【公开课】化学反应的限度（课件）（人教版2019必修第二册）.pptx

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1、第六章化学反应与能量第二节第二节 化学反应的速率与限度化学反应的速率与限度课时课时2 2 化学反应的限度化学反应的限度学习目标1.了解可逆反应；2.理解化学平衡状态和学会平衡状态的判断；3.了解控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用。情景导学炼铁高炉尾气之谜开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是设法增加高炉的高度。然而，令人吃惊的是，高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟然没有改变。高炉炼铁原理：炼制1t生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需用量，从高炉炉顶出来的气体中总是含有未利用的CO气体。C+O2 CO2点燃C+CO2 2CO高温Fe2O3+3CO 2

2、Fe+3CO2高温思考讨论思考：我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？2H2 +O2 =2H2O 已知：2mol 1mol 2SO2 +O2 2SO3 已知：2mol 1mol 2mol?v(逆)c(SO2)、c(O2)逐渐减小 ,v(正)逐渐减小，c(SO3)逐渐增大，v(逆)逐渐增大反应过程中c(SO2)、c(O2)最大，v(正)最大,c(SO3)=0 v(逆)=0开始时反应速率时间（t）0v(正)v(逆)v(正)=v(逆)平衡状态t1反应结束时t1 动态平衡化学平衡的建立过程 分析平衡建立过

3、程：某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3010203040506070SO310.70.50.350.20.10.10.1O200.150.250.3250.40.450.450.45SO200.30.50.650.80.90.90.9催化剂催化剂t(min)C(mol/L)反反应应速速率率时间（时间（t）0v(正正)v(逆逆)平衡状态平衡状态t1注意：平衡时各物质的各量之比不一定等于计量系数比，只有反应过程中变化量之比等于计量系数比反应物浓度最大反应物浓度最大生成物浓度为生成物浓度为0 v正正最大最大v逆逆为为0反应反应开始开始反应反应过程过程达到达到平衡平衡反应物浓度减小反

4、应物浓度减小生成物浓度生成物浓度增大增大各物质的浓度各物质的浓度不再改变不再改变 v正正逐渐减小逐渐减小v逆逆逐渐增大逐渐增大 v正正=v逆逆0生成物生成物 时间时间浓浓度度O反应物反应物 时间时间速速率率O正反应正反应逆反应逆反应化学平衡状态1.定义：在一定条件下，可逆反应中，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应物的浓度和生成物的浓度都不在改变。达到了一种表面静止的状态，我们称之为“化学平衡状态”。可逆反应(正)=(逆)逆等动02.特征动态平衡定各组分的浓度保持不变变条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡时间时间tV正正V逆逆V正=V逆反反应应速速率率达到平衡达到平衡达到平衡达到

5、平衡0 0t t1 1判断可逆反应是否达到平衡的直接标志。(1)1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3()(2)在一定条件下，一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度()(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()(5)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等()(6)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等()化学平衡状态的判断（1）直接标志：正反应速率等于逆反应速

6、率 可为同一物质，也可为不同物质(其比值不一定为1)各组分的量不随时间改变而改变浓度或含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)化学平衡状态的判断直接依据：直接依据：由化学平衡本质 v正=v逆，即v生成=v消耗，方向相反相同t内，生成 2mol SO3 同时消耗 1mol O22SO2+O2 2SO3 催化剂相同t内，生成 2mol SO2 同时消耗 2mol SO2X相同相同物质物质看正逆、不同看正逆、不同物质物质成比例成比例N2+3H2 2NH31mol NN键断裂的同时，有6mol NH键断裂 1mol NN键断裂的同时，有6mol NH键形成XN2的消耗速率与N2的生成速率 N2的消耗速

7、率与NH3的 速率之比等于H2的生成速率与NH3的 速率之比等于相等消耗1:23:2生成达到平衡的标志是:v(H2)：v(N2)=3:1可否判断反应达平衡？不可以！因为任何时刻速率比都等于系数比化学平衡状态的判断【小结】对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前后（反应过程中）是否发生变化，若是,则可以作为依据；否则，不行。（2）间接标志：a.各物质的物质的量不随时间改变而改变 b.体系的压强不随时间改变而改变 c.气体的颜色不随时间改变而改变 d.气体的密度或平均相对分子质量不随时间改变而改变平均摩尔质量mA(s)nB(g)pC(g)qD(g

8、)2SO2+O2 2SO3 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)I2+H2 2HIM=m总 n总总CaC2O4（s）CaO(s)+CO2(g)+CO(g)思考：反应前后气体思考：反应前后气体 m、n、P、M 变不变变不变不变不变变变变变变变不变不变不变不变不变不变不变不变变变A(s)2B(g)C(g)D(g)变变变变变变变变不变不变不变不变变变变变变变变变不变不变a.对于对于纯气体纯气体纯气体纯气体参加的可逆反应参加的可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)b.对于对于非纯气体非纯气体非纯气体非纯气体参加的可逆反应参加的可逆反应mA(s)nB(g)pC(g)qD(g)c.对于对

9、于仅固体作反应物仅固体作反应物仅固体作反应物仅固体作反应物的的的的可逆反应可逆反应 当当mn pq时时 当当 mn=pq 时时 当当mn pq时时 当当 mn=pq 时时 化学平衡状态的判断标志(1)速率:正=逆同一物质:生成(A)=消耗(A)直接标志(2)各组分的浓度保持不变间接标志 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。不同物质，v正(A):v逆(B)=化学计量数之比（根据具体情况分析）以mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)为例a.对于纯气体纯气体参加的可逆反应平衡不一定平衡压强mnpq时，总压强一定(其他条件一定)mn=pq时，总压强一定 (其他条件一定)压强

