NO+O2在体积固定的密闭容器中进行,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
    ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
    ③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为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.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦
    C.①③④⑤ D.全部



    关键能力 归纳提升
    化学平衡状态的判断
    1.等:(1)“正逆相等”,反应速率必须一个是正反应的速率,另一个是逆反应的速率,对同一物质来说,该物质的消耗速率和生成速率相等,即可逆反应的v正=v逆,反应达平衡。
    (2)对于两种不同的物质,两物质的v(正)、v(逆)之比等于两物质的化学计量数之比时,反应达到平衡。
    正、逆反应速率的关系
    mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g)
    单位时间内消耗m mol A,同时生成m mol A,即v(正)=v(逆)
    平衡
    单位时间内消耗n mol B,同时消耗p mol C,即v(正)=v(逆)
    平衡
    v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q,v(正)不一定等于v(逆)
    不一定平衡
    单位时间内消耗n mol B,同时生成p mol C,相当于只给出v(正),v(正)不一定等于v(逆)
    不一定平衡
    2.定:“定”是指反应体系中各组分的浓度、物质的量、气体的体积、各物质的分子数、反应物的转化率和反应体系的温度不再变化时,反应达到平衡状态。
    类型
    判断依据
    是否平衡
    混合物体系中各成分的含量
    各物质的物质的量或物质的量分数一定
    平衡
    各物质的质量或质量分数一定
    平衡
    各气体的体积或体积分数一定
    平衡
    总体积、总压强、总物质的量一定
    不一定平衡

    3.特殊标志:
    (1)若m+n≠p+q,则混合气体的总物质的量、体系温度、总压强、平均摩尔质量不随时间的改变而改变,可说明反应达到了平衡状态。
    (2)反应体系中有色物质的颜色不再改变。如反应2NO2(g)⇌N2O4(g)(N2O4气体为无色,NO2气体为红棕色),在恒温恒容密闭容器中,若混合气体的颜色不再发生变化,说明反应达到了平衡状态。
    (3)若m+n=p+q,气体的总物质的量、总体积、总压强、平均摩尔质量、密度始终都不随时间的变化而变化,因此不能作为化学平衡状态的判断依据。






    课堂检测——夯实·测控·演练
    1.下列反应体系中,不属于可逆反应的是(  )
    A.Cl2溶解于水
    B.氨气溶解于水
    C.工业合成氨
    D.Na2CO3+CO2+H2O===2NaHCO3和2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
    2.假设某化学反应的反应过程如图所示,观察分析,符合图中变化的化学反应为(  )

    A.A2+3B2⇌2AB3 B.2AB2+B2⇌2AB3
    C.2A2B+5B2===4AB3 D.2AB2+B2===2AB3
    3.学完“化学反应的限度”后,放学回家的路上,小颖和小鑫同学边走路边交流,以下是二人的谈话,请指出不确切的是(  )
    A.小颖:一切化学反应都存在化学平衡
    B.小鑫:化学平衡研究的对象是可逆反应,所以你说的不对
    C.小颖:化学平衡状态时,反应没有停止
    D.小鑫:化学平衡状态时,各物质的浓度保持不变
    4.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到平衡状态的是(  )
    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)
    5.在密闭容器中,进行如下反应:X2(g)+Y2(g)⇌2Z2(g),已知X2(g)、Y2(g)、Z2(g)的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、、0.2 mol·L-1,在一定条件下,反应达到平衡时,各物质的物质的量浓度可能为(  )
    A.c(Z2)=0.4 mol·L-1
    B.c(Y2)=0.35 mol·L-1
    C.c(X2)=0.2 mol·L-1
    D.c(Y2)=0.2 mol·L-1
    6.用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)⇌Si3N4(s)+12HCl(g)。一定条件下,在密闭恒容的容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是(  )

    A.v逆(N2)=3v正(H2)
    B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)
    C.混合气体密度保持不变
    D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6
    7.在一定温度下,将2 mol SO2和1 mol O2充入体积一定的密闭容器中,发生如下反应:2SO2+O2⇌2SO3,当达到化学平衡状态时,下列说法中不正确的是(  )
    A.向容器中充入He气,压强增大,但反应速率不变
    B.混合气体的平均相对分子质量不再改变,标志该反应达到平衡状态
    C.达到化学平衡状态时,反应体系中SO2与SO3共有2 mol
    D.可以通过延长化学反应的时间来改变化学反应的限度
    8.在某一容积为5 L的密闭容器内,加入0.2 mol的CO和0.2 mol的H2O,在催化剂条件下高温加热,发生反应:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g),反应中CO2的浓度随时间变化情况如图所示:

    (1)根据图中数据,反应开始至达到平衡状态时,CO2的平均反应速率为________,反应达到平衡状态时,c(H2)=________。
    (2)判断该反应达到平衡状态的依据是________(填序号)。
    ①CO减少的反应速率和CO2减少的反应速率相等
    ②CO、H2O、CO2、H2的浓度相等
    ③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
    9.一定条件下,恒容密闭容器中发生某可逆反应,A、B、C三种气体的物质的量浓度随时间的变化如图所示。请回答下列问题:

