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第六章　化学反应与能量
第二节　化学反应的速率与限度
第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制
学习目标：1.认识可逆反应，了解化学平衡的含义。2.会判断化学平衡状态。3.了解 控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
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研习任务一　化学反应的限度
教材　认知
[思考1]　向2 mL 0.01 mol·L－1 KI溶液中逐滴加入1 mL 0.01 mol·L－1 FeCl3溶液，然 后加入0.1 mol·L－1 KSCN溶液，观察现象，说明什么问题？
提示：加入KSCN溶液后，溶液变为红色，说明溶液中仍然存在Fe3＋；在I－过量的情 况下，Fe3＋仍然没完全反应，说明该化学反应不能进行到底，存在一定的限度。
正反应方向　
逆反应方
向　
[思考2]　（1）以下几个反应是不是可逆反应？（填“√”或“ ”）
④2H2O 2H2↑＋O2↑。（　　）
提示：（1）①√　②√　③ 　④
提示：（2）14CO2、14C、14CO
2. 化学平衡状态
（1）建立过程：在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入恒容的密闭容器中。 反应过程如下：
以上过程可用下图表示：
相等　
均保持不变　
（3）特征
3. 化学平衡状态的判断
（1）直接标志
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，平衡出现
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。
（3）反应类型分析（如下表所示）
化学反应 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
化学反应 是否平衡
正、逆反应
速率之间
的关系 单位时间内消耗了m mol A，同时也生成了m mol A 平衡
单位时间内消耗了n mol B，同时也消耗了p mol C 平衡
v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶p∶q 不一定
平衡
单位时间内生成了n mol B，同时也消耗了q mol D 不一定
平衡
压强 其他条件一定、总压强一定，且m＋n≠p＋q 平衡
其他条件一定、总压强一定，且m＋n＝p＋q 不一定
平衡
化学反应 是否平 衡
混合气体
的平均相
对分子质量 平均相对分子质量一定，且m＋n≠p＋q 平衡
平均相对分子质量一定，且m＋n＝p＋q 不一定
平衡
温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡
气体的
密度 密度一定 不一定
平衡
颜色 反应体系内有色物质的颜色稳定不变 平衡
最大程度　
转化率　
限度　
平衡　
应用　体验
1. 微判断
（3）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。
（4）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。

√



A. 只有氧气
B. 只有三氧化硫
C. 只有氧气、三氧化硫
D. 氧气、二氧化硫、三氧化硫
D　
①v正（SO2）＝2v逆（O2）
②v（SO2）＝v（SO3）
③单位时间内消耗a mol SO2的同时生成a mol SO3
④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2
⑤混合气体的总的物质的量不再改变
⑥混合气体的压强不再改变
⑦混合气体的密度不再改变
⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变
①⑤
⑥⑧　
归纳总结
化学平衡状态的判断依据
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研习任务二　化学反应条件的控制
教材　认知
1. 化学反应条件控制的目的




成本　
实际可能性　
[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：（1）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 热量，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：（2）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：（3）可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面使用。
应用　体验
1. 微判断

√
√
（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
（1）（2）（4）（6）　
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课堂强研习 合作学习 精研重难
