6.2化学反应的速率与限度 课件 2023-2024学年下学期高一化学人教版（2019）必修第二册

化学反应的限度 化学平衡状态 学习目标 1.了解可逆反应和不可逆反应； 2.结合溶解平衡理解化学平衡的建立过程； 3.掌握化学平衡的特征及判断标志。 自学指导 请同学们认真阅读课本P25-26的内容，并完成以下问题，6分钟后检测。 1.什么是可逆反应？什么是不可逆反应？ 2.化学平衡状态的概念 3.化学平衡状态的特征 4.化学平衡状态的标志 生产中炼铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需用量，而且高炉顶部排出的气体中总含有没有利用的CO。这使炼铁工程师疑惑不解。 猜想：炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充 分造成的。 措施：设法增加高炉的高度，以增加接触时间。 结果：高炉尾气中CO的比例竟然没有改变。 直到19世纪下半叶，法国化学家勒夏特列经过深入的研究，才将 这一谜底揭开。原来，产生上述现象的原因是:C + CO2 2CO是 一个可逆反应，并且自下而上发生在高炉中有焦炭的地方。后来的 研究证明，在高炉中Fe2O3与CO反应也不能全部转化为Fe和CO2 。 一、什么是可逆反应？ 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,叫做可逆反应。 (1)双向性：可逆反应分为方向相反的两个反应： 正反应和逆反应。 (2)双同性：正逆反应在相同条件下是同时进行的 (3)共存性：反应物和生成物共存于同一体系中， 反应物的转化率小于100%。 (4)能量转化类型相反；若正反应放热，则逆反应吸热。 N2+3H2 2NH3 N2+3H2 2NH3 催化剂 高温高压 2SO2+O2 2SO3 催化剂 ∆ SO2 +H2O ⇌ H2SO3 NH3 +H2O NH3 ·H2O Cl2 +H2O ⇌HCl +HClO (5)常见可逆反应： I2 +H2 2HI ∆ 下列为可逆反应的是（ ） 氢气与氧气点燃可化合成水,水电解可生成氢气 和氧气,因此氢气与氧气的反应是可逆反应。 B. 在催化剂的作用下，二氧化硫与氧气反应生成三 氧化硫的同时，三氧化硫又有分解。 C. 合成氨的反应，在现有技术条件下，其转化率总 是达不到百分百。 D. 碳酸钙在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙和二氧化碳在常温下生成碳酸钙，因此这二个反应是可逆反应。 BC 零 减小 减小 增大 增大 不变 返回 以上过程可用下图表示： 时间 浓度 · · t1 反应物 生成物 返回 1、化学平衡状态 一定条件下，可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应混合物中各种物质的浓度或质量保持不变的状态。 二、化学平衡状态 (反应的限度) 转化率= 消耗的反应物的量 起始时反应物总量 ×100% 返回 2、化学平衡状态的特征 (3)动：动态平衡（正逆反应仍在进行） (5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。 (1)逆：可逆反应 (2)等：正反应速率=逆反应速率 (4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变， 各组分的含量一定。 下列说法中不正确的是(　　) A．当可逆反应达到平衡时，就是此反应在该条件下能达到的限度 B．当可逆反应达到平衡时，此反应的正反应速率和逆反应速率相等 C．延长反应时间，不能使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3 D．化学反应达到其限度后，反应就停止了 D 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 13 3、化学平衡状态的判断依据 (1)根本标志：v正＝v逆≠0： ① 对于同一物质而言，该物质的生成速率等于它的消耗速率； 例、对于反应 2SO2 + O2 2SO3 ，达到化学平衡状态时，试推断 A.单位时间内有2 mol SO2消耗，同时有2 mol SO2 ； B.单位时间内有2 mol SO3生成，同时有 SO3消耗； 2 mol 生成 返回 一物质的正反应速率与另一物质的逆反应速率之比等于方程式中的计量数之比； 即 mA(g) + n B(g)  p C(g) +q D(g) v(A正) ׃ v(B逆) = m ׃ n ②不同种物质： 返回 对于在一定条件下的可逆反应： 判断以下哪些叙述说明V(正)＝V(逆)？ （1）单位时间内，消耗1molN2，同时生成1molN2 （2）单位时间内，消耗3molH2，同时消耗2molNH3 （3）单位时间内，生成1molN2，同时有2molNH3生成 （4）单位时间内，消耗1molN2，同时有2molNH3生成 N2+3H2 2NH3 X 一定条件下，发生可逆反应： 4NH3(g) ＋ 5O2(g) 4NO(g) ＋ 6H2O(g)。下列叙述中，不能作为此可逆反应已经达到化学平衡状态标志的是（ ） A. 单位时间内消耗和生成的NH3的物质的量相等 B．NH3的消耗速率等于NO的生成速率 C．单位时间内生成x mol NO，同时生成x mol NH3时 D．单位时间内生成5y mol O2，同时消耗4y mol NH3时 B 返回 (2)直接标志：“定”，即反应混合物中各组分 的含量保持不变。 例、 一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应： 2SO2(g) ＋ O2(g) 2SO3(g) 。当SO2、O2、SO3的浓度不再变化时，下列说法中正确的是（ ） A．SO2和O2全部转化为SO3 B．该反应已达化学平衡状态 C．正、逆反应速率相等且等于零 D．