【化学】化学反应的限度 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、第二节第二节 化学反应速率与限度化学反应速率与限度第第3 3课时课时 化学反应限度化学反应限度1.1.可逆反应可逆反应(1 1)定义：在同一条件下定义：在同一条件下_和和_均均能进行的化学反应。能进行的化学反应。(2)(2)特点特点正正向反应和逆向反应向反应和逆向反应_进行。进行。一一定条件下，反应物不可能定条件下，反应物不可能_转化为生成物，即反应物转化为生成物，即反应物的的 转转化率不可能达到化率不可能达到_。(3)(3)表示：书写可逆反应的化学方程式时不用表示：书写可逆反应的化学方程式时不用“=”“=”而用而用“”。正反应方向正反应方向逆反应方向逆反应方向同时同时全部全部100%可逆反应

2、一旦开始，可逆反应一旦开始，反应物和生成物共存反应物和生成物共存典型的可逆反应有典型的可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压H2+I2 2HI SO2+H2O H2SO32SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温Cl2+H2O HCl+HClO 可逆反应的反应物不能彻底转化可逆反应的反应物不能彻底转化1、当可逆反应：、当可逆反应：2SO2O2 2SO3达到平衡后，通入达到平衡后，通入18O2再次再次达到平衡时，达到平衡时，18O存在于存在于()ASO3和和O2中中 BSO2和和SO3中中 CSO2、O2和和SO3中中 DSO2和和O2中中课堂练习课堂练习C课堂练习课堂

3、练习2、在在1L的密闭容器中，充入气体的密闭容器中，充入气体0.1mol2、0.3molY2和和0.2molZ2 发生反应发生反应2+Y2 2Z 当反应在一定条件当反应在一定条件下进行到各物质浓度不变时，它们的浓度可能是（下进行到各物质浓度不变时，它们的浓度可能是（）A、Z=0.3mol/L B、Y2=0.2mol/L C、X2=4mol/L D、Z=0.15mol/LAD化化学学反反应应的的限限度度可逆反应可逆反应正反应和逆反应，同时同条件正反应和逆反应，同时同条件转化率转化率100100 反应物和生成物共存反应物和生成物共存 2 2、化、化学平衡状态的建立学平衡状态的建立在一定条件下向反应

4、容器中加入在一定条件下向反应容器中加入SO2和和O2(合适催化剂合适催化剂)。对于以上反应，请分析：对于以上反应，请分析：（1 1）当反应刚开始时，反应物和生成物的）当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度浓度哪个大？哪个大？（2 2）当反应刚开始时，）当反应刚开始时，正反应正反应与与逆反应逆反应哪哪个反个反应速率大？应速率大？（3 3）随着反应的进行，反应物和生成物浓）随着反应的进行，反应物和生成物浓度如度如何变化何变化？（4 4）随着反应的进行，）随着反应的进行，v(v(正正)与与v(v(逆逆)怎样变化？怎样变化？反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大反应物浓度逐渐减小，生成物浓度逐渐增大V(

5、V(正）减小，正）减小，V V（逆）增大（逆）增大此时为何此时为何3种物质的浓度种物质的浓度保持不变保持不变?催化剂催化剂 时时间间 （min)min)物质的量物质的量浓度浓度(mol/L(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9 某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2SO,2SO2 2+O+O2 2 2SO2SO3 3反应已达到最大限度，说明反应达到了平衡反应已达到最大限度，说明反应达到了平衡达到反应限度后

6、，反达到反应限度后，反应物和生成物浓度不应物和生成物浓度不在变化（在变化（定定）达到反应限度后达到反应限度后V V正正=V=V逆逆（等等）0 0（动动）化学平衡状态的建立图像化学平衡状态的建立图像平衡状态平衡状态v v(正正)v v(逆逆)，向，向正反应方向，建立平衡正反应方向，建立平衡请继续分析：请继续分析：（5 5）从速率角度分析反）从速率角度分析反应进行到什么时候会应进行到什么时候会“停止停止”？当正反应速率与逆反应速率相等时当正反应速率与逆反应速率相等时（6 6）此时，反应物和生成物浓度如何变化？）此时，反应物和生成物浓度如何变化？反应物和生成物浓度均不再改变反应物和生成物浓度均不再改

