資源簡介

基礎(chǔ)課時12　化學(xué)反應(yīng)的限度
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.了解可逆反應(yīng)及其特點,知道可逆反應(yīng)在一定條件下能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。2.理解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及標(biāo)志,知道改變條件化學(xué)平衡會發(fā)生改變。3.體會從限度和快慢兩個方面去認(rèn)識和調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的重要性,了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的作用。
一、化學(xué)反應(yīng)的限度
(一)知識梳理
1.可逆反應(yīng)
(1)定義
在同一條件下既能向　　　　方向進(jìn)行,同時又能向　　　　方向進(jìn)行的反應(yīng)。
(2)可逆反應(yīng)的表示方法:可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式中,用“”號代替“===”號。
2.化學(xué)平衡狀態(tài)的建立
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程
(2)化學(xué)平衡建立過程中化學(xué)反應(yīng)速率的圖像
3.化學(xué)平衡狀態(tài)
在一定條件(溫度、濃度、壓強(qiáng)等)下,當(dāng)　　　　　　　　反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時,　　　　　　與　　　　　　相等,反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度都　　　　　　,達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài),簡稱化學(xué)平衡。
4.化學(xué)反應(yīng)的限度
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到的或完成的　　　　　　,即該反應(yīng)進(jìn)行的限度。
(2)對化學(xué)反應(yīng)限度的理解
①任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度,只是不同反應(yīng)的限度不同。化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在一定條件下的最大　　　　　　。
②同一可逆反應(yīng),不同條件下,化學(xué)反應(yīng)的限度不同,即改變反應(yīng)條件可以在一定程度上改變一個化學(xué)反應(yīng)的　　　　　　。
(二)互動探究
材料1　向2 mL 0.01 mol·L-1KI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,溶液變紅色。
材料2　在一定溫度下,在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),一段時間后達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。
【問題討論】
問題1　根據(jù)材料1中反應(yīng)物用量的分析,結(jié)合反應(yīng)現(xiàn)象說明什么問題 寫出對應(yīng)的離子方程式。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
根據(jù)材料2回答以下問題:
問題2　一段時間后,再向容器中充入含氧同位素O 的氧氣,則O最終存在于哪些物質(zhì)中
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　一段時間后,該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡,下列哪些能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) 并簡單解釋理由。
①v正(SO2)=2v逆(O2)
②v(SO2)=v(SO3)
③單位時間內(nèi)消耗a mol SO2的同時生成a mol SO3
④SO2、O2和SO3的濃度之比為2∶1∶2
⑤混合氣體的總的物質(zhì)的量不再改變
⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變
⑦混合氣體的密度不再改變
⑧混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.可逆反應(yīng)的特征
正、逆反應(yīng)在同一條件下同時進(jìn)行,任意物質(zhì)都不能完全轉(zhuǎn)化,反應(yīng)物和生成物同時存在,任一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100%。
2.化學(xué)平衡的特征
逆 化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)
等 達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等
動 化學(xué)平衡是一種表面靜止?fàn)顟B(tài),但反應(yīng)并未停止,是一種動態(tài)平衡
定 達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后,各組分濃度保持不變,不再隨時間變化而變化
變 外界條件發(fā)生改變時,原平衡狀態(tài)將被打破,再在新條件下建立新的平衡狀態(tài)
3.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
(1)三關(guān)注
①關(guān)注反應(yīng)條件,是恒溫恒容,恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器。
②關(guān)注反應(yīng)特點,是等體積反應(yīng),還是非等體積反應(yīng)。
③關(guān)注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應(yīng)。
(2)判斷依據(jù)
“變量不變”的理解:①平衡體系中各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、濃度及百分含量等保持不變。
②一定條件下的氣體密度、總壓強(qiáng)、氣體的平均相對分子質(zhì)量不變等。
③有色體系的顏色保持不變。
總之,若物理量由變量變成了不變量,則表明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);若物理量為“不變量”,則不能作為平衡標(biāo)志。
1.下列各組反應(yīng)互為可逆反應(yīng)的是 (　　)
①2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
CO2+H2O+Na2CO3===2NaHCO3
②SO2+H2O===H2SO3
H2SO3===SO2+H2O
③2SO2+O22SO3
2SO32SO2+O2
④NH3+HCl===NH4Cl
NH4ClNH3↑+HCl↑
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
2.“接觸法”制硫酸的反應(yīng)原理為2SO2+O22SO3,已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
下列說法正確的是 (　　)
A.只要選擇適宜的條件,SO2和O2就能全部轉(zhuǎn)化為SO3
B.達(dá)到平衡后,正、逆反應(yīng)速率變?yōu)榱?br/>C.由反應(yīng)可知,2 mol SO2的能量大于2 mol SO3的能量
D.工業(yè)上在利用上述反應(yīng)生產(chǎn)三氧化硫時,要同時考慮反應(yīng)所能達(dá)到的限度和化學(xué)反應(yīng)速率兩方面的問題
3.在某容器中發(fā)生反應(yīng):H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g),下列情況能判斷反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (　　)
A.容器內(nèi)混合氣體摩爾質(zhì)量不再改變
B.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再改變
C.容器內(nèi)各氣體濃度相等時
D.斷開2 mol H—S的同時斷裂2 mol H—O
二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制
(一)知識梳理
1.化學(xué)反應(yīng)條件控制的目的
(1)
(2)
2.化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的調(diào)控
(1)考慮因素
化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時,需要考慮控制反應(yīng)條件的　　　　　　和　　　　　　。
(2)實例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇
(二)互動探究
為實現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”的目標(biāo),提高燃料的燃燒效率與熱量的利用率也是重要措施之一。試回答下列問題。
【問題討論】
問題1　煤燃燒時,將煤塊粉碎成煤粉且通入適當(dāng)過量空氣的目的是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　煤燃燒時,選擇保溫隔熱且耐熱的爐(灶)膛材料的主要目的是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　煤燃燒后的廢氣中的熱量,采取什么措施可充分利用
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
控制反應(yīng)條件以提高燃料的燃燒效率
(1)燃料燃燒不充分的危害
①產(chǎn)生熱量少,浪費資源;②產(chǎn)生污染物,危害人體健康。
(2)提高燃料燃燒效率的措施
