化學反應的限度和可逆反應概念試題一、可逆反應的核心概念與特征可逆反應是指在同一條件下既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的化學反應。其核心特征包括：反應不能進行到底，反應物與生成物在體系中同時存在；正逆反應在相同條件下同時發(fā)生，可用雙箭頭“?”表示；反應過程中能量轉化互逆，若正反應放熱則逆反應吸熱。例如工業(yè)合成氨反應N?+3H??2NH?，在高溫高壓催化劑條件下，氮氣與氫氣不可能100%轉化為氨氣，體系中始終存在三種氣體的動態(tài)平衡。判斷可逆反應需滿足“三同”原則：同一條件、同時進行、同物質轉化。需注意與非可逆反應的區(qū)別，如2H?O$\stackrel{電解}{=}$2H?↑+O?↑與2H?+O?$\stackrel{點燃}{=}$2H?O因反應條件不同，不屬于可逆反應。二、化學平衡狀態(tài)的判定依據(jù)化學平衡狀態(tài)是可逆反應達到最大限度的狀態(tài)，其本質標志是正反應速率等于逆反應速率（v正=v逆≠0），宏觀特征表現(xiàn)為各物質濃度不再變化。常見判定依據(jù)可分為物理量不變類和速率關系類：（一）物理量不變類判定濃度相關：各組分的物質的量濃度、質量分數(shù)、體積分數(shù)保持恒定。如密閉容器中進行的2SO?+O??2SO?反應，當SO?的濃度不再隨時間變化時，反應達到平衡?？偭肯嚓P：對于反應前后氣體分子數(shù)變化的反應，混合氣體的總物質的量、總壓強（恒溫恒容）、平均相對分子質量（$\overline{M}$=$\frac{m}{n}$）不再改變。例如反應N?O??2NO?，恒溫恒容時體系壓強不變即達平衡；而對于H?(g)+I?(g)?2HI(g)這類等體積反應，總壓強不變不能作為平衡標志。其他物理量：混合氣體密度（ρ=$\frac{m}{V}$）在恒溫恒容且有非氣體物質參與時可作為判據(jù)，如C(s)+CO?(g)?2CO(g)反應中，氣體密度不變說明碳的質量不再變化，反應達到平衡。（二）速率關系類判定需滿足兩個條件：一是正逆反應速率方向相反，二是速率數(shù)值與化學計量數(shù)成正比。例如反應2NO??N?O?中，單位時間內生成1molN?O?的同時消耗2molNO?，不能判定平衡（均為正反應方向）；而生成1molN?O?的同時生成2molNO?，則表明v正=v逆，反應達到平衡。三、影響化學反應限度的因素化學反應限度（平衡狀態(tài)）受溫度、濃度、壓強（氣體參與）等外界條件影響，遵循勒夏特列原理：改變影響平衡的條件，平衡將向減弱這種改變的方向移動。（一）溫度影響升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，平衡向放熱反應方向移動。如合成氨反應（放熱），升溫會使平衡逆向移動，氨氣產(chǎn)率降低；而對于2NO??N?O?（正反應放熱），降溫后氣體顏色變淺（NO?濃度減?。?。（二）濃度影響增大反應物濃度或減小生成物濃度，平衡正向移動；反之逆向移動。在Fe3?+3SCN??Fe(SCN)?（血紅色）平衡體系中，加入KSCN固體，SCN?濃度增大，平衡右移，溶液顏色加深。（三）壓強影響僅適用于有氣體參與且反應前后氣體分子數(shù)變化的反應。增大壓強，平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動。例如反應2SO?+O??2SO?（Δn=-1），加壓使平衡右移，SO?體積分數(shù)增大；而H?(g)+I?(g)?2HI(g)（Δn=0），壓強改變不影響平衡狀態(tài)。四、典型試題解析（一）概念辨析題例題1：下列各組反應屬于可逆反應的是（）A.2H?+O?$\stackrel{點燃}{=}$2H?O與2H?O$\stackrel{電解}{=}$2H?↑+O?↑B.SO?+H?O=H?SO?與H?SO?=SO?↑+H?OC.CaCO?$\stackrel{高溫}{=}$CaO+CO?↑與CaO+CO?