7、变（7 7）反应真的停止了吗？反应真的停止了吗？NONO处于动态平衡处于动态平衡可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态化化学学反反应应的的限限度度可逆反应可逆反应化学平化学平衡状态衡状态正反应和逆反应，同时同条件正反应和逆反应，同时同条件转化率转化率100100 反应物和生成物共存反应物和生成物共存 概念：概念：在一定条件的可逆反应中，当在一定条件的可逆反应中，当V V正正=V=V逆逆时时，各物，各物 浓浓度保持不变的状态。度保持不变的状态。特征特征化学平衡状态即化学反应限度，此时转化率最大。化学平衡状态即化学反应限度，此时

8、转化率最大。特征特征逆逆：可逆反应；：可逆反应；等等：v v正正v v逆逆0 0；动：动态平衡，动：动态平衡，反应没停止；反应没停止；定定：各组分的质量：各组分的质量(或浓度或浓度)保持不变，为一定值；保持不变，为一定值；变：外界条变：外界条件改变时，平衡就件改变时，平衡就被破被破坏，在新的条件下建坏，在新的条件下建 立新的平衡。立新的平衡。化学平衡状态：化学平衡状态：注意：注意：只有只有可逆反应可逆反应才有可能存在化学平衡状态，解决有关化学才有可能存在化学平衡状态，解决有关化学平衡的问题时，首先要看清该化学反应是否为可逆反应。平衡的问题时，首先要看清该化学反应是否为可逆反应。化学平衡状态是可

9、逆反应进行到化学平衡状态是可逆反应进行到最大限度最大限度的结果。的结果。化学平衡状态的化学平衡状态的建立还必须具有一定的外部条件建立还必须具有一定的外部条件（温度、（温度、浓度、压强等），所以，浓度、压强等），所以，同一个可逆反应在不同条件下建立同一个可逆反应在不同条件下建立起的化学平衡状态可能不同。起的化学平衡状态可能不同。判判定定方方法法直直接标接标志志等等：同一物质：同一物质正（正（正（正（B B B B）=逆（逆（逆（逆（B B B B）不不同物同物质质(一正一逆，与系数成比例一正一逆，与系数成比例)例：在一定温度下例：在一定温度下,可逆反应可逆反应N N2 2+3H+3H2 2 2N

10、H2NH3 3达到平衡达到平衡的标志是的标志是:A.NA.N2 2的消耗速率等于的消耗速率等于N N2 2的生成速率的生成速率 B.HB.H2 2的消耗速率等于的消耗速率等于N N2 2的生成速率的的生成速率的3 3倍倍 C.NHC.NH3 3的消耗速率等于的消耗速率等于N N2 2生成速率的生成速率的2 2倍倍D.D.单单位时间内生成位时间内生成nmolNnmolN2 2,同时生成同时生成3nmolNH3nmolNH3 3E E.1.1个个NNNN键断裂的同时，有键断裂的同时，有3 3个个H-HH-H键形成键形成F F.1.1个个NNNN键断裂的同时，有键断裂的同时，有3 3个个H-HH-H

11、键断裂键断裂以反应以反应mA(g)+nB(g)pC(g)为例，达为例，达到平到平衡的标志为：衡的标志为：A的消耗速率与的消耗速率与A的生成速率的生成速率A的消耗速率与的消耗速率与C的的 速速率之比等于率之比等于B的生成速率与的生成速率与C的的 速速率之比等于率之比等于A的生成速率与的生成速率与B的的 速速率之比等于率之比等于相等相等消耗消耗m：p生成生成n：p消耗消耗m：n定定：各各组分浓度保持一定组分浓度保持一定能够说明能够说明N2+3H2 2NH3反应在密闭容器中已反应在密闭容器中已达到平衡状态的是达到平衡状态的是 ：容器内容器内N2、H2、NH3三者共存三者共存 容器内容器内N2、H2、