①使燃料充分燃燒,提高能量的轉(zhuǎn)化率。如使燃料與空氣或氧氣盡可能充分接觸,且通入的空氣要適當(dāng)過量。
②充分利用燃料燃燒所釋放的熱能,提高熱能的利用率。
提高燃料的燃燒效率實質(zhì)上是從多方面控制燃燒的條件,意義在于節(jié)約能源、節(jié)省資源、減少污染。
1.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是 (　　)
①提高燃料的著火點　②降低燃料的著火點　③將固體燃料粉碎　④將液體燃料霧化　⑤將煤氣化處理　⑥通入適當(dāng)過量的空氣
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥
C.③④⑤⑥ D.①②③④
2.化學(xué)反應(yīng)條件的控制具有重要的現(xiàn)實意義。如下反應(yīng)條件的控制中,不恰當(dāng)?shù)氖?(　　)
A.利用鈉在點燃的條件下與氧氣反應(yīng),制備過氧化鈉
B.為防止火災(zāi),在面粉廠、加油站等場所要嚴(yán)禁煙火
C.為加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D.降溫加快H2O2的分解速率
:課后完成　第六章　基礎(chǔ)課時12基礎(chǔ)課時12　化學(xué)反應(yīng)的限度
學(xué)習(xí)目標(biāo)　1.了解可逆反應(yīng)及其特點,知道可逆反應(yīng)在一定條件下能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。2.理解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及標(biāo)志,知道改變條件化學(xué)平衡會發(fā)生改變。3.體會從限度和快慢兩個方面去認(rèn)識和調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的重要性,了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的作用。
一、化學(xué)反應(yīng)的限度
(一)知識梳理
1.可逆反應(yīng)
(1)定義
在同一條件下既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。
(2)可逆反應(yīng)的表示方法:可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式中,用“”號代替“===”號。
2.化學(xué)平衡狀態(tài)的建立
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程
(2)化學(xué)平衡建立過程中化學(xué)反應(yīng)速率的圖像
3.化學(xué)平衡狀態(tài)
在一定條件(溫度、濃度、壓強(qiáng)等)下,當(dāng)可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時,正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度都不再改變,達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài),簡稱化學(xué)平衡。
4.化學(xué)反應(yīng)的限度
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到的或完成的最大程度,即該反應(yīng)進(jìn)行的限度。
(2)對化學(xué)反應(yīng)限度的理解
①任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度,只是不同反應(yīng)的限度不同。化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在一定條件下的最大轉(zhuǎn)化率。
②同一可逆反應(yīng),不同條件下,化學(xué)反應(yīng)的限度不同,即改變反應(yīng)條件可以在一定程度上改變一個化學(xué)反應(yīng)的限度。
(二)互動探究
材料1　向2 mL 0.01 mol·L-1KI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,溶液變紅色。
材料2　在一定溫度下,在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),一段時間后達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。
【問題討論】
問題1　根據(jù)材料1中反應(yīng)物用量的分析,結(jié)合反應(yīng)現(xiàn)象說明什么問題 寫出對應(yīng)的離子方程式。
提示　加入 KSCN 溶液后,溶液變?yōu)榧t色,說明溶液中仍然存在Fe3+;在I-過量的情況下,Fe3+仍然沒完全反應(yīng),說明該化學(xué)反應(yīng)不能進(jìn)行到底,是可逆反應(yīng),存在一定的限度。離子方程式為2Fe3++2I-2F+I2、Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。
根據(jù)材料2回答以下問題:
問題2　一段時間后,再向容器中充入含氧同位素O 的氧氣,則O最終存在于哪些物質(zhì)中
提示　O可能存在于氧氣、二氧化硫和三氧化硫中,因為反應(yīng)為可逆反應(yīng),當(dāng)含O的三氧化硫,同時含O的三氧化硫又分解生成二氧化硫和氧氣,故最終三種物質(zhì)中都可能含有O。
問題3　一段時間后,該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡,下列哪些能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) 并簡單解釋理由。
①v正(SO2)=2v逆(O2)
②v(SO2)=v(SO3)
③單位時間內(nèi)消耗a mol SO2的同時生成a mol SO3
④SO2、O2和SO3的濃度之比為2∶1∶2
⑤混合氣體的總的物質(zhì)的量不再改變
⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變
⑦混合氣體的密度不再改變
⑧混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
提示　①⑤⑥⑧。 ①因為v正(SO2)=2v正(O2),現(xiàn)有v正(SO2)=2v逆(O2),故
v正(O2)=v逆(O2),為化學(xué)平衡狀態(tài);②v(SO2)和v(SO3)永遠(yuǎn)相等,不能說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);③單位時間內(nèi)消耗a mol SO2,必然生成a mol SO3,不能說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);④非平衡狀態(tài)下,SO2、O2和SO3的濃度之比也可能為2∶1∶2;⑤因為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等,如氣體的總物質(zhì)的量不再改變,說明正、逆反應(yīng)速率相等,可以說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);⑥因為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等,若不平衡,則壓強(qiáng)隨時間改變而改變,若壓強(qiáng)不變,說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);⑦該反應(yīng)體系的容積不變,反應(yīng)物及產(chǎn)物都是氣體,故氣體的密度永遠(yuǎn)不變,密度不變,不能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);⑧根據(jù)M=,該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等,則n是個變化的量,故M也是一個變化的量,若混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變,則n不變,反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。
【探究歸納】
1.可逆反應(yīng)的特征
正、逆反應(yīng)在同一條件下同時進(jìn)行,任意物質(zhì)都不能完全轉(zhuǎn)化,反應(yīng)物和生成物同時存在,任一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100%。
2.化學(xué)平衡的特征
逆 化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)
等 達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等
動 化學(xué)平衡是一種表面靜止?fàn)顟B(tài),但反應(yīng)并未停止,是一種動態(tài)平衡
定 達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后,各組分濃度保持不變,不再隨時間變化而變化
變 外界條件發(fā)生改變時,原平衡狀態(tài)將被打破,再在新條件下建立新的平衡狀態(tài)
3.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
(1)三關(guān)注
①關(guān)注反應(yīng)條件,是恒溫恒容,恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器。
②關(guān)注反應(yīng)特點,是等體積反應(yīng),還是非等體積反應(yīng)。
③關(guān)注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應(yīng)。
(2)判斷依據(jù)
“變量不變”的理解:①平衡體系中各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、濃度及百分含量等保持不變。
②一定條件下的氣體密度、總壓強(qiáng)、氣體的平均相對分子質(zhì)量不變等。
③有色體系的顏色保持不變。
總之,若物理量由變量變成了不變量,則表明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);若物理量為“不變量”,則不能作為平衡標(biāo)志。