=CaCO?D.2Na+2H?O=2NaOH+H?↑與2NaOH+H?=2Na+2H?O解析：選B。A、C、D項反應條件不同，不符合可逆反應“同一條件”要求；B項兩個反應在相同條件下同時進行，屬于可逆反應。（二）平衡狀態(tài)判定題例題2：在恒溫恒容密閉容器中進行反應CO(g)+H?O(g)?CO?(g)+H?(g)，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是（）A.容器內壓強不變B.CO與CO?的物質的量之比為1:1C.混合氣體密度不變D.消耗1molCO的同時生成1molCO?解析：選D。該反應為等體積反應（Δn=0），A項壓強始終不變；B項物質的量之比與平衡狀態(tài)無關；C項密度（ρ=$\frac{m}{V}$）因m、V均不變而始終恒定；D項消耗CO（v正）與生成CO?（v正）速率相等，且滿足計量數(shù)關系，說明v正=v逆。（三）計算題例題3：將0.4molH?和0.2molI?(g)充入2L密閉容器中，發(fā)生反應H?(g)+I?(g)?2HI(g)。5min后測得HI濃度為0.1mol/L，計算：（1）v(H?)的平均反應速率；（2）I?的轉化率；（3）平衡時H?的體積分數(shù)。解析：（1）生成HI的物質的量為0.1mol/L×2L=0.2mol，根據(jù)反應式可知消耗H?0.1mol，v(H?)=$\frac{0.1mol}{2L×5min}$=0.01mol/(L·min)；（2）I?轉化率=$\frac{0.1mol}{0.2mol}$×100%=50%；（3）平衡時n(H?)=0.4mol-0.1mol=0.3mol，n(I?)=0.1mol，n(HI)=0.2mol，H?體積分數(shù)=$\frac{0.3mol}{0.3+0.1+0.2mol}$×100%=50%。（四）圖像分析題例題4：某溫度下，在2L密閉容器中發(fā)生反應2A(g)+B(g)?2C(g)，A、B、C的物質的量隨時間變化如圖所示。下列說法正確的是（）A.反應方程式中系數(shù)比為A:B:C=3:1:2B.t?時正反應速率大于逆反應速率C.t?時反應達到平衡，A的轉化率為40%D.若升溫后C的濃度增大，說明正反應吸熱解析：選D。由圖像可知Δn(A)=0.8mol，Δn(B)=0.4mol，Δn(C)=0.8mol，系數(shù)比為2:1:2，A項錯誤；t?時C的物質的量仍在增加，反應正向進行，v正>v逆，B項正確；t?時A的轉化率=$\frac{0.8mol}{2.0mol}$×100%=40%，C項正確；升溫平衡向生成C的方向移動，正反應吸熱，D項正確。五、綜合應用題例題5：工業(yè)制硫酸的關鍵反應為2SO?(g)+O?(g)$\stackrel{催化劑}{\rightleftharpoons}$2SO?(g)ΔH<0，回答下列問題：（1）該反應達到平衡時，下列說法正確的是（）A.SO?的消耗速率等于O?生成速率的2倍B.混合氣體密度保持不變C.加入催化劑可提高SO?的轉化率D.降低溫度，v正減小，v逆增大（2）在恒溫恒容條件下，若向平衡體系中充入He氣，SO?的體積分數(shù)______（填“增大”“減小”或“不變”）；若將容器體積擴大為原來2倍，平衡______（填“正向”“逆向”或“不”）移動。解析：（1）A項，v(SO?)消耗=2v(O?)生成，即v正=v逆，正確；B項，恒容時密度始終不變，錯誤；C項，催化劑不影響平衡移動，錯誤；D項，降溫正逆反應速率均減小，錯誤。答案選A。（2）恒容充He氣，各物質濃度不變，平衡不移動，SO?體積分數(shù)不變；擴大體積相當于減壓，平衡向氣體分子數(shù)增多的方向（逆向）移動。六、易錯點歸納平衡狀態(tài)判斷誤區(qū)：認為“濃度相等”或“速率為零”是平衡標志。實際上平衡時各物質濃度保持不變而非相等，反應仍在進行（v正=v逆≠0）。條件改變對速率的影響：升溫或加壓時，正逆反應速率均增大，只是增大程度不同導致平衡移動；催化劑同等程度改變正逆反應速率，不影響平衡。可逆反應計