12、NH3三者浓度相等三者浓度相等容器内容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为的浓度比恰为1:3:2t min内生成内生成1molNH3同时消耗同时消耗0.5molN2t min内生成内生成1molN2同时消耗同时消耗3molH2判判定定方方法法直直接标接标志志 同同一物质一物质正（正（正（正（B B B B）=逆（逆（逆（逆（B B B B）不不同物同物质：一正一逆，与系数成比例质：一正一逆，与系数成比例各各组分浓度保持一定组分浓度保持一定各组分的各组分的n n、m m或质量分数或质量分数一一定定各各气体的体积（气体的体积（V V）或体积分数一定）或体积分数一定反反应物的转化率或生成物的产率一定应

13、物的转化率或生成物的产率一定体体系颜色一系颜色一定定、绝热体系中温度一定、绝热体系中温度一定定定等等H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)2HI(g)(g)2HI(g)反应达平衡状态的标志是：反应达平衡状态的标志是：1 1）C(HC(H2 2)=C(I)=C(I2 2)=C(HI)=C(HI)时时2 2）C(HC(H2 2)：C(IC(I2 2)：C(HI)=1:1:2C(HI)=1:1:2时时3 3）C(HC(H2 2)、C(IC(I2 2)、C(HI)C(HI)不再随不再随t t改变而改变改变而改变4 4）n(Hn(H2 2)、n(In(I2 2)、n(HI)n(HI)不再随不再随t

14、 t改变而改变改变而改变5 5）H H2 2、I I2 2的转化率不再改变的转化率不再改变6 6）H H2 2、I I2 2、HIHI的体积分数不再改变的体积分数不再改变7 7）混合气体的颜色不再改变）混合气体的颜色不再改变H2(g)+I2(g)2HI(g)在固定体积的的密闭容器中在固定体积的的密闭容器中 反应达到平衡状态的标志是：反应达到平衡状态的标志是：8 8）混合气体总）混合气体总 n n 不再改变不再改变9 9）混合气体总）混合气体总 P P 不再改变不再改变1010）混合气体的平均）混合气体的平均 M M 不再改变不再改变11)11)混合气体的密度不再改变混合气体的密度不再改变2NO

15、2 2NO +O2H2(g)+I2(g)2HI(g)在压强恒定的容器中在压强恒定的容器中反应达到平衡状态的标志是：反应达到平衡状态的标志是：1 1）混合气体总）混合气体总 n n 不再改变不再改变2 2）混合气体总）混合气体总 V V 不再改变不再改变3 3）混合气体的密度不再改变）混合气体的密度不再改变2NO2 2NO +O2判判定定方方法法直直接标接标志志 同同一物质一物质正（正（正（正（B B B B）=逆（逆（逆（逆（B B B B）不不同物同物质：一正一逆，与系数成比例质：一正一逆，与系数成比例定定等等间接间接标标志志反应前后气体系数不等的反应反应前后气体系数不等的反应气体总物质的量

16、（气体总物质的量（n n）不变）不变恒恒V V时，总时，总P P不变不变 或平均或平均M M 不变不变恒恒P P时，总时，总V V不变不变 或气体密度不变或气体密度不变变量变量不变不变 对于不同类型的可逆反应，对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是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（反应过程中）是否发生变化衡到达前（反应过程中）是否发生变化。若是则可；。若是则可；否则，不行。否则，不行。3 3化学反应条件的控制化学反应条件的控制1.1.控制化学反应条件的意义控制化学反应条件的意义 在在生产和生活中，人们希望生产和生