1.下列各組反應(yīng)互為可逆反應(yīng)的是 (　　)
①2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O
CO2+H2O+Na2CO3===2NaHCO3
②SO2+H2O===H2SO3 H2SO3===SO2+H2O
③2SO2+O22SO3 2SO32SO2+O2
④NH3+HCl===NH4Cl NH4ClNH3↑+HCl↑
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
答案　B
解析　可逆反應(yīng)為在相同條件下可以相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng);①兩者反應(yīng)條件不同,不是可逆反應(yīng);②兩者為在相同條件下可以相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng),是可逆反應(yīng);③兩者為在相同條件下可以相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng),是可逆反應(yīng);④兩者反應(yīng)條件不同,不是可逆反應(yīng)。
2.“接觸法”制硫酸的反應(yīng)原理為2SO2+O22SO3,已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。下列說法正確的是 (　　)
A.只要選擇適宜的條件,SO2和O2就能全部轉(zhuǎn)化為SO3
B.達(dá)到平衡后,正、逆反應(yīng)速率變?yōu)榱?br/>C.由反應(yīng)可知,2 mol SO2的能量大于2 mol SO3的能量
D.工業(yè)上在利用上述反應(yīng)生產(chǎn)三氧化硫時,要同時考慮反應(yīng)所能達(dá)到的限度和化學(xué)反應(yīng)速率兩方面的問題
答案　D
解析　因為已知反應(yīng)為可逆反應(yīng),所以盡管選擇適宜的條件,SO2和O2也不能全部轉(zhuǎn)化為SO3,A錯誤;達(dá)到平衡后,反應(yīng)沒有停止,只是正、逆反應(yīng)速率相等但并不為零,故B錯誤;因為已知反應(yīng)為放熱反應(yīng),由反應(yīng)可知,2 mol SO2和1 mol O2的總能量大于2 mol SO3的總能量,故C錯誤;工業(yè)上在利用上述反應(yīng)生產(chǎn)三氧化硫時,為了提高產(chǎn)率和效率,要同時考慮反應(yīng)所能達(dá)到的限度和化學(xué)反應(yīng)速率兩方面的問題,故D正確。
3.在某容器中發(fā)生反應(yīng):H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g),下列情況能判斷反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (　　)
A.容器內(nèi)混合氣體摩爾質(zhì)量不再改變
B.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再改變
C.容器內(nèi)各氣體濃度相等時
D.斷開2 mol H—S的同時斷裂2 mol H—O
答案　D
解析　 A項,容器內(nèi)混合氣體的質(zhì)量不變,反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,摩爾質(zhì)量不變,所以容器內(nèi)混合氣體摩爾質(zhì)量不再改變無法判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);B項,反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變,恒溫恒容容器中,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變,所以容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再改變無法判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài);C項,容器內(nèi)各氣體濃度相等時是反應(yīng)的某一時刻,無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài);D項,斷開2 mol H—S的同時斷裂2 mol H—O,說明v正=v逆,反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)。
二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制
(一)知識梳理
1.化學(xué)反應(yīng)條件控制的目的
(1)
(2)
2.化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的調(diào)控
(1)考慮因素
化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時,需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實際可能性。
(2)實例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇
(二)互動探究
為實現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”的目標(biāo),提高燃料的燃燒效率與熱量的利用率也是重要措施之一。試回答下列問題。
【問題討論】
問題1　煤燃燒時,將煤塊粉碎成煤粉且通入適當(dāng)過量空氣的目的是什么
提示　將煤塊粉碎成煤粉的目的是增大其與空氣中O2的接觸面積,提高反應(yīng)速率,使煤粉燃燒更充分;通入適當(dāng)過量的空氣,可以使煤粉充分燃燒,生成CO2放出能量,若空氣不足,會造成煤燃燒不完全,生成CO,產(chǎn)生熱量少,且造成污染。
問題2　煤燃燒時,選擇保溫隔熱且耐熱的爐(灶)膛材料的主要目的是什么
提示　減少熱量損失,提高煤燃燒的效率。
問題3　煤燃燒后的廢氣中的熱量,采取什么措施可充分利用
提示　可將燃燒后的廢氣通過熱循環(huán)裝置,供其他方面使用。
【探究歸納】
控制反應(yīng)條件以提高燃料的燃燒效率
(1)燃料燃燒不充分的危害
①產(chǎn)生熱量少,浪費資源;②產(chǎn)生污染物,危害人體健康。
(2)提高燃料燃燒效率的措施
①使燃料充分燃燒,提高能量的轉(zhuǎn)化率。如使燃料與空氣或氧氣盡可能充分接觸,且通入的空氣要適當(dāng)過量。
②充分利用燃料燃燒所釋放的熱能,提高熱能的利用率。
提高燃料的燃燒效率實質(zhì)上是從多方面控制燃燒的條件,意義在于節(jié)約能源、節(jié)省資源、減少污染。
1.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是 (　　)
①提高燃料的著火點　②降低燃料的著火點　③將固體燃料粉碎　④將液體燃料霧化　⑤將煤氣化處理　⑥通入適當(dāng)過量的空氣
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥
C.③④⑤⑥ D.①②③④
答案　C
解析　燃料的著火點不可改變且與燃燒效率無關(guān)。
2.化學(xué)反應(yīng)條件的控制具有重要的現(xiàn)實意義。如下反應(yīng)條件的控制中,不恰當(dāng)?shù)氖?(　　)
A.利用鈉在點燃的條件下與氧氣反應(yīng),制備過氧化鈉
B.為防止火災(zāi),在面粉廠、加油站等場所要嚴(yán)禁煙火
C.為加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D.降溫加快H2O2的分解速率
答案　D
解析　鈉和氧氣在點燃或加熱條件下反應(yīng)生成過氧化鈉,可以利用鈉在點燃的條件下與氧氣反應(yīng),制備過氧化鈉,故A正確;為防止火災(zāi),在面粉廠、加油站等場所要嚴(yán)禁煙火,故B正確;MnO2可以作為催化劑催化KClO3的分解反應(yīng),故C正確;降溫會減慢H2O2的分解速率,故D錯誤。
　　　　　　　　　　　　　　　　
A級　合格過關(guān)練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)可逆反應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)的限度
1.在下列反應(yīng)CO+H2OCO2+H2中,加入C18O后,則18O存在于 (　　)
A.只存在于CO和CO2中
B.存在于CO、H2O、CO2中
C.只存在于CO中
D.存在于CO、H2O、CO2、H2中
答案　B
解析　加入C18O后,反應(yīng)后18O會進(jìn)入CO2,可逆反應(yīng)逆向進(jìn)行,18O有可能生成H2O,故18O存在于CO、H2O、CO2中。
2.500 ℃時,將2 mol N2和2.25 mol H2充入體積為10 L的恒容密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡時,NH3的濃度不可能是 (　　)
A.0.1 mol·L-1 B.0.12 mol·L-1
C.0.05 mol·L-1 D.0.16 mol·L-1
答案　D
解析　根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式N2+3H22NH3,該反應(yīng)中N2過量,假設(shè)2.25 mol H2完全反應(yīng),則生成NH3的物質(zhì)的量為1.5 mol,濃度為0.15 mol·L-1,但該反應(yīng)是可逆反應(yīng),H2不可能完全轉(zhuǎn)化為NH3,因此達(dá)到平衡時,NH3的濃度小于0.15 mol·L-1。
3.不能說明反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (　　)
A.NO的濃度不再改變
B.反應(yīng)速率關(guān)系:v正(NO)=v逆(NO2)
C.相同時間內(nèi)消耗1 mol O2的同時生成2 mol NO2
D.混合氣體的顏色不再改變
答案　C