课后提素养
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
D
B
A. c点处正反应速率和逆反应速率相等
B. a点的正反应速率比b点的大
C. d点（t1时刻）和e点（t2时刻）处n（N2）不同
D. 在t2时刻，正反应速率大于逆反应速率
解析：a、b、c三点未达到化学平衡状态，各点的正反应速率大于对应的逆反应速 率，由于a点的反应物浓度大于b点，故a点的正反应速率比b点的大，故B正确，A 错误；t1、t2时刻处于化学反应平衡状态，各物质的物质的量不变，正逆反应速率相 等，故C、D错误。
A. ①②⑤ B. ③④⑥ C. ①⑥⑦ D. ④⑦
D
解析：①（乙）容器气体的质量、物质的量不变，混合气体的平均相对分子质量不 变，故①不能表明（乙）容器中反应达到平衡状态；②恒温时，（乙）容器气体的物 质的量不变，气体压强不变，故②不能表明（乙）容器中反应达到平衡状态；③各气 体组分浓度相等与平衡状态之间没有一定关系，故③不能表明（甲）（乙）容器中反 应都达到平衡状态；④水分子含有两个氢氧键，氢分子含有一个氢氢键，断裂氢氧键 的速率为断裂氢氢键速率的2倍，说明水的消耗速率等于氢气的消耗速率，正反应速 率等于逆反应速率，故④能表明（甲）（乙）容器中反应都达到平衡状态；⑤（乙） 容器气体的质量、体积不变，混合气体的密度不变，故⑤不能表明（乙）容器中反应 达到平衡状态；⑥单位时间内，消耗水蒸气的物质的量等于生成氢气的物质的量，都 是正反应速率，故⑥不能表明（甲）（乙）容器中反应都达到平衡状态；⑦同一时间 内，水蒸气消耗的物质的量等于氢气消耗的物质的量，正反应速率等于逆反应速率， 故⑦能表明（甲）（乙）容器中反应都达到平衡状态。
组别 温度 　 　时间/min
n/mol　　 0 10 20 40 50
① T1 n（CH4） 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10
② T2 n（CH4） 0.50 0.30 0.18 0.15
C
A. 0～10 min内，CH4的反应速率：①＞②
B. 由实验数据可知：T1＞T2
C. 40 min时，实验②中反应已达平衡状态
D. 实验①中，0～20 min内，v（CH4）＝0.025 mol·L－1·min－1
5. 某温度下，A、B、C三种气体在恒容密闭容器中进行反应，反应从0～2 min进行过 程中，在不同反应时间内各物质的量的变化情况如图所示。
A和B　
C　
不能
没有说明容器的体积，无法计算各物质的物质的量浓度的变化值
bd　
c　
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课时作业
[基础训练]
A. X为0.2 mol/L
B. Y为0.50 mol/L
C. Z为0.35 mol/L
D. Y为0.10 mol/L
C
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A. t1时刻，反应逆向进行
B. t2时刻，v（正）＞v（逆）
C. t3时刻，达到反应进行的限度
D. t4时刻，反应还没达到平衡状态
解析：t1时刻，v（正）＞v（逆），反应正向进行，故A错误；t2时刻，v（正）＞ v（逆），故B正确；t3时刻，v（正）＞v（逆），反应没有达到平衡状态，故C错 误；t4时刻，v（正）＝v（逆），反应达到平衡状态，故D错误。
B
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A. ②③④⑤⑥⑦ B. ③④⑦
C. ③④⑥⑦ D. ①③⑤⑥⑦
B
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解析：反应前后气体分子数不变，气体的总物质的量不变，质量守恒，所以混合气体 的平均摩尔质量始终不变，不能据此判断反应是否达到平衡状态，①错误；在任何情 况下速率之比等于化学计量数之比，不能说明正、逆反应速率相等，因此不能据此判 断反应是否达到平衡状态，②错误；当混合气体中各组分浓度不变时，说明反应达到 平衡状态，③正确；C的体积分数不变，说明正、逆反应速率相等，反应达到了平衡 状态，④正确；平衡时各物质的分子数之比，决定于开始加入物质的多少和反应程 度，与平衡状态无关，⑤错误；混合气体质量守恒，体积不变，密度始终不变，所以 密度不变不能说明反应达到平衡状态，⑥错误；消耗a mol A，同时生成3a mol B，说 明正、逆反应速率相等，反应达到了平衡状态，⑦正确；可见能够判断反应达到平衡 状态的叙述是③④⑦，故合理选项是B。
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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
C
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解析：v逆（N2）和v正（H2）表示不同的反应方向，当速率之比等于化学计量数之 比，即3v逆（N2）＝v正（H2），则表明反应处于平衡状态，A错误；v正（HCl）和v正 （SiCl4）表示同一反应方向，无论是否平衡，v正（HCl）＝4v正（SiCl4）均成立，B 错误；由于生成物中Si3N4为固体，正反应为气体质量减少的反应，当气体的密度不 变时，表明反应处于平衡状态，C正确；D中的浓度关系与平衡与否无关，D错误。