    (1)此反应的化学方程式为____________________________________________________。
    (2)反应从开始至4 min末,用A表示的平均反应速率为____________________________。
    (3)t2________(填“大于”“等于”或“小于”)8,其原因是________________________。
    (4)某同学经分析得出如下结论,其中正确的是________(填序号)。
    ①该反应在t1时刻达到了反应限度
    ②保持条件不变,延续足够长的时间,容器中将可能不存在A物质
    ③该反应达到了反应限度后B物质的质量将保持不变
    ④改变反应条件将可能改变反应的限度




    第3课时 化学反应的限度 化学平衡状态
    基础知识
    新知预习
    一、
    1.(1)Cl2、H2O、HClO H+、Cl-、ClO-
    (2)弱 (3)2Fe3++2I-===2Fe2++I2 褐 无 紫
    红 2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2 Fe3+
    2.(3)Cl2+H2O⇌HCl+HClO
    尝试体验
    答案:D
    二、
    1.(1)=0 减小 增大 =
    2.可逆反应 相等 不再变化
    3.可逆反应 = ≠ 动态平衡 保持一定
    学而思
    1.提示:是指同一物质的生成速率和消耗速率相等。
    2.提示:否。在A的分解反应中,因反应物是固体,无论反应是否达到平衡,B的体积分数始终为,所以密闭容器中B的体积分数不变,不能说明达到平衡状态。
    即时自测
    1.解析:(1)二者是同时发生的。(2)可逆反应不能进行到底。(3)两个反应的条件不同。(8)平衡状态时正、逆反应的速率相等,反应达到最大限度。(9)可逆反应是动态平衡。
    答案:(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)√ (7)× (8)√ (9)× (10)× (11)×
    2.解析:在高炉中Fe2O3和CO反应是可逆反应,故CO不能全部转化为CO2。
    3.解析:A对,二氧化硫催化氧化生成SO3是可逆反应。
    B对,氯气溶于水,与水反应生成HCl和HClO,是可逆反应。
    C对,工业合成氨是可逆反应。
    D错,水电解生成H2和O2与H2在O2中的燃烧反应,反应条件不同,不是可逆反应。
    答案:D
    4.解析:提高化学反应的限度,可使更多的反应物转化为生成物,提高产品的产量,提高原料的利用率,但不一定提高化学反应速率。
    答案:D
    5.解析:A对,反应开始时,反应物的浓度最大,正反应速率最大,生成物的浓度为零,逆反应速率为零。
    B错,随着反应的进行,反应物的浓度降低,因为反应可逆,则未完全转化,速率不为零。
    C对,生成物的浓度增大,逆反应速率逐渐增大,最后不变,正、逆反应速率相等。
    D对,随着反应的进行,反应物的浓度减小,正反应速率逐渐减小,最后不变。
    答案:B
    6.解析:分析每个选项的v正、v逆,比较其大小,判断反应方向。A项,消耗2 mol N2,同时生成4 mol NH3,表示的是正反应,不管是否达到平衡,这个关系均成立,没有反映v正、v逆的大小;同理,B项亦如此;C项,若生成的同时形成6 mol N—H键,则v正=v逆,而生成2 mol N2的同时生成6 mol N—H键,则表明v逆>v正,反应逆向进行;D项,由ρ=,m、V均不变,故ρ总是不变,不能据此判断反应进行的方向以及是否达到平衡状态;E项,全是气体参加的可逆反应前后化学计量数之和不同,压强不变表明反应处于平衡状态;F项,若生成2 mol NH3的同时形成了3 mol H—H键,则v正=v逆,而反应只形成了2 mol H—H键,表明v正>v逆,反应正向进行。
    答案:F C E A、B、D
    技能素养
    例1 解析:条件不同,不是可逆反应,A、B、D错误;条件相同,既能向生成物方向进行,同时又能向反应物方向进行的反应,是可逆反应,C正确。答案选C。
    答案:C
    例2 解析:假设SO2、O2完全转化为SO3,则c(SO2)=c(O2)=0,c(SO3)=0.4 mol·L-1;假设SO3完全转化为SO2和O2,则c(SO2)=0.4 mol·L-1,c(O2)=0.2 mol·L-1,c(SO3)=0,而可逆反应的特点是反应不能进行到底,故A、C错误,B正确;又因为反应物SO2和生成物SO3不可能同时减小,故D错误。
    答案:B
    例3 解析:HBr、H2和Br2都是双原子分子,反应物和生成物共存,说明体系中应含有3种双原子分子。A中一种双原子分子和2种单原子分子,A错误;B中2种双原子分子,B错误;C中3种双原子分子,C正确;D中2种双原子分子和2种单原子分子,D错误。
    答案:C
    例4 解析:A项,从题图可知,t1 min时,正、逆反应同时进行,错误;B项,t2 min时,反应达到平衡状态,错误;C项,平衡状态为动态平衡,错误;D项,反应达到平衡状态后,各物质的浓度不再发生变化,正确。
    答案:D
