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学而优教有方
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第3讲化学反应的限度化学平衡状态
【学习目标】
1.认识可逆反应的特征。
2.初步建立变化观念与平衡思想。
3.能用动态平衡的观点看待和分析化学变化。
【基础知识】
一、可逆反应和化学反应的限度
1.可逆反应
(1)概念:
在同一条件下,既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的化学反应。
(2)特征:
在一定条件下,可逆反应有以下特征:
①正反应和逆反应同时进行。
②反应物和生成物同时存在。
③反应没有完全进行到底。
(3)表示:
在可逆反应的化学方程式中,用“”号代替“===”号。
2.化学反应的限度
根据可逆反应的特征,可知可逆反应有一定的限度。
(1)说明Cl2和H2O的反应是可逆反应的证据是:氯水既含有Cl2、H2O、HClO分子,也含有H+、Cl-、ClO-等离子。化学方程式为Cl2+H2OHCl+HClO。
(2)化学反应限度的实验探究
少量FeCl3溶液和过量KI溶液反应,从反应后的溶液中分离出I2的实验操作是向反应后的溶液中加入苯,振荡、静置,实验现象是溶液分为两层,上层为紫红色。检验反应后的溶液中仍然存在Fe3+的操作和现象是取下层液体,滴加KSCN溶液,溶液变为红色。
二、化学平衡状态
1.化学平衡的建立
对于可逆反应2SO2+O22SO3,在一定温度下,将2molSO2(g)和1molO2(g)通入一定体积的密闭容器中。
其化学反应速率与时间关系如图所示。分析回答下列问题:
(1)反应开始时:v正最大,v逆为0,原因是反应物浓度最大,生成物浓度为0。
(2)反应进行中,v正逐渐减小,v逆逐渐增大,原因是反应物浓度逐渐减小,生成物浓度逐渐增大。
(3)反应一段时间(t1)后,v正=v逆,反应物和生成物的浓度不再发生变化。
2.化学平衡状态
(1)概念:
在一定条件下,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,反应物和生成物的浓度不再发生变化,这种状态称为化学平衡状态。
(2)特征:
①逆:只有可逆反应才能在一定条件下建立化学平衡状态。
②等:反应达到平衡时,v正=v逆。
③动:化学平衡状态是一种动态平衡。达到平衡状态时,正反应和逆反应都依然在进行。
④定:达到平衡状态时,反应混合物的组成保持不变。
⑤变:当反应条件发生改变时,原有的平衡状态打破,一段时间后反应会达到新的平衡状态。
【考点剖析】
考点一:可逆反应
1.可逆反应的特点
(1)正反应和逆反应发生的条件相同。若正向进行和逆向进行的反应所需要的条件不同,不能称为可逆反应。
(2)正、逆反应同时存在,同时进行。
(3)反应不能进行彻底,反应物和生成物共存。
(4)能量转化互逆。若正反应吸收能量,则逆反应释放能量。
2.化学反应的限度的实验探究
(1)实验原理:
根据可逆反应的特征,要验证一个化学反应的限度,必须检验反应体系中既存在反应物,又存在生成物。
(2)实验方法:
需要分别检验反应物和生成物,其中被检验的反应物必须是少量的。
如在探究FeCl3与KI反应的实验中,用少量FeCl3溶液和过量KI溶液反应,在分离出I2后,再检验反应体系中是否有Fe3+存在。
【例1】在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、SO3的浓度分别为0.2mol·L-1、0.1mol·L-1、0.2mol·L-1。当反应达到平衡时,可能存在的数据是()
A.SO2为0.4mol·L-1,O2为0.2mol·L-1
B.SO2为0.25mol·L-1
C.SO2、SO3均为0.15mol·L-1
D.SO3为0.4mol·L-1
答案:B
解析:解答可逆反应的问题时,要特别注意反应物不可能完全转化为产物,产物也不可能完全转化为反应物;另外从量上来讲,元素的原子不可能凭空增加或减少。总之要理解好“可逆”和“守恒”这两个词的含义。A项数据表明,0.2mol·L-1的SO3完全转化生成了SO2和O2,即平衡时SO3的浓度为0,这是不可能的;B项说明在题给浓度的基础上又有0.05mol·L-1的SO3分解生成0.025mol·L-1的O2和0.05mol·L-1的SO2,这是可能的;C项数据表明SO2、SO3的浓度都在原有的基础上减少了0.05mol·L-1,这也是不可能的;D项数据说明SO2完全转化生成了SO3,即平衡时SO2和O2的浓度都是0,这也是不可能的。
考点二:化学平衡状态的判断方法
可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征:①v正=v逆;②混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量外其他在反应过程中变化的量,达到平衡后均不再发生变化。
以上两个特征可作为判断可逆反应达平衡的标
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