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A. CH4和H2O全部转化为CO和H2
B. 该反应已达到化学平衡
C. 正、逆反应速率相等且等于零
D. CH4、H2O、CO、H2的浓度一定相等
B
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解析：该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，因此当CH4、H2O、CO、 H2的浓度不再变化时，CH4和H2O不能全部转化为CO和H2，A错误；可逆反应达到平 衡状态时，任何物质的浓度均保持不变，故当CH4、H2O、CO、H2的浓度不再变化 时，该反应已达到化学平衡，B正确；可逆反应的化学平衡状态是动态平衡，当反应 处于平衡状态时，任何物质的消耗速率与产生速率相等，即正、逆反应速率相等，但 不等于零，C错误；可逆反应的化学平衡状态是动态平衡，当反应处于平衡状态时， CH4、H2O、CO、H2的浓度不再变化，但不一定都相等，这与反应开始时加入的物质 的量的多少及反应条件有关，D错误。
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A. v正（CO）＝3v逆（H2）
B. 容器内压强不再发生变化
C. CO（g）和H2（g）的物质的量之比不再发生变化
D. 混合气体的密度不再发生变化
D
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7. 某温度下，在2 L密闭容器中X、Y、Z三种物质（均为气态）间进行反应，其物质 的量随时间的变化曲线如图。据图回答：
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0.08 mol·L－1·min－1　
A. X、Y、Z的反应速率相等
B. X、Y的反应速率之比为2∶3
C. 混合气体的密度不变
D. 生成1 mol Z的同时生成2 mol X
化学平衡　
D　
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A. 其他条件不变，及时分离出产物
B. 适当降低温度
C. 其他条件不变，增大X的浓度
D. 保持温度不变，将容器容积压缩为1 L
解析：（4）减小产物浓度，降低温度，会使反应速率减小，故A、B项错误；增大反 应物浓度，会使反应速率增大，故C、D项正确。
CD
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[提升训练]
A. 开始反应时，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，最后减小为零
C. 平衡时，正反应速率与逆反应速率相等且不为零
D. 达到平衡时，SO2、O2、SO3三者中均存在18O
解析：开始反应时，反应物浓度最大，所以正反应速率最大；生成物浓度为零，所以 逆反应速率为零，故A正确；随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，由于是可逆反 应，最后不能减小为零，故B错误；平衡时反应没有停止，正反应速率与逆反应速率 相等且不为零，故C正确；可逆反应同时向正逆两个方向进行，达到平衡时，SO2、 O2、SO3三者中均存在18O，故D正确。
B
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C. CaCO3（s） CO2（g）＋CaO（s），恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保 持不变
D
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解析：随着反应进行，溴蒸气的物质的量不断减小，体系中气体的颜色不断变浅，故 恒温恒容下，体系内气体颜色保持不变说明反应达到平衡状态，A正确；该反应正反 应为气体分子数减小的反应，恒温恒容条件下随着反应进行，体系内气体的压强不断 减小，现体系压强保持不变，说明反应达到平衡，B正确；该反应中只有二氧化碳是 气体，随着反应进行，二氧化碳的物质的量不断增大，恒温恒容条件下体系气体的密 度不再增大，即密度保持不变，说明反应达到平衡，C正确；若N2和H2的初始投料比 为1∶3，则不管反应是否达到平衡，反应体系中H2和N2的物质的量之比始终保持 3∶1，D错误。
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A. ①②③ B. ①②③⑤
C. ①②③④ D. ①②③④⑤
A
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解析：①（甲）（乙）均有固体参与反应，混合气体的密度不变，能作为平衡状态的 标志，正确； ②反应容器中生成物的百分含量不变，说明各组分的量不变，达到平 衡状态，正确；③反应物的消耗速率与生成物的消耗速率之比等于系数之比，说明正 逆反应速率相等，正确；④（乙）混合气体的压强始终不变，不能判定反应是否达到 平衡状态，错误；⑤（乙）混合气体的总物质的量始终不变，不能判定反应是否达到 平衡状态，错误；综上，正确为 ①②③，答案选A。