解析　A項,NO的濃度不再改變,則表明正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài);B項,反應(yīng)速率關(guān)系:v正(NO)=v逆(NO2),表明反應(yīng)進(jìn)行的方向相反,且速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,所以反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài);C項,相同時間內(nèi)消耗1 mol O2的同時生成2 mol NO2,反應(yīng)進(jìn)行的方向相同,反應(yīng)進(jìn)行的任一階段都存在此關(guān)系,反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài);D項,混合氣體的顏色不再改變,表明c(NO2)不再改變,反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)。
4.一定條件下,對于反應(yīng)X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)。達(dá)平衡時,X、Y、Z濃度分別為0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1和0.08 mol·L-1,則下列判斷不合理的是 (　　)
A.c1∶c2=1∶3
B.平衡時,Y和Z的生成速率之比2∶3
C.X和Y的轉(zhuǎn)化率相等
D.c1的取值范圍為0答案　B
解析　
反應(yīng)的化學(xué)方程式中反應(yīng)物化學(xué)計量數(shù)之比為1∶3,所以反應(yīng)中X和Y必然以1∶3投料,因為達(dá)平衡時X和Y濃度之比為1∶3,故c1∶c2=1∶3,A正確;平衡時Y和Z的生成速率之比應(yīng)該和化學(xué)方程式中對應(yīng)化學(xué)計量數(shù)之比相等,故Y和Z的生成速率之比為3∶2,B錯誤;由于起始時反應(yīng)物是按化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)之比投料,故X和Y轉(zhuǎn)化率相等,C正確;運用極值法,假設(shè)Z完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物,c1的極限值為0.14 mol·L-1,而題設(shè)c1>0,反應(yīng)又是可逆的,D正確。
5.一定溫度下,已知反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)。現(xiàn)將1 mol N2O4充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (　　)
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
答案　C
解析　①恒壓條件下,反應(yīng)正向氣體體積增大,氣體的總質(zhì)量不變,故密度減小,當(dāng)其不變時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);②恒壓條件下,壓強(qiáng)是恒量,不能作為判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志;③題給反應(yīng)充入1 mol N2O4,正反應(yīng)速率應(yīng)逐漸減小直到不變,不符合題意;④隨著反應(yīng)的進(jìn)行,N2O4的轉(zhuǎn)化率是變量,其不變證明達(dá)到平衡狀態(tài)。
6.已知在2 L的密閉容器中進(jìn)行如下可逆反應(yīng),各物質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
(1)該可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(2)用物質(zhì)B來表示0~2 s的平均反應(yīng)速率為　　　　　　。
(3)從反應(yīng)開始到2 s末,A的轉(zhuǎn)化率為　　　　　　。
(4)下列事實能夠說明上述反應(yīng)在該條件下已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是　　　　　　(填字母)。
A.vB(消耗)=vC(生成)
B.容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)保持不變
C.容器內(nèi)氣體的密度不變
D.容器內(nèi)氣體C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變
答案　 (1)3A(g)+B(g)2C(g)　(2)0.1 mol·L-1·s-1　(3)40%　(4)BD
解析　 (3)從反應(yīng)開始到2 s末,A物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%。(4)vB(消耗)=vC(生成),正、逆反應(yīng)速率不相等,A項錯誤;該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)保持不變,說明各氣體的物質(zhì)的量不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B項正確;容器內(nèi)氣體的密度始終不變,C項錯誤;容器內(nèi)氣體C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變,說明各組分的物質(zhì)的量不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D項正確。
(二)化學(xué)反應(yīng)條件的控制
7.化學(xué)反應(yīng)限度的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用,如果設(shè)法提高化學(xué)反應(yīng)的限度,下面的說法錯誤的是 (　　)
A.能夠節(jié)約原料和能源
B.能夠提高產(chǎn)品的產(chǎn)量
C.能夠提高經(jīng)濟(jì)效益
D.能夠提高化學(xué)反應(yīng)速率
答案　D
解析　提高化學(xué)反應(yīng)的限度指的是化學(xué)反應(yīng)所進(jìn)行的程度,提高了化學(xué)反應(yīng)的限度,就是提高了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,提高了產(chǎn)量,更能提高經(jīng)濟(jì)效益,但不一定會提高反應(yīng)的反應(yīng)速率,所以D項是錯誤的。
8.工業(yè)上合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),在實際生產(chǎn)中為提高合成氨的反應(yīng)速率,下列說法正確的是 (　　)
A.溫度越高,反應(yīng)速率越快,因此采取的溫度越高越好
B.壓強(qiáng)越大,反應(yīng)速率越快,因此采取的壓強(qiáng)越大越好
C.催化劑能加快反應(yīng)速率,因此可選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?br/>D.可向容器中加入一定量的水蒸氣,使氨氣溶解以提高反應(yīng)速率
答案　C
解析　A項,溫度高反應(yīng)速率快,但溫度過高會消耗更多的燃料且催化劑有可能會失去活性,因此實際生產(chǎn)中的溫度不是越高越好,錯誤;B項,壓強(qiáng)大反應(yīng)速率快,但壓強(qiáng)過高會增加設(shè)備的成本,因此實際生產(chǎn)中的壓強(qiáng)不是越大越好,錯誤;C項,可選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┨岣叻磻?yīng)速率,正確;D項,加入水蒸氣會降低反應(yīng)體系的溫度,且氨氣溶于水并不能提高反應(yīng)速率,錯誤。
9.在工業(yè)生產(chǎn)或?qū)嶒炛?下列做法與調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)的是 (　　)
A.煅燒礦石時,向爐膛中鼓入空氣增強(qiáng)火勢
B.將Fe與稀H2SO4反應(yīng)中的稀H2SO4換成稀HNO3
C.食品抽真空包裝
D.實驗室制氫氣時,用鋅粉代替鋅塊
答案　B
解析　A項,煅燒礦石時,向爐膛中鼓入空氣,氧氣濃度增大,反應(yīng)速率加快,火勢增強(qiáng);B項,將稀H2SO4換成稀HNO3,鐵與稀硝酸反應(yīng)不能放出氫氣,與反應(yīng)速率無關(guān);C項,食品抽真空包裝,降低氧氣濃度,減慢食物氧化速率;D項,實驗室制氫氣時,用鋅粉代替鋅塊,增大接觸面積,反應(yīng)速率加快。
B級　素養(yǎng)培優(yōu)練
10.在一定溫度下,在某恒容的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列有關(guān)敘述不正確的是 (　　)
A.加入少量碳后,CO生成速率不變
B.氣體的密度不隨時間而改變,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡
C.升高溫度,正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小
D.若2 mol H—O斷裂,同時有1 mol H—H斷裂,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡
答案　C
解析　碳為固體,加入少量碳,CO生成速率不變,A正確;反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不同,且容器體積不變,則氣體的密度不隨時間而改變,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡,B正確;升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,C錯誤;2 mol H—O斷裂和1 mol H—H斷裂分別表示正、逆反應(yīng)速率,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡,D正確。
11.一定條件下,等物質(zhì)的量的N2和O2在容積為4 L的恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):N2(g)+O2(g)2NO(g)。如圖表示該反應(yīng)過程中N2的物質(zhì)的量n(N2)隨反應(yīng)時間(t)的變化。下列敘述正確的是 (　　)
A.當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,O2的轉(zhuǎn)化率為60%