    例5 解析:开始时,c(H2)和c(I2)为最大值,正反应速率最大,由于此时没有HI,逆反应速率最小,为0,随着反应的进行,c(H2)和c(I2)越来越小,正反应速率越来越小,逆反应速率逐渐变大,直到平衡,v(正)=v(逆)。
    答案:(1)mol·L-1 mol·L-1 0 v(正) v(逆) (2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 保持不变
    例6 解析:据图可知,X、Y是反应物,Z是生成物,三者物质的量的变化量分别是0.6 mol、0.2 mol、0.6 mol,且该反应是可逆反应,故该反应的化学方程式是3X+Y⇌3Z。5 min内Z的反应速率是0.6 mol÷2 L÷5 min=0.06 mol·L-1·min-1。
    答案:(1)3X+Y⇌3Z (2)0.06 mol·L-1·min-1
    例7 解析:观察第(1)题反应的特征可知:此反应在反应前后气体的体积不发生变化,即在反应的任何一个阶段,容器内压强不发生改变。气体的总质量不变、总的物质的量不变.因此混合气体的密度、平均相对分子质量均不发生改变。观察第(2)题反应的特征:反应前后气体体积发生改变,因此混合气体的平均相对分子质量、混合气体密度都发生改变,当反应处于平衡状态时,这些都不再改变,此时c(NO2)恒定,颜色不再变化。
    答案:(1)②⑥⑨ (2)⑥⑦⑧⑨⑩
    例8 解析:①中单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n mol NO2,知v(正)=v(逆),所以①能说明达到平衡状态;②所描述的都是指正反应方向的速率,无法判断;③无论达到平衡与否,物质的反应速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比;④有色气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡;因容器体积固定,密度是一个常数,所以⑤不能说明;该反应是一个反应前后气体体积不等的反应,容器的体积又固定,所以⑥⑦均能说明达到平衡。
    答案:A
    课堂检测
    1.答案:D
    2.答案:B
    3.解析:在一定条件下的可逆反应中,当v(正)=v(逆)时,各组分的浓度保持不变,反应达到平衡状态,但反应并未停止,是一种动态平衡。
    答案:A
    4.解析:当正反应速率等于逆反应速率时,可逆反应达到平衡状态。根据化学方程式中NH3和H2的计量关系,可以看出正反应在单位时间内有3 mol H2发生化合反应,必定同时生成2 mol NH3,故有2v正(H2)=3v正(NH3)。这时逆反应如果同时有2 mol NH3发生分解反应,NH3的物质的量就相当于没有变化,好像“表面上静止”达到平衡状态。所以当2v正(H2)=3v逆(NH3)时,NH3的正、逆反应速率相等,说明反应已达到平衡状态,C正确;不能用同一方向的速率证明反应达到平衡,A错误;B、D比值关系错误。
    答案:C
    5.答案:B
    6.答案:C
    7.解析:向容器中充入He气,压强增大,但容器的体积不变,反应物浓度不变,反应速率不变,A正确;混合气体的平均相对分子质量不再改变,标志该反应达到平衡状态,B正确;充入容器中共2 mol SO2,当达到化学平衡状态时,反应体系中SO2与SO3共有2 mol,C正确;延长化学反应的时间不能改变化学反应的限度,D错误。
    答案:D
    8.解析:(1)v(CO2)==0.003 mol·L-1·min-1、c(H2)=0.003 mol·L-1·min-1×10 min=。
    (2)CO的减少速率和CO2的减少速率相等时,说明v(正)=v(逆),反应达到平衡状态;反应物与生成物的浓度不再发生变化时,表明反应达到平衡状态。反应物与生成物的浓度相等,不能说明反应达到平衡状态。
    答案:(1)0.003 mol·L-1·min-1 0.03 mol·L-1 
    (2)①③
    9.解析:(1)由题图可知,A为反应物,B、C为生成物,由物质的量浓度变化量之比等于化学计量数之比得出各物质的化学计量数,平衡时,Δc(A)=4 mol·L-1,Δc(B)=4 mol·L-1,Δc(C)=2 mol·L-1,所以化学方程式为2A⇌2B+C。
    (2)由题图可知,反应从开始至4 min末,A的浓度减少量为2 mol·L-1,用A表示的平均反应速率v(A)===0.5 mol·L-1·min-1。
    (3)由题图可知,从4 min到t2,A的浓度又减小了2 mol·L-1,但是由于反应物浓度的减小,反应速率减小,因此所用时间大于4 min,t2大于8。
    (4)由题图可知,该反应在t2时刻达到了反应限度,故①错误;该反应为可逆反应,达到反应限度后,保持条件不变,各组分都含有,且各组分的量将保持不变,故②错误,③正确;反应限度需要外界条件的维持,改变反应条件将可能改变反应的限度,故④正确。
    答案:(1)2A⇌2B+C (2)0.5 mol·L-1·min-1
    (3)大于 随着反应物浓度的减小,反应速率减小
    (4)③④
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