10、P 平均摩尔质量M 密度 温度T混合气体平均摩尔质量 当mn pq时，一定时温度当体系温度一定时平衡颜色反应体系内有色物质的颜色一定平衡体系密度不一定平衡恒温恒压时，mnpq，则密度一定时平衡当 mn=pq 时，一定时平衡不一定平衡恒温恒容时，密度一定间接依据：以mA(s)nB(g)pC(g)qD(g)为例不一定平衡压强npq时，总压强一定(其他条件一定)平衡n=pq时，总压强一定 (其他条件一定)平衡平衡恒温恒容时，密度一定平衡混合气体平均摩尔质量 一定时，只有当npq时 一定时，但n=pq时体系密度b.对于非纯气体非纯气体参加的可逆反应以mA(s)nB(g)pC(g)qD(g)为例1.在一

11、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)2 Z(g)，不能作为 反应达到化学平衡状态标志的是()A.单位时间内生成和消耗的X的物质的量相等 B.容器内各物质的浓度不随时间变化 C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1 2 2 D.单位时间消耗0.1 mol X的同时消耗0.2 mol Z C反应物和生成物的浓度都不再改变（注意不是相等）2.某密闭容器中有反应某密闭容器中有反应 2NO2 2NOO2，达到平衡的是（，达到平衡的是（）A、单位时间内生成、单位时间内生成 n mol O2 同时生成同时生成 2n mol NO2B、单位时间内

12、生成、单位时间内生成 n mol O2 同时生成同时生成 2n mol NOC、c(NO2):c(NO):c(CO2)=2:2:1D、混合气体的颜色不再改变、混合气体的颜色不再改变E、混合气体的密度不再改变、混合气体的密度不再改变F、混合气体的平均相对分子质量不再改变、混合气体的平均相对分子质量不再改变H、混合气体个组分的体积分数不再改变、混合气体个组分的体积分数不再改变ADEFHM=m总 n总总=m总 V比值不行NO2红棕色红棕色以下情况可作为反应达到平衡的标志的是反应混合物中各气体的体积分数混合气体的颜色不再改变混合气体的密度不再改变混合气体的压强不再改变反应1：反应2：3.在两个恒容密闭

13、容器中进行如下两个反应反应1：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)（NO2红棕色）反应2：H2(g)+I2(g)2HI(g)（I2紫色）混合气体的平均相对分子质量不再改变4.在一恒容密闭容器中，发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)下列说法能够证明上述反应已达平衡状态的是：。各物质的物质的量浓度不再改变SO2、O2、SO3的浓度之比为2:1:2 SO2的转化率不再改变 SO3的体积分数不再改变 混合物的总质量不再改变 混合气体的密度不再改变 混合物的颜色不再改变混合物的平均摩尔质量不再改变绝热容器中反应体系的温度不再改变 恒温容器中混合气体的压强一定公式：公式：其他特别的反应类型

14、：A(g)+B(s)C(g)其他有颜色变化的反应：其他有颜色变化的反应：I2(g)+H2(g)2HI(g)(紫色紫色)公式：公式：PV=nRT(1)速率:正=逆同一物质:生成(A)=消耗(A）)直接标志(2)各组分的浓度保持不变间接标志各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。不同物质v正(A):v逆(B)=化学计量数之比（根据具体情况分析）判断标志定义特征逆、动、等、定、变化学平衡状态可逆反应化学反应的限度化学平衡状态的建立过程在同一条件下，既能向正反应方向，又能向逆反应方向进行的反应。指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不

15、变的状态。化学反应条件的控制高炉炼铁高炉炼铁过程中发生的反应包括了可逆反应，而可逆反应存在一定的限度，当反应达到其限度以后，各物质的量就不变了，因此炼铁过程中，原料是不可能完全转化为产物的。对炼铁的反应进行深入研究还有没有意义？单击添加标题单击添加标题化学反应条件的控制对炼铁的反应进行深入研究的意义：可逆反应的限度是建立在一定条件的基础上的，改变反应条件可以在一定程度上改变反应的限度。趋利避害！所以通过对反应条件的控制，可以促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。化学反应条件的控制一、控制化学反应条件的意义促进有利反应（提高反应物的转化率即原料的利用率，加快反应速率等）抑制有害反应（减缓反应速

16、率，减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生等）二、控制化学反应条件的方法改变化学反应速率：改变温度、溶液的浓度、气体压强（或浓度）、固体表面积及使用催化剂 改变可逆反应进行的程度：改变温度、溶液浓度、气体压强（或浓度）化学反应条件的控制三、合成氨工业反应条件的控制合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，生产成本高，工业上通常选择在400500下进行。压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，采用的压强通常为1030MPa。化工化工生产中控制反应条件的原则生产中控制反应条件的原则原则原则：在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应：在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件条件时时，需要考虑需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性控制反应条件的成本和实际可能性控制生产成本控制生产成本反应实际可能性反应实际可能性化学反应条件的控制四、煤燃烧反应条件的控制1将固体煤粉碎以增大接触面积，同时空气适当过量，以提高转化率。2炉膛材料尽量选择保温性能好的，烟道废气中的热量用来加热水、发电等，以提高热量利用率。2.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是()提高燃料的着火点降低燃料的着火点将固体燃料粉碎将液体燃料雾化将煤气化处理通入足量的空气A.B.C.D.解析燃料的着火点不可改变且与燃烧效率无关。C