2.1.2 化学反应的限度【典例导悟】【思路点拨】解答本题需要明确如下三点： （1）化学平衡状态的标志。 （2）化学反应速率和化学计量数之间的定量关系。 （3）可逆反应不可能进行到底。 【自主解答】选A、C。平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，即同一种物质的消耗速率和生成速率相等，A选项正确；在任意一个化学反应中，化学反应速率之比等于化学计量数之比，即v（NH3）v（O2）v（NO）v（H2O） 4546，所以4v正（O2）5v正（NO），v正（H2O）的数值最大，B选项错误，C选项正确；若4 mol NH3和 5 mol O2恰好完全反应则正好生成4 mol NO，但是该反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，所以无论如何控制外界条件，都不可能生成4 mol NO，D选项错误。 【思路点拨】解答本题需要注意以下三点：（1）正反应速率与逆反应速率要相等。 （2）反应混合物中各组成成分的浓度要 保持不变。 （3）反应前后气体的体积如何变化。 【自主解答】选A。 【互动探究】在上题中若混合气体的平均摩尔质量不变，则能否说明该反应一定达到平衡状态？ 【学业达标训练】【解析】选C。根据可逆反应的概念，可逆反应是在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应，分析各选项，可知A、B、D三选项所列正、逆反应条件不同，不是可逆反应。 2（2020临沂高一检测）对化学反应限度的叙述，错误的是（ ） A化学反应的限度不可改变B反应达到限度时，正逆反应速率相等 C化学反应的限度与时间的长短无关 D任何可逆反应都有一定的限度 【解析】选A。化学平衡状态是可逆反应进行的最大限度。化学平衡的建立与途径无关，即在外界条件不变的情况下，可逆反应无论是从正反应开始，还是从逆反应开始或从中间状态开始，都可以建立同一个化学平衡，在不同的过程中，所用的时间可能不同，所以化学反应的限度与时间的长短无关。外界条件改变，化学平衡可能会发生移动，即化学反应的限度发生了改变，A选项错误。 3（2020温州高一检测）在5 mL 0.1 molL-1KI溶液中滴加0.1 molL-1 FeCl3溶液56滴后，再进行下列实验，其中可证明FeCl3溶液和KI溶液的反应是可逆反应的实验是（ ） A.再滴加AgNO3溶液，观察是否有AgI沉淀产生 B.加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色 C.加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有AgCl沉淀产生 D.加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否有血红色 【解析】选D。KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为：2Fe3+ +2I- 2Fe2+ +I2，根据题目条件可知KI溶液过量，则Fe3+ 应完全反应，所以要证明该反应为可逆反应，只需证明有Fe3+ 存在即可，可以用KSCN溶液检验。 4哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，在一定条件下使该反应发生，有关说法正确的是（ ） A达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3 B达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等 C达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化 D达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零 5可逆反应：2SO2（g）+O2（g） 2SO3（g）（正反应是放热反应），正反应速率分别用v(SO2)、v(O2)、v(SO3)表示，逆反应速率分别用v(SO2)、v(O2)、v(SO3)表示（单位均为molL1min1）。当反应达到平衡时，正确的关系是（ ） Av(SO3)v(SO3) Bv(SO2)v(O2）v(SO3) Cv(O2)2v(SO3) Dv(SO2)v(O2)v(SO3) 【解析】选A。当反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，即同一种物质的生成速率与分解速率相等。用不同物质表示的反应速率，必须用“化学反应速率之比等于化学计量数之比”换算成同一种物质的反应速率，才能比较。 6在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X气体和 2 mol Y 气体，发生如下反应：X（g）+2Y（g） 2Z（g），此反应达到平衡的标志是（ ） A容器内压强不随时间变化 Bv正（X）v逆（Z） C容器内X、Y、Z的浓度之比为l22 D单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z 【解析】选A。由于该反应正反应是恒温恒容下气体物质的量减小的可逆反应，压强不随时间变化，表明反应达到了平衡，A项正确；B项可转换为v正（X）2v逆（X），即正反应速率大于逆反应速率，未达平衡；当有0.5 mol X和1 mol Y反应生成1 mol Z时，X、Y、Z的浓度之比就为122，故C项并不能表明反应达到了平衡状态；D项也不符合题意，因为无论是否达到平衡，上述反应在任何时候，消耗0.1 mol X同时一定生成0.2 mol Z。 