B.10 s內(nèi)反應(yīng)的平均速率為v(N2)=0.1 mol·L-1·s-1
C.10 s末NO的物質(zhì)的量濃度為1 mol·L-1
D.a點對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率:v正(N2)=v逆(NO)
答案　A　
解析　A項,由題圖可知,反應(yīng)達(dá)到平衡時,N2由5 mol變?yōu)? mol,由于N2和O2起始加入量相同,且又是等物質(zhì)的量反應(yīng),則O2的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%;B項,10 s內(nèi)消耗(5-4) mol N2,則10 s內(nèi)v(N2)==0.025 mol·L-1·s-1;C項,10 s末時生成2 mol NO,則此時c(NO)==0.5 mol·L-1;D項,a點達(dá)到平衡狀態(tài),則2v正(N2)=v逆(NO)。
12.在一定條件下,將3 mol A和1 mol B兩種氣體混合于固定容積為2 L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。2 min末該反應(yīng)達(dá)到平衡,生成0.8 mol D,并測得C的濃度為0.2 mol·L-1。下列判斷正確的是 (　　)
A.x=2
B.B的轉(zhuǎn)化率為50%
C.2 min內(nèi)A的平均反應(yīng)速率為0.3 mol·L-1·min-1
D.若混合氣體的密度保持不變,則表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
答案　C
解析　A項,C的濃度為0.2 mol·L-1,生成C的物質(zhì)的量為0.2 mol·L-1×2 L=0.4 mol,根據(jù)方程式可知:x∶2=0.4 mol∶0.8 mol,所以x=1;B項,根據(jù)三段式計算:
B的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%;C項,2 min內(nèi)A的平均反應(yīng)速率==0.3 mol·(L·min)-1;D項,因反應(yīng)前后各物質(zhì)均為氣態(tài),則反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變化,而反應(yīng)容器的體積是固定的,則混合氣體的密度在反應(yīng)過程中是不變的。
13.在2 L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):mX(g)+nY(g)pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q為化學(xué)計量數(shù)。在0~3 min內(nèi),各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化如下表所示:
物質(zhì) X Y Z Q
n(起始)/mol 0.7 1.0
n(2 min末)/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
n(3 min末)/mol 0.8
已知:2 min內(nèi)v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1,v(Z)∶v(Y)=1∶2。請回答下列問題:
(1)2 min內(nèi)Z的反應(yīng)速率v(Z)=　　　　　　。
(2)起始時n(Y)=　　　　　　　　　　　　,n(Q)=　　　　　　　　　　　　。
(3)化學(xué)方程式中m=　　　　,n=　　　　,p=　　　　,q=　　　　。
(4)對于該反應(yīng),能增大正反應(yīng)速率的措施是　　　　(填字母,下同)。
A.增大容器容積 B.移走部分Q
C.通入大量X D.升高溫度
(5)該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時　　　　。
A.反應(yīng)停止了
B.正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率均為0
C.反應(yīng)物與生成物濃度相等
D.正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等
答案　 (1)0.05 mol·L-1·min-1　(2)2.3 mol　 3.0 mol　(3)1　4　2　3　(4)CD　(5)D
解析　(1)2 min內(nèi)Z的物質(zhì)的量濃度的變化量為=0.1 mol·L-1,用Z表示的反應(yīng)速率v(Z)==0.05 mol·L-1·min-1。(2)因為v(Z)∶v(Y)=1∶2,則說明Z、Y的物質(zhì)的量的變化量之比為1∶2,Z減少了0.2 mol,則Y增加了0.4 mol,所以Y起始物質(zhì)的量為2.7 mol-0.4 mol=2.3 mol。因為2 min內(nèi)v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1,說明Q的物質(zhì)的量的變化量為0.075 mol·L-1·min-1×2 L×2 min=0.3 mol,則起始Q的物質(zhì)的量為2.7 mol+0.3 mol=3.0 mol。(3)各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比,所以m∶n∶p∶q=0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol=1∶4∶2∶3,則m=1,n=4,p=2,q=3。(4)增大容器的容積,各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度減小,反應(yīng)速率減慢,故A錯誤;移走部分Q,Q的物質(zhì)的量濃度減小,反應(yīng)速率減慢,故B錯誤;通入大量X,X的物質(zhì)的量濃度增大,反應(yīng)速率加快,故C正確;升溫,反應(yīng)速率加快,故D正確。(5)反應(yīng)達(dá)到平衡時,反應(yīng)沒有停止,正、逆反應(yīng)速率相等但不為0,反應(yīng)物和生成物的濃度不一定相等,故D正確。(共58張PPT)
第二節(jié)　化學(xué)反應(yīng)的速率與限度
基礎(chǔ)課時 化學(xué)反應(yīng)的限度
12
第六章
化學(xué)反應(yīng)與能量
1.了解可逆反應(yīng)及其特點,知道可逆反應(yīng)在一定條件下能達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。2.理解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征及標(biāo)志,知道改變條件化學(xué)平衡會發(fā)生改變。
3.體會從限度和快慢兩個方面去認(rèn)識和調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的重要性,了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的作用。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
一、化學(xué)反應(yīng)的限度
二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓(xùn)練
一、化學(xué)反應(yīng)的限度
對點訓(xùn)練
(一)知識梳理
1.可逆反應(yīng)
(1)定義
在同一條件下既能向________方向進(jìn)行,同時又能向________方向進(jìn)行的反應(yīng)。
(2)可逆反應(yīng)的表示方法:可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式中,用“ ”號代替“===”號。
正反應(yīng)
逆反應(yīng)
2.化學(xué)平衡狀態(tài)的建立
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程
最大
最大
0
0
減小
減小
增大
增大
不變
(2)化學(xué)平衡建立過程中化學(xué)反應(yīng)速率的圖像
3.化學(xué)平衡狀態(tài)
在一定條件(溫度、濃度、壓強(qiáng)等)下,當(dāng)__________反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時, ___________ 與___________相等,反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度都__________,達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài),簡稱化學(xué)平衡。
可逆
正反應(yīng)速率
逆反應(yīng)速率
不再改變
4.化學(xué)反應(yīng)的限度
(1)化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到的或完成的__________,即該反應(yīng)進(jìn)行的限度。
(2)對化學(xué)反應(yīng)限度的理解
①任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度,只是不同反應(yīng)的限度不同。化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在一定條件下的最大________。
②同一可逆反應(yīng),不同條件下,化學(xué)反應(yīng)的限度不同,即改變反應(yīng)條件可以在一定程度上改變一個化學(xué)反應(yīng)的______。
最大程度
轉(zhuǎn)化率
限度
(二)互動探究
材料1　向2 mL 0.01 mol·L-1KI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,溶液變紅色。
材料2　在一定溫度下,在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發(fā)生反應(yīng): 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),一段時間后達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。
【問題討論】
問題1　根據(jù)材料1中反應(yīng)物用量的分析,結(jié)合反應(yīng)現(xiàn)象說明什么問題 寫出對應(yīng)的離子方程式。