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解析：（1）根据图像可知，在t1后，CO浓度增大、CO2浓度减小，说明反应未达到 平衡，反应向正向进行，因此v正＞v逆。
＞　
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71.4％　
0.125
mol·L－1·min－1　
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解析：（3）①降低温度，化学反应速率降低，①项符合题意；②由于固体的浓度不 变，所以减少铁粉的质量，反应速率不变，②项不符合题意；③保持压强不变，充入 He使容器的体积增大，反应体系中物质浓度降低，化学反应速率降低，③项符合题 意；④保持体积不变，充入He使体系压强增大，由于体系内的物质浓度不变，所以 化学反应速率不变，④项不符合题意。
①③　
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①v（CO2）＝v（CO）
②单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO
③容器中气体压强不随时间而变化
④容器中气体的平均分子量不随时间而变化
②④　
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解析：（4）①未指明反应是正向还是逆向进行，因此不能判断是否为平衡状态，① 错误；②单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO，能表明正逆反应速率相 等，反应达到平衡状态，②正确；③该反应是反应前后气体分子数不变的反应，体系 的压强始终不变，因此不能据此判断反应是否为平衡状态，③错误；④反应前后气体 的分子数不变，而气体的质量会发生变化，则气体的平均摩尔质量会发生变化，由于 摩尔质量以g/mol为单位时，数值上等于物质的相对分子质量，所以若容器中气体的 平均分子量不随时间而变化，则反应达到平衡状态，④正确。
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a.反应速率v（NH3）＝v（N2）
b.容器内压强不再随时间而发生变化
c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发生变化
d.容器内n（NO）∶n（NH3）∶n（N2）∶n（H2O）＝6∶4∶5∶6
e.12 mol N－H键断裂的同时生成5 mol N≡N键
f.混合气体的总质量不随时间的变化而变化
bc　
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＞　
＝　
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解析：（1）①a.该反应达到平衡状态时，5v（NH3）正＝4v（N2）逆，v（NH3）＝ v（N2）不能判断正逆反应速率的关系，故a错误；b.该反应是一个反应前后气体分子 数增大的可逆反应，当反应达到平衡状态时，容器内压强不随时间的变化而变化，所 以b能判断反应达到平衡状态，故b正确；c.容器内N2的物质的量分数不再随时间而发 生变化，说明N2浓度不再改变，能判断达到平衡状态，故c正确；d.容器内n （NO）∶n（NH3）∶n（N2）∶n（H2O）＝6∶4∶5∶6，不能说明浓度是否发生 变化，不能判断达到平衡状态，故d错误；e.12 mol N－H键断裂的同时一定会生成 5 mol N≡N键，都表示正反应速率，不能判断达到平衡状态，故e错误；f.反应前后都是 气体，混合气体的总质量始终不变，混合气体的总质量不随时间的变化而变化，不能 判断达到平衡状态，故f错误；故答案为bc。
②图中b点没有达到平衡，反应仍在正向进行，所以图中b点对应的速率关系是v （正）＞v（逆）；d点达到平衡状态，v（正）＝v（逆）。
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该反应是可逆反应，1 mol N2和3 mol H2不可
能完全反应，所以放出的热量总是小于92.4 kJ
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时间/s 0 1 2 3 4 5
n（NO2）/mol 0.040 0.020 0.010 0.005 0.005 0.005
0.003 75 mol·L－1·s－1　
87.5％　
随着反应的进
行，二氧化氮的物质的量浓度减小，反应速率减小
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②根据题表可以看出，随着反应进行，反应速率逐渐减小，其原因是随着反应的进 行，二氧化氮的物质的量浓度减小，反应速率减小。
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