7将等物质的量的N2、H2充入一定体积的密闭容器中，使其气体的压强为3104 Pa，当反应达到平衡时若H2的转化率为20%，而且温度不变，则容器内混合气的压强是（ ） A2.4104 Pa B2.6104 Pa C2.8104 Pa D3.2104 Pa 82 mol H2和3 mol I2蒸气在持续加热的条件下使它们充分反应，反应后HI的物质的量是（ ） A4 mol B小于4 mol C6 mol D大于6 mol 9（2020宁波高一检测）某温度时，在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。由图中数据分析： （1）该反应的化学方程式_； （2）反应开始至2 min末，X的反应速率为_ molL-1min-1； （3）3 min后图中曲线所表示的含义是_。 10（2020常州高一检测）往容积为10 L的密闭容器内通入40 mol N2和120 mol H2，在一定条件下进行反应，经2s后达到平衡状态，平衡时c（N2）为2 mol/L。 （1）用H2的浓度变化表示2 s内的平均速率v（H2）_。 （2）氮气的转化率是_ 。 （3）平衡时混合气体中氨的体积分数是_ 。 （4）容器内反应前后压强比是_ 。 【解析】根据起始的浓度和平衡时N2的浓度可以列如下表的转化关系： 答案：（1）3 mol/（Ls） （2）50 （3）33.3 （4）43 【素能综合检测】一、选择题（本题包括5个小题，每小题4分，共20分） 1.在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图，下列表述中正确的是（ ） A反应的化学方程式为：2M N Bt2时，正逆反应速率相等，达到平衡 Ct3时，正反应速率大于逆反应速率 Dt1时，N浓度是M浓度的2倍 【解析】选A。升温，无论是正反应，还是逆反应，速率均加快，A项错；催化剂可以加快化学反应速率，B项正确；达平衡后，各组分的速率保持不变，C项正确；由于CO和CO2的化学计量数相等，故当两者同时消耗的量相等时，反应即达平衡，D项正确。 【解析】选B。首先根据图示及选项可以判断出该反应中只有两种元素参加反应，小黑球表示B原子，大白球表示A原子，所以反应物是B2和AB2，生成物是AB3，再结合反应后B2和AB2都有剩余，说明该反应为可逆反应，写出方程式配平即得B选项正确。 【解析】选A。平衡的标志是各组分的百分含量保持不变或任一物质的正、逆反应速率相等。颜色不再加深，则NO2的浓度不变；反应向正反应方向进行时，N2O4的消耗速率与NO2的生成速率之比为12；气体质量守恒，烧瓶内气体的质量不论是否达到平衡，都不会变化；烧瓶内气体的压强与气体的总物质的量有关，只有平衡时，气体的总物质的量不变，压强才不变；密度等于质量除以体积，烧瓶内气体的总质量始终不变，烧瓶气体的体积也始终不变，所以烧瓶内气体的密度始终不变；气体平均相对分子质量等于气体总质量除以气体的总物质的量，气体质量始终不变，只有气体的总物质的量不变，平均相对分子质量才不再变化。 答案:（1）2 （2）A、C （3）混合溶液的颜色不再发生变化 7.（9分）在80 时，将0.20 mol的四氧化二氮气体充入1 L已抽空的固定容积的密闭容器中，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据： 根据本题内容和表格中提供的数据填空（c1、c2、c3、A、B表示相应的浓度），请回答下列各小题： （1）该反应的化学方程式为_； 表中c2_c3_A（填“”、“”或“”）。 （2）20 s时，N2O4的浓度c1_molL1，在020 s内N2O4的平均反应速率为_。 实验探究 8（12分）甲、乙两个研究小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度，在一定条件下会达到“平衡状态”。 （）甲组：取5 mL 0.1 mol/L的KI溶液于试管中，滴加0.1 mol/L的FeCl3溶液2 mL，发生如下反应：2I+2Fe3+ =2Fe2+ +I2。为了证明该反应具有一定的限度，他们设计了如下实验：取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量的黄色沉淀（AgI）生成，证明反应物没有反应完全；再取少量反应液，加入少量CCl4，振荡，发现CCl4层显浅紫色，证明萃取到了I2，即有I2生成。 结合的结论，他们得出该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。 （1）指导老师指出他们上述实验中不合理，你认为是 _， 改进的方法是_ 。 （2）有人认为步骤适合检验生成I2较多的情况，还有一种简单的方法可以灵敏地检验是否生成了I2，这种方法是 _ _ 。 （）乙组：取4 mL 1 mol/L的CaCl2溶液于试管中，发现滴入1 mol/L的Na2SO4溶液6 mL后已经观察不到有白色沉淀产生了，发生的反应是：Na2SO4+CaCl2=CaSO4+ 2NaCl。请设计一个简单的实验，确证上述反应具有可逆性和反应限度，简要列出实验步骤和结论： _。 【解析】要探究化学反应的可逆性，可以在某一反应物相对过量的前提条件下，检验另一种反应物和某种生成物都存在，从而证明化学反应没有彻底进行，即化学反应有一定的可逆性和反应限度。 （）甲组：为了证明2I+2Fe3+ =2Fe2+ +I2具有一定的可逆性和反应限度，则应该检验反应体系中存在I、Fe3+ 、Fe2+ 和I2四种微粒。从反应物的量的角度考虑，I相对