提示　加入 KSCN 溶液后,溶液變?yōu)榧t色,說明溶液中仍然存在Fe3+;在I-過量的情況下,Fe3+仍然沒完全反應(yīng),說明該化學(xué)反應(yīng)不能進(jìn)行到底,是可逆反應(yīng),存在一定的限度。離子方程式為2Fe3++2I- 2F+I2、Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。
根據(jù)材料2回答以下問題:
問題2　一段時間后,再向容器中充入含氧同位素O 的氧氣,則O最終存在于哪些物質(zhì)中
提示　O可能存在于氧氣、二氧化硫和三氧化硫中,因為反應(yīng)為可逆反應(yīng),當(dāng)含O的三氧化硫,同時含O的三氧化硫又分解生成二氧化硫和氧氣,故最終三種物質(zhì)中都可能含有O。
問題3　一段時間后,該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡,下列哪些能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) 并簡單解釋理由。
①v正(SO2)=2v逆(O2)
②v(SO2)=v(SO3)
③單位時間內(nèi)消耗a mol SO2的同時生成a mol SO3
④SO2、O2和SO3的濃度之比為2∶1∶2
⑤混合氣體的總的物質(zhì)的量不再改變
⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變
⑦混合氣體的密度不再改變
⑧混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
提示　①⑤⑥⑧。 ①因為v正(SO2)=2v正(O2),現(xiàn)有v正(SO2)=2v逆(O2),故v正(O2)= v逆(O2), 為化學(xué)平衡狀態(tài);②v(SO2)和v(SO3)永遠(yuǎn)相等,不能說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);③單位時間內(nèi)消耗a mol SO2,必然生成a mol SO3,不能說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);④非平衡狀態(tài)下,SO2、O2和SO3的濃度之比也可能為2∶1∶2;⑤因為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等,如氣體的總物質(zhì)的量不再改變,說明正、逆反應(yīng)速率相等,可以說明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);⑥因為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等,若不平衡,則壓強(qiáng)隨時間改變而改變,若壓強(qiáng)不變,說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);⑦該反應(yīng)體系的容積不變,反應(yīng)物及產(chǎn)物都是氣體,故氣體的密度永遠(yuǎn)不變,密度不變,不能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);⑧根據(jù)M=,該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等,則n是個變化的量,故M也是一個變化的量,若混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變,則n不變,反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。
【探究歸納】
1.可逆反應(yīng)的特征
正、逆反應(yīng)在同一條件下同時進(jìn)行,任意物質(zhì)都不能完全轉(zhuǎn)化,反應(yīng)物和生成物同時存在,任一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100%。
2.化學(xué)平衡的特征
逆 化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)
等 達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等
動 化學(xué)平衡是一種表面靜止?fàn)顟B(tài),但反應(yīng)并未停止,是一種動態(tài)平衡
定 達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后,各組分濃度保持不變,不再隨時間變化而變化
變 外界條件發(fā)生改變時,原平衡狀態(tài)將被打破,再在新條件下建立新的平衡狀態(tài)
3.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
(1)三關(guān)注
①關(guān)注反應(yīng)條件,是恒溫恒容,恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器。
②關(guān)注反應(yīng)特點,是等體積反應(yīng),還是非等體積反應(yīng)。
③關(guān)注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應(yīng)。
(2)判斷依據(jù)
“變量不變”的理解:①平衡體系中各物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、濃度及百分含量等保持不變。
②一定條件下的氣體密度、總壓強(qiáng)、氣體的平均相對分子質(zhì)量不變等。
③有色體系的顏色保持不變。
總之,若物理量由變量變成了不變量,則表明該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);若物理量為“不變量”,則不能作為平衡標(biāo)志。
1.下列各組反應(yīng)互為可逆反應(yīng)的是 (　　)
①2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O
CO2+H2O+Na2CO3===2NaHCO3
②SO2+H2O===H2SO3 H2SO3===SO2+H2O
③2SO2+O2 2SO3 2SO3 2SO2+O2
④NH3+HCl===NH4Cl NH4Cl NH3↑+HCl↑
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
B
解析　可逆反應(yīng)為在相同條件下可以相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng);①兩者反應(yīng)條件不同,不是可逆反應(yīng);②兩者為在相同條件下可以相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng),是可逆反應(yīng);③兩者為在相同條件下可以相互轉(zhuǎn)化的反應(yīng),是可逆反應(yīng);④兩者反應(yīng)條件不同,不是可逆反應(yīng)。
2.“接觸法”制硫酸的反應(yīng)原理為2SO2+O2 2SO3,已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。下列說法正確的是(　　)
A.只要選擇適宜的條件,SO2和O2就能全部轉(zhuǎn)化為SO3
B.達(dá)到平衡后,正、逆反應(yīng)速率變?yōu)榱?br/>C.由反應(yīng)可知,2 mol SO2的能量大于2 mol SO3的能量
D.工業(yè)上在利用上述反應(yīng)生產(chǎn)三氧化硫時,要同時考慮反應(yīng)所能達(dá)到的限度和化學(xué)反應(yīng)速率兩方面的問題
D
解析　因為已知反應(yīng)為可逆反應(yīng),所以盡管選擇適宜的條件,SO2和O2也不能全部轉(zhuǎn)化為SO3,A錯誤;達(dá)到平衡后,反應(yīng)沒有停止,只是正、逆反應(yīng)速率相等但并不為零,故B錯誤;因為已知反應(yīng)為放熱反應(yīng),由反應(yīng)可知,2 mol SO2和1 mol O2的總能量大于2 mol SO3的總能量,故C錯誤;工業(yè)上在利用上述反應(yīng)生產(chǎn)三氧化硫時,為了提高產(chǎn)率和效率,要同時考慮反應(yīng)所能達(dá)到的限度和化學(xué)反應(yīng)速率兩方面的問題,故D正確。
3.在某容器中發(fā)生反應(yīng):H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g),下列情況能判斷反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是(　　)
A.容器內(nèi)混合氣體摩爾質(zhì)量不再改變
B.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再改變
C.容器內(nèi)各氣體濃度相等時
D.斷開2 mol H—S的同時斷裂2 mol H—O
D
解析　 A項,容器內(nèi)混合氣體的質(zhì)量不變,反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變,摩爾質(zhì)量不變,所以容器內(nèi)混合氣體摩爾質(zhì)量不再改變無法判斷是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài);B項,反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變,恒溫恒容容器中,容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變,所以容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再改變無法判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài);C項,容器內(nèi)各氣體濃度相等時是反應(yīng)的某一時刻,無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài);D項,斷開2 mol H—S的同時斷裂2 mol H—O,說明v正=v逆,反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)。
二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制
對點訓(xùn)練
(一)知識梳理
1.化學(xué)反應(yīng)條件控制的目的