17、活中，人们希望促进促进有利的化学反应有利的化学反应（提高反提高反应速率，提应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率），高反应物的转化率即原料的利用率），抑制有害的化学反应抑制有害的化学反应（降低反应速率，（降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生），害物质的产生），这就需要进行化学这就需要进行化学反应条件的控制。反应条件的控制。2.2.控制化学反应条件的方法控制化学反应条件的方法（1 1）改变化学反应的速率）改变化学反应的速率（2 2）改变可逆反应进行的程度）改变可逆反应进行的程度3 3、合、合成氨工业反应条件的控制成氨工业反应条件的控制 在化

18、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，需要考虑控制反应条件的制反应条件的成本成本和实际和实际可能性可能性。催化剂高温、高压N2+3H2 2NH3 合成氨的生产在合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在生产成本高，工业上通常选择在400500400500下进行。而下进行。而压强越大，对压强越大，对动力和生产设备的要求也越高

19、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，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为不同，采用的压强通常为1030MPa1030MPa。合成氨的速率增大使混合物中氨的含量提高压强高压温度高温催化剂使用分析角度反应条件高压低温不影响一致矛盾合成氨的适宜条件：例：在一定温度下例：在一定温度下,可逆反应可逆反应COCO2 +H+H2 2O HO H2 2COCO3 3达到平衡的达到平衡的标志是标志是:A.A.单位时间内单位时间内消耗消耗1molCO2的同时，生成的同时，生成1mol H2CO3B.单位时间内消耗单位时间内消耗1molCO2的同时，生成的同时，生成1mo

20、l CO2C.单位时间内消耗单位时间内消耗1molCO2的同时，生成的同时，生成2mol H2OD.单位时间内生成单位时间内生成1molH2CO3的同时，生成的同时，生成1mol H2OE.单位时间内生成单位时间内生成1molH2O的同时，生成的同时，生成1mol CO2F.单位时间内断开单位时间内断开2molC=O键键的同时，生成的同时，生成1mol CO2G.单位时间内断开单位时间内断开2molC=O键键的同时，消耗的同时，消耗1mol H2CO3（1）混合气体的颜色不再改变）混合气体的颜色不再改变 （）（2）混合气体的平均相对分子质量不变）混合气体的平均相对分子质量不变 （）（3）混合气

21、体的密度不变）混合气体的密度不变 （）（4）混合气体的压强不变）混合气体的压强不变 （）（5）单位时间内消耗）单位时间内消耗2nmolNO2的同时生成的同时生成2nmolO2（）(6)O2气体的物质的量浓度不变气体的物质的量浓度不变 （）2、在固定体积的的密闭容器中发生反应：、在固定体积的的密闭容器中发生反应：2NO2 2NO +O2该反应达到平衡的标志是：该反应达到平衡的标志是：3 3、在密闭容器中进行如下反应：、在密闭容器中进行如下反应：X X2 2(g)+Y(g)+Y2 2(g)2Z(g),(g)2Z(g),已知已知 X X2 2、Y Y2 2、Z Z的起始浓度分别为的起始浓度分别为 0

22、.1mol/L,0.3 mol/L,0.1mol/L,0.3 mol/L,0.2 mol/L,0.2 mol/L,在一定的条件下在一定的条件下,当反应达到平衡时当反应达到平衡时,各物各物质的浓度有可能是质的浓度有可能是 A.Z A.Z 为为 0.3 mol/L 0.3 mol/L B.Y B.Y2 2 为为 0.5 mol/L 0.5 mol/L C.X C.X2 2 为为 0.2 mol/L 0.2 mol/L D.Z D.Z 为为 0.4 mol/L0.4 mol/LA4 4、在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再变、在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再变化时，表明反应：化时，表明反应：A A（固）（固）2B2B（气）（气）C C（气）（气）D D（气）（气）已达平衡的是（双选）已达平衡的是（双选）（A A）混合气体的压强）混合气体的压强 （B B）混合气体的密度）混合气体的密度 （C C）B B的物质的量浓度的物质的量浓度 （D D）气体总物质的量）气体总物质的量BCBC