【Syx】化学反应限度课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（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第二课时第二课时 学习目标 1.结合实例体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征，发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养。2.体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性，认识控制反应条件在生产和科学研究中的作用。新课导入炼铁高炉尾气之谜：炼铁高炉尾气之谜：一个化学反应在实际进行时，给定量的反应物能否按相应的计量数完全转化为生成物？为什么增高了炉身，CO的转化率没有提高呢？CCO2 2CO Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温化学反应是有限度的，有些能进行地比较彻底，化学反应是有限度的，有些能进行地

2、比较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。知识回顾可逆反应：可逆反应：1.定义：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进 行的反应。注：向生成物方向进行的反应叫做正反应，向反应物方向进行的反应叫做逆反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“=”，用 “”。2.特征：化学反应的限度比较两个反应方程式对应表中数据，你能发现什么？比较两个反应方程式对应表中数据，你能发现什么？n(Hn(H2 2)/mol)/mol2 22 22 22 22 2n(On(O2 2)/mol)/mol0.50.51 15 51010100100反应结束后反应结束后H H

3、2 2物质的量物质的量1 10 00 00 00 0表表1 1：反应：反应 O O2 2+2 H+2 H2 2 =2 H =2 H2 2O O中，中，点燃点燃n(Hn(H2 2)/mol)/mol3 33 33 33 33 3n(Nn(N2 2)/mol)/mol0.50.51 15 51010100100反应结束后反应结束后H H2 2物质的量物质的量1.81.80.40.40.240.240.10.15 50.080.08表表2 2：反应：反应 N N2 2+3 H+3 H2 2=2 NH 2 NH3 3中，中，催化剂催化剂高温高压高温高压 化学反应是有化学反应是有限度限度的，有些能进行地

4、较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆可逆的。的。【思考】【思考】什么样的反应在给定条件什么样的反应在给定条件下的进程有一定的限度？下的进程有一定的限度？化学平衡状态的建立 在某固定密闭容器中发生反应：在某固定密闭容器中发生反应：各物质的浓度随反应的各物质的浓度随反应的时间变化如下表所示：时间变化如下表所示：时间时间(min)01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999问：问：此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度（此条件下进行到

5、什么时候达到了这个反应的限度（化学平衡状态化学平衡状态）?此时的反应是否停止了？此时的反应是否停止了？此时为何三种物质的浓度保持不变此时为何三种物质的浓度保持不变?化学平衡状态的建立 在某固定密闭容器中发生反应：在某固定密闭容器中发生反应：，各物质的浓各物质的浓度随反应的时间变化如下表所示：度随反应的时间变化如下表所示：时间时间(min)01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999反应开始时反应进行时反应50min后宏观物料角度c(反应物)_ 0c(反应物)_c(反应物)_c(生成物

6、)_ 0c(生成物)_c(生成物)_微观速率角度v正 _ 0v正 _v正 _v逆 _ 0v逆 _v逆 _=减小增大减小增大不变不变不变不变【思考4】用图像描述 v正 和 v逆 变化规律？化学平衡状态的建立正逆反应都进行，v(逆)0，v(正)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)t1反应到t1时刻 动态平衡 化学平衡状态的建立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 0 v v正

7、正最大最大v v逆逆为为0 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应物浓度减小生成物浓度增大生成物浓度增大各物质的浓度各物质的浓度不再改变不再改变 v v正正逐渐减小逐渐减小v v逆逆逐渐增大逐渐增大 v v正正 =v v逆逆00生成物生成物 时间时间浓浓度度O O反应物反应物 时间时间速速率率O O正反应正反应逆反应逆反应 化学平衡状态t t0 0v vv(v(正正)v(v(逆逆)50min50minv(v(正正)=v()=v(逆逆)0 0各物质浓度不各物质浓度不变变0 0t tC C生成物生成物反应物反应物50min50min1 1、定义：、定义：在一定条件下，

8、在一定条件下，可逆反应可逆反应进行到一定程度时，正反应速率进行到一定程度时，正反应速率 和逆反应速和逆反应速率率相等相等，反应物和生成物，反应物和生成物浓度不再发生变化浓度不再发生变化，达到一种，达到一种表面静止表面静止的状态，这种状态的状态，这种状态称为化学平衡状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。简称化学平衡。可逆反应在一定条件下所能达到或完成的可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度最大程度，即该反应的限度。，即该反应的限度。化学平衡状态化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征逆逆定定等等动动变变化学平衡状态研究的对象是化学平衡状态研究的对象是可逆反应可逆反应达到化学平衡状态后，各组分浓

9、度达到化学平衡状态后，各组分浓度不再改变不再改变，不随时间变化而变化，不随时间变化而变化达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等相等化学平衡是一种表面静止状态，反应并未停止，是一种化学平衡是一种表面静止状态，反应并未停止，是一种动态平衡动态平衡外界条件改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡外界条件改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡 化学平衡状态动动：化学平衡是一种动态平衡化学平衡是一种动态平衡当可逆反应达到平衡状态时，虽然达到一种表面静止的状态，即总反应速率为0，但正、逆反应速率均不为0。【思考】在一定条件下的密闭