反應(yīng)速率
利用率
有害反應(yīng)
副反應(yīng)
2.化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的調(diào)控
(1)考慮因素
化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時,需要考慮控制反應(yīng)條件的______和____________。
(2)實例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇
成本
實際可能性
小
高
大
高
加快
(二)互動探究
為實現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”的目標(biāo),提高燃料的燃燒效率與熱量的利用率也是重要措施之一。試回答下列問題。
【問題討論】
問題1　煤燃燒時,將煤塊粉碎成煤粉且通入適當(dāng)過量空氣的目的是什么
提示　將煤塊粉碎成煤粉的目的是增大其與空氣中O2的接觸面積,提高反應(yīng)速率,使煤粉燃燒更充分;通入適當(dāng)過量的空氣,可以使煤粉充分燃燒,生成CO2放出能量,若空氣不足,會造成煤燃燒不完全,生成CO,產(chǎn)生熱量少,且造成污染。
問題2　煤燃燒時,選擇保溫隔熱且耐熱的爐(灶)膛材料的主要目的是什么
提示　減少熱量損失,提高煤燃燒的效率。
問題3　煤燃燒后的廢氣中的熱量,采取什么措施可充分利用
提示　可將燃燒后的廢氣通過熱循環(huán)裝置,供其他方面使用。
【探究歸納】
控制反應(yīng)條件以提高燃料的燃燒效率
(1)燃料燃燒不充分的危害
①產(chǎn)生熱量少,浪費資源;②產(chǎn)生污染物,危害人體健康。
(2)提高燃料燃燒效率的措施
①使燃料充分燃燒,提高能量的轉(zhuǎn)化率。如使燃料與空氣或氧氣盡可能充分接觸,且通入的空氣要適當(dāng)過量。
②充分利用燃料燃燒所釋放的熱能,提高熱能的利用率。
提高燃料的燃燒效率實質(zhì)上是從多方面控制燃燒的條件,意義在于節(jié)約能源、節(jié)省資源、減少污染。
1.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是 (　　)
①提高燃料的著火點　②降低燃料的著火點　③將固體燃料粉碎　④將液體燃料霧化　⑤將煤氣化處理　⑥通入適當(dāng)過量的空氣
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥
C.③④⑤⑥ D.①②③④
解析　燃料的著火點不可改變且與燃燒效率無關(guān)。
C
2.化學(xué)反應(yīng)條件的控制具有重要的現(xiàn)實意義。如下反應(yīng)條件的控制中,不恰當(dāng)?shù)氖?(　　)
A.利用鈉在點燃的條件下與氧氣反應(yīng),制備過氧化鈉
B.為防止火災(zāi),在面粉廠、加油站等場所要嚴(yán)禁煙火
C.為加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D.降溫加快H2O2的分解速率
解析　鈉和氧氣在點燃或加熱條件下反應(yīng)生成過氧化鈉,可以利用鈉在點燃的條件下與氧氣反應(yīng),制備過氧化鈉,故A正確;為防止火災(zāi),在面粉廠、加油站等場所要嚴(yán)禁煙火,故B正確;MnO2可以作為催化劑催化KClO3的分解反應(yīng),故C正確;降溫會減慢H2O2的分解速率,故D錯誤。
D
課后鞏固訓(xùn)練
A級　合格過關(guān)練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)可逆反應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)的限度
1.在下列反應(yīng)CO+H2O CO2+H2中,加入C18O后,則18O存在于(　　)
A.只存在于CO和CO2中 B.存在于CO、H2O、CO2中
C.只存在于CO中 D.存在于CO、H2O、CO2、H2中
解析　加入C18O后,反應(yīng)后18O會進(jìn)入CO2,可逆反應(yīng)逆向進(jìn)行,18O有可能生成H2O,故18O存在于CO、H2O、CO2中。
B
2.500 ℃時,將2 mol N2和2.25 mol H2充入體積為10 L的恒容密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡時,NH3的濃度不可能是 (　　)
A.0.1 mol·L-1 B.0.12 mol·L-1 C.0.05 mol·L-1 D.0.16 mol·L-1
D
解析　根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式N2+3H2 2NH3,該反應(yīng)中N2過量,假設(shè)2.25 mol H2完全反應(yīng),則生成NH3的物質(zhì)的量為1.5 mol,濃度為0.15 mol·L-1,但該反應(yīng)是可逆反應(yīng),H2不可能完全轉(zhuǎn)化為NH3,因此達(dá)到平衡時,NH3的濃度小于0.15 mol·L-1。
3.不能說明反應(yīng)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(　　)
A.NO的濃度不再改變
B.反應(yīng)速率關(guān)系:v正(NO)=v逆(NO2)
C.相同時間內(nèi)消耗1 mol O2的同時生成2 mol NO2
D.混合氣體的顏色不再改變
C
解析　A項,NO的濃度不再改變,則表明正、逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài);B項,反應(yīng)速率關(guān)系:v正(NO)=v逆(NO2),表明反應(yīng)進(jìn)行的方向相反,且速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比,所以反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài);C項,相同時間內(nèi)消耗1 mol O2的同時生成2 mol NO2,反應(yīng)進(jìn)行的方向相同,反應(yīng)進(jìn)行的任一階段都存在此關(guān)系,反應(yīng)不一定達(dá)平衡狀態(tài);D項,混合氣體的顏色不再改變,表明c(NO2)不再改變,反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)。
4.一定條件下,對于反應(yīng)X(g)+3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零)。達(dá)平衡時,X、Y、Z濃度分別為0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1和0.08 mol·L-1,則下列判斷不合理的是(　　)
A.c1∶c2=1∶3
B.平衡時,Y和Z的生成速率之比2∶3
C.X和Y的轉(zhuǎn)化率相等
D.c1的取值范圍為0B
5.一定溫度下,已知反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)。現(xiàn)將1 mol N2O4充入一恒壓密閉容器中,下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(　　)
C
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
解析　①恒壓條件下,反應(yīng)正向氣體體積增大,氣體的總質(zhì)量不變,故密度減小,當(dāng)其不變時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);②恒壓條件下,壓強(qiáng)是恒量,不能作為判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志;③題給反應(yīng)充入1 mol N2O4,正反應(yīng)速率應(yīng)逐漸減小直到不變,不符合題意;④隨著反應(yīng)的進(jìn)行,N2O4的轉(zhuǎn)化率是變量,其不變證明達(dá)到平衡狀態(tài)。
6.已知在2 L的密閉容器中進(jìn)行如下可逆反應(yīng),各物質(zhì)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下:
(1)該可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為　　　　　　　　　　。
(2)用物質(zhì)B來表示0~2 s的平均反應(yīng)速率為　　　　　　。
(3)從反應(yīng)開始到2 s末,A的轉(zhuǎn)化率為　　　　　　。
3A(g)+B(g) 2C(g)
0.1 mol·L-1·s-1
40%
(4)下列事實能夠說明上述反應(yīng)在該條件下已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_____(填字母)。
A.vB(消耗)=vC(生成)
B.容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)保持不變
C.容器內(nèi)氣體的密度不變
D.容器內(nèi)氣體C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變
BD
解析　 (3)從反應(yīng)開始到2 s末,A物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%。(4)vB(消耗)=vC(生成),正、逆反應(yīng)速率不相等,A項錯誤;該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),容器內(nèi)氣體的總壓強(qiáng)保持不變,說明各氣體的物質(zhì)的量不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B項正確;容器內(nèi)氣體的密度始終不變,C項錯誤;容器內(nèi)氣體C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變,說明各組分的物質(zhì)的量不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D項正確。
(二)化學(xué)反應(yīng)條件的控制
7.化學(xué)反應(yīng)限度的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用,如果設(shè)法提高化學(xué)反應(yīng)的限度,下面的說法錯誤的是(　　)
