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【26版高中化学步步高人教版必修二学习笔记第六章第二节第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制

2026-02-09 13:15:33

第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制

[核心素养发展目标]　1.了解可逆反应及其特点。2.理解化学平衡状态的特征及标志，知道改变条件化学平衡会发生改变。3.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。

一、化学反应的限度

1.可逆反应

思考1　以下几个反应是不是可逆反应？(填“√”或“×”)

①N₂+3H₂₃(　√　)

②NH₃+H₂ONH₃·H₂O(　√　)

③Cd+2NiO(OH)+2H₂OCd(OH)₂+2Ni(OH)₂(　×　)

④2H₂O2H₂↑+O₂↑(　×　)

可逆反应的特征

2.化学平衡状态的建立

用速率变化图像表示化学平衡状态的建立

3.化学平衡状态

(1)化学平衡状态的概念

如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。

(2)化学平衡状态的特征

思考2　一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应：N₂(g)+3H₂(g)₃(g)。下列哪些情况能说明正反应速率和逆反应速率相等，反应达到了平衡状态。

①生成2molNH₃的同时消耗1molN₂

②v(N₂)∶v(H₂)∶v(NH₃)=1∶3∶2

③2v_正(H₂)=3v_正(NH₃)

④1个N≡N断裂的同时，有6个N—H断裂

⑤H₂的百分含量保持不变

⑥NH₃的体积分数保持不变

提示④⑤⑥

4.化学反应的限度

(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。

(2)对化学反应限度的理解

①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下转化为生成物的最大转化率。

②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。

1.判断正误

(1)1 mol N₂和3 mol H₂在一定条件下可完全生成2 mol NH₃(　　)

(2)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等(　　)

(3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等(　　)

(4)化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止(　　)

(5)一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率(　　)

答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×

2.下列对于化学反应的限度的叙述错误的是(　　)

A.任何可逆反应都有一定的限度

B.有一定限度的化学反应，都是可逆反应

C.化学反应的限度与时间的长短无关

D.同一可逆反应在不同条件下(如温度、浓度等)，其反应的限度相同

答案　D

解析任何可逆反应都有一定的限度，反之，有一定限度的化学反应都是可逆反应，对同一可逆反应，当外界条件不变时，反应的限度与时间长短无关。

3.(2024·合肥高一期中)在一定条件下，对于密闭容器中进行的反应：2SO₂(g)+O₂(g)2SO₃(g)，下列说法能充分说明该反应已达到化学平衡状态的是(　　)

A.SO₂、O₂、SO₃在容器中共存

B.SO₂、O₂、SO₃的浓度均不再改变

C.SO₂、O₂、SO₃浓度比为2∶1∶2

D.正、逆反应速率相等且均等于零

答案　B

解析　SO₂、O₂、SO₃的浓度均不再变化，说明反应达平衡状态，B正确；SO₂、O₂、SO₃的浓度比是否为2∶1∶2和是否达到平衡没有必然联系，C错误；化学平衡是动态平衡，平衡时速率不为0，D错误。

化学平衡状态的判断依据

二、化学反应条件的控制

1.化学反应条件控制的目的

(1)促进有利的化学反应：提高反应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率。

(2)抑制有害的化学反应：降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生。

2.化工生产中反应条件的调控

(1)考虑因素

化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。

(2)实例——合成氨生产条件的选择

思考为实现“碳达峰”“碳中和”的目标，提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一。试回答下列问题。

(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么？

提示将煤块粉碎成煤粉的目的是增大其与空气中O₂的接触面积，提高反应速率，使煤粉燃烧更充分；通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，生成CO₂放出能量，若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量少，且造成污染。

(2)煤燃烧时，选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？

提示减少热量损失，提高煤燃烧的效率。

(3)煤燃烧后的废气中的热量，采取什么措施可充分利用？

提示可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面使用。

1.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通入适当过量的空气

A.①③④⑤B.②③⑤⑥

C.③④⑤⑥D.①②③④

答案　C

解析燃料的着火点不可改变且与燃烧效率无关。

2.下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是(填序号)。

(1)步骤①中“净化”可以防止杂质与催化剂作用，降低其活性

(2)步骤②中“加压”可以加快反应速率

(3)步骤②采用的压强是2×10⁷ Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大

(4)步骤③选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件

(5)目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右

(6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本

答案　(1)(2)(4)(6)

1.(2023·黑龙江牡丹江一中高一期中)硫酸是一种重要的化工产品，目前的重要生产方法是“接触法”，反应原理为2SO₂+O₂₃，已知该反应为放热反应。下列说法正确的是(　　)

A.只要选择适宜的条件，SO₂和O₂就能全部转化为SO₃

B.达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为零

C.由反应可知，2 mol SO₂的能量大于2 mol SO₃的能量

D.工业上在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题

答案　D

解析因为2SO₂+O₂₃为可逆反应，所以尽管选择适宜的条件，SO₂和O₂也不能全部转化为SO₃，故A错误；达到平衡后，反应没有停止，只是正、逆反应速率相等但并不为零，故B错误；因为2SO₂+O₂₃为放热反应，由反应可知，2molSO₂和1molO₂的总能量大于2molSO₃的总能量，故C错误；工业上在利用上述反应生产三氧化硫时，为了提高产率和效率，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题，故D正确。