10、容器中发生反应：2SO2+O2 2SO3，达到化学平衡状态后，再充入少量含18O的氧气，一段时间后，18O可能存在于哪些物质中？该反应是可逆反应，18O可存在于SO2、O2、SO3中。化学平衡状态等：等：正反应速率等于逆反应速率正反应速率等于逆反应速率可逆反应 N2O4(g)2NO2(g)t1时刻时，v逆(NO2)=v正(N2O4)，反应未达到平衡状态。t2时刻后，v逆(NO2)=2v正(N2O4)，反应达到平衡状态。由此可见，当用不同物质表示化学平衡状态下的正、逆反应速率时，速率比应该与其化学计量数成正比。化学平衡状态定：定：反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变反应物的浓度和生成物的浓度都不

11、再改变某条件下的合成氨反应中，N2、H2、NH3的浓度随时间变化如图所示：从t1时刻开始，它们的浓度均不再改变。这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，即化学平衡状态。此时反应物的转化率最大：（转化率=100%）产物的产率最大：（产率=100%）化学平衡状态变：变：改变反应条件，可以改变化学平衡状态改变反应条件，可以改变化学平衡状态大量的科学实验证明，化学平衡状态通常会受到浓度、温度、压强等因素的影响。化学平衡状态常用于判断反应达到平衡的依据常用于判断反应达到平衡的依据达到平衡的标志：达到平衡的标志：（一定条件下）（一定条件下）v v正正=v v逆逆浓度不再改变浓度不再改变 以以xA +yB

12、zCxA +yB zC为例：为例：V VA A耗耗 =V=VA A生生V VA A耗耗 :V:VC C耗耗 =x:z=x:zV VB B生生 :V:VC C生生 =y:z=y:z V VA A耗耗 :V:VB B生生 =x:y=x:y能说明V正=V逆的标志：如何理解如何理解 v v(正正)v v(逆逆)？v(正)v(逆)核心：1、有正有逆的描述；2、转化为同一物质速率相等 化学平衡状态反应物与生成物浓度不再改变：各物质的物质的量、百分含量、体积分数等保持反应物与生成物浓度不再改变：各物质的物质的量、百分含量、体积分数等保持恒定恒定;变量不再改变变量不再改变方程式左右两边气体方程式左右两边气体系

13、数之和不同的反应系数之和不同的反应,压强、气体密度、气体的总物质的量、压强、气体密度、气体的总物质的量、气体平均分子质量、容器压强（恒容条件）、容器体积（恒压条件）不变。气体平均分子质量、容器压强（恒容条件）、容器体积（恒压条件）不变。有色物质参加或生成的反应有色物质参加或生成的反应,颜色不再变时颜色不再变时，或绝热容器中的，或绝热容器中的温度温度不再不再改变。改变。如何理解浓度不再改变如何理解浓度不再改变?核心：一个量随反应一直变，突然不变 变量不变 即平衡 化学反应条件的控制 在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反

14、应条件时，需要考虑控制反应条件的条件的成本成本和和实际可能性实际可能性。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。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在择在400500400500下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为1030

15、MPa1030MPa。催化剂催化剂高温、高压高温、高压N2+3H2 2NH3工业合成氨工业合成氨 化学反应条件的控制基本措施基本措施改变反应速率改变反应速率改变反应限度改变反应限度改变温度、浓度、气体的压强、改变温度、浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等固体的表面积以及催化剂的合理使用等改变温度、浓度、气体的压强等改变温度、浓度、气体的压强等思考：为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件思考：为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件?提高燃料燃烧效率的具体措施：提高燃料燃烧效率的具体措施：(1)(1)将煤研细，增大与氧气的接触面积，加快反应速率；使用助燃剂将煤研细，

16、增大与氧气的接触面积，加快反应速率；使用助燃剂(2)(2)适当过量的空气有利于煤的充分燃烧；适当过量的空气有利于煤的充分燃烧；(3)(3)炉炉(灶灶)膛材料采用保温性能好的的耐高温材料；膛材料采用保温性能好的的耐高温材料；(4)(4)废气中的热量可用于供暖或发电等。废气中的热量可用于供暖或发电等。归纳总结化学反应限度化学反应限度1 1、可逆反应的进程都有一定的限度、可逆反应的进程都有一定的限度2 2、化学平衡状态的建立、化学平衡状态的建立3 3、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征动动、等等、定定、变变。4 4、化学平衡状态的判断、化学平衡状态的判断判断依据：等、定判断依据：等、定化学反应条件的控制化学反应条件的控制促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。随堂训练D 随堂训练B 随堂训练C 随堂训练B 随堂训练B 随堂训练C 随堂训练D 随堂训练C 随堂训练D 随堂训练D 随堂训练0.2 molL1min156.25%450.2 molL1min11.2 molL150%CEBD