A.能夠節(jié)約原料和能源 B.能夠提高產(chǎn)品的產(chǎn)量
C.能夠提高經(jīng)濟(jì)效益 D.能夠提高化學(xué)反應(yīng)速率
解析　提高化學(xué)反應(yīng)的限度指的是化學(xué)反應(yīng)所進(jìn)行的程度,提高了化學(xué)反應(yīng)的限度,就是提高了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,提高了產(chǎn)量,更能提高經(jīng)濟(jì)效益,但不一定會提高反應(yīng)的反應(yīng)速率,所以D項是錯誤的。
D
8.工業(yè)上合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),在實際生產(chǎn)中為提高合成氨的反應(yīng)速率,下列說法正確的是(　　)
A.溫度越高,反應(yīng)速率越快,因此采取的溫度越高越好
B.壓強(qiáng)越大,反應(yīng)速率越快,因此采取的壓強(qiáng)越大越好
C.催化劑能加快反應(yīng)速率,因此可選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎?br/>D.可向容器中加入一定量的水蒸氣,使氨氣溶解以提高反應(yīng)速率
C
解析　A項,溫度高反應(yīng)速率快,但溫度過高會消耗更多的燃料且催化劑有可能會失去活性,因此實際生產(chǎn)中的溫度不是越高越好,錯誤;B項,壓強(qiáng)大反應(yīng)速率快,但壓強(qiáng)過高會增加設(shè)備的成本,因此實際生產(chǎn)中的壓強(qiáng)不是越大越好,錯誤;C項,可選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┨岣叻磻?yīng)速率,正確;D項,加入水蒸氣會降低反應(yīng)體系的溫度,且氨氣溶于水并不能提高反應(yīng)速率,錯誤。
9.在工業(yè)生產(chǎn)或?qū)嶒炛?下列做法與調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率無關(guān)的是 (　　)
A.煅燒礦石時,向爐膛中鼓入空氣增強(qiáng)火勢
B.將Fe與稀H2SO4反應(yīng)中的稀H2SO4換成稀HNO3
C.食品抽真空包裝
D.實驗室制氫氣時,用鋅粉代替鋅塊
解析　A項,煅燒礦石時,向爐膛中鼓入空氣,氧氣濃度增大,反應(yīng)速率加快,火勢增強(qiáng);B項,將稀H2SO4換成稀HNO3,鐵與稀硝酸反應(yīng)不能放出氫氣,與反應(yīng)速率無關(guān);C項,食品抽真空包裝,降低氧氣濃度,減慢食物氧化速率;D項,實驗室制氫氣時,用鋅粉代替鋅塊,增大接觸面積,反應(yīng)速率加快。
B
B級　素養(yǎng)培優(yōu)練
10.在一定溫度下,在某恒容的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。下列有關(guān)敘述不正確的是(　　)
A.加入少量碳后,CO生成速率不變
B.氣體的密度不隨時間而改變,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡
C.升高溫度,正反應(yīng)速率增大,逆反應(yīng)速率減小
D.若2 mol H—O斷裂,同時有1 mol H—H斷裂,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡
C
解析　碳為固體,加入少量碳,CO生成速率不變,A正確;反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不同,且容器體積不變,則氣體的密度不隨時間而改變,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡,B正確;升高溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,C錯誤;2 mol H—O斷裂和1 mol H—H斷裂分別表示正、逆反應(yīng)速率,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡,D正確。
11.一定條件下,等物質(zhì)的量的N2和O2在容積為4 L的恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng):N2(g)+O2(g) 2NO(g)。如圖表示該反應(yīng)過程中N2的物質(zhì)的量n(N2)隨反應(yīng)時間(t)的變化。下列敘述正確的是(　　)
A.當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,O2的轉(zhuǎn)化率為60%
B.10 s內(nèi)反應(yīng)的平均速率為v(N2)=0.1 mol·L-1·s-1
C.10 s末NO的物質(zhì)的量濃度為1 mol·L-1
D.a點對應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率:v正(N2)=v逆(NO)
A
解析　A項,由題圖可知,反應(yīng)達(dá)到平衡時,N2由5 mol變?yōu)? mol,由于N2和O2起始加入量相同,且又是等物質(zhì)的量反應(yīng),則O2的轉(zhuǎn)化率為×100%=60%;B項,10 s內(nèi)消耗(5-4) mol N2,則10 s內(nèi)v(N2)==0.025 mol·L-1·s-1;C項,10 s末時生成2 mol NO,則此時c(NO)==0.5 mol·L-1;D項,a點達(dá)到平衡狀態(tài),則2v正(N2)=v逆(NO)。
12.在一定條件下,將3 mol A和1 mol B兩種氣體混合于固定容積為2 L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g) xC(g)+2D(g)。2 min末該反應(yīng)達(dá)到平衡,生成0.8 mol D,并測得C的濃度為0.2 mol·L-1。下列判斷正確的是(　　)
A.x=2
B.B的轉(zhuǎn)化率為50%
C.2 min內(nèi)A的平均反應(yīng)速率為0.3 mol·L-1·min-1
D.若混合氣體的密度保持不變,則表明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C
解析　A項,C的濃度為0.2 mol·L-1,生成C的物質(zhì)的量為0.2 mol·L-1×2 L=0.4 mol,根據(jù)方程式可知:x∶2=0.4 mol∶0.8 mol,所以x=1;B項,根據(jù)三段式計算:
B的轉(zhuǎn)化率為×100%=40%;C項,2 min內(nèi)A的平均反應(yīng)速率==0.3 mol·(L·min)-1;D項,因反應(yīng)前后各物質(zhì)均為氣態(tài),則反應(yīng)前后氣體的質(zhì)量不變化,而反應(yīng)容器的體積是固定的,則混合氣體的密度在反應(yīng)過程中是不變的。
13.在2 L密閉容器中進(jìn)行反應(yīng):mX(g)+nY(g) pZ(g)+qQ(g),式中m、n、p、q為化學(xué)計量數(shù)。在0~3 min內(nèi),各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化如下表所示:
物質(zhì) X Y Z Q
n(起始)/mol 0.7 1.0
n(2 min末)/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
n(3 min末)/mol 0.8
已知:2 min內(nèi)v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1,v(Z)∶v(Y)=1∶2。
請回答下列問題:
(1)2 min內(nèi)Z的反應(yīng)速率v(Z)=　　　　　　　　　。
(2)起始時n(Y)=　　　　　,n(Q)=　　　　　　。
(3)化學(xué)方程式中m=　　　　,n=　　　　,p=　　　　,q=　　　　。
(4)對于該反應(yīng),能增大正反應(yīng)速率的措施是　　　　(填字母,下同)。
A.增大容器容積 B.移走部分Q
C.通入大量X D.升高溫度
0.05 mol·L-1·min-1
2.3 mol
3.0 mol
1
4
2
3
CD
解析　(1)2 min內(nèi)Z的物質(zhì)的量濃度的變化量為=0.1 mol·L-1,用Z表示的反應(yīng)速率v(Z)==0.05 mol·L-1·min-1。(2)因為v(Z)∶v(Y)=1∶2,則說明Z、Y的物質(zhì)的量的變化量之比為1∶2,Z減少了0.2 mol,則Y增加了0.4 mol,所以Y起始物質(zhì)的量為2.7 mol-0.4 mol=2.3 mol。因為2 min內(nèi)v(Q)=0.075 mol·L-1·min-1,說明Q的物質(zhì)的量的變化量為0.075 mol·L-1·min-1×2 L×2 min=0.3 mol,則起始Q的物質(zhì)的量為2.7 mol+0.3 mol=3.0 mol。(3)各物質(zhì)的物質(zhì)的量的變化量之比等于其化學(xué)計量數(shù)之比,所以m∶n∶p∶q=0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol=1∶4∶2∶3,則m=1,n=4,p=2,q=3。(4)增大容器的容積,各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度減小,反應(yīng)速率減慢,故A錯誤;移走部分Q,Q的物質(zhì)的量濃度減小,反應(yīng)速率減慢,故B錯誤;通入大量X,X的物質(zhì)的量濃度增大,反應(yīng)速率加快,故C正確;升溫,反應(yīng)速率加快,故D正確。
(5)該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時　　　　。
A.反應(yīng)停止了
B.正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率均為0
C.反應(yīng)物與生成物濃度相等
D.正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等
D
解析 (5)反應(yīng)達(dá)到平衡時,反應(yīng)沒有停止,正、逆反應(yīng)速率相等但不為0,反應(yīng)物和生成物的濃度不一定相等,故D正確。

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