SO2、O2、SO3的浓度一定相等 B △ 催化剂 例、在一定温度下，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) 2Z(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 例5 在一定温度下，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)2Z(g)，不能作为反应达到化学平衡状态标志是 我们一起研究一下A—— 单位时间内生成和消耗的X的物质的量相等，指明了同一物质的生成和消耗速率相等，说明正、逆反应速率相等，能作为反应达到化学平衡状态的标志，故A选项不符合题意； B——容器内各物质的浓度不随时间变化，说明该反应已达化学平衡状态，故B选项不符合题意； C——容器内某瞬间可能达到X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2的特殊情况，但不能说明反应达到化学平衡状态，故C选项符合题意； D——由可逆反应方程式可知，单位时间消耗0.1 mol X，一定同时生成了0.2 mol Z，这和同时消耗0.2 mol Z正好符合正逆反应速率相等，所以达到化学平衡状态，故D选项不符合题意。 因此本题答案C。 (3)间接标志：指所表述的内容并非直接而是间接反映“等”和“定”的意义。 ①反应物的转化率保持不变。 ②产物的产率保持不变。 ③平衡体系的颜色保持不变。 ④绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。 ⑤某化学键的破坏速率和生成速率相等。 (4)“特殊”标志：只是适用于某些反应达到化学平衡状态。 ①体系中气体物质的总物质的量(或体积或分子个数)保持不变。 ②体系中气体物质的平均相对分子质量保持不变。 ③气体的总压强不再发生改变。 ④体系中气体的密度不再发生改变。 1.某温度下，可逆反应：N2（g）+ 3H2（g） 2NH3（g）在恒容的容器中反应达到平衡的标志是（ ） A．NH3的生成速率与NH3的分解速率相等 B．单位时间生成n molN2，同时生成3n molH2 C． N2、H2、NH3的分子数之比为1 ：3 ：2 D． N2、H2、NH3的物质的量浓度保持不变 E．容器中气体的密度保持不变 F．混合气体的平均摩尔质量保持不变 G．容器中气体的总压强保持不变 H. 断裂3molH-H键的同时断裂2molN-H键 I. 3v正(H2)=2v逆(NH3) ADFG ABHI是速率范畴 CD是含量范畴 EFG是P、ρ、M范畴 2.在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时，表明反应: A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是（其中只有B气体有颜色） ( ) A. 混合气体的压强 B. 混合气体的密度 C. 气体的平均分子量 D. 气体的颜色 BCD A(g)+3B(g) 2C(g)+D(g)? ACD 3.下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是（ ） A. 1个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键形成 B. 1个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键断裂 C. 单位时间内，生成１molN2的同时生2molNH3 D. 单位时间内，消耗１molN2的同时生2molNH3 AC 4.可逆反应2NO2 2NO＋O2在恒容密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是（　 　） ①单位时间内生成nmol O2 的同时生成2 nmol NO2 ②单位时间内生成nmol O2 的同时生成2 nmol NO ③用NO2 、NO 、O2 的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A . ① ④ ⑥ 　　B . ② ③ ⑤　　　 C . ① ③ ④ 　 D . ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ A △ 4.对于可逆反应2SO2+O2 2SO3，下列说法正确的是（ ） A . 在体积不变的密闭容器是进行，容器中压强不变，说明已达到平衡状态 B . 三氧化硫的生成速率和氧气的生成速率相等，则已达到平衡状态 C . 三氧化硫的生成速率是氧气消耗速率的两倍，则已达到平衡状态 D . SO2 O2 SO3 三者共存，则已达平衡 E . 该反应达平衡后，加入大量的18O2气体，达新的平衡时，18O存在于SO2 O2 SO3中 AE 5.在一定的温度下，可逆反应：A(g)+ 3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（ ） A. C的生成速率与C的分解速率相等 B. 单位时间生成n molA，同时生成3n molB C. A、B、C的物质的量浓度保持不变 D. A、B、C的分子数之比为1 ：3 ：2 E. 容器中气体的密度保持不变 F. 混合气体的平均摩尔质量保持不变 G. 容器中气体的总压强保持不变 ACFG 1、控制化学反应条件的意义 三、化学反应条件的控制 在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应，这就需要进行化学反应条件的控制。 反应条件的成本、实际可能性 合成氨时能达到高产率的条件：低温、高压 合成氨时工业上选择的条件： 400～500℃、 10MPa～30MPa高压 我们在生产、科研和生活中都需要控制化学反应的条件。 有利的反应，要想办法增大反应速率： （1）升高温度，使用催化剂，增大反应物浓度… 有害的反应，要设法降低反应速率： （1）降低反应温度，使用负催化剂 （2）或隔离会引发反应的物质…… 三、化学反应条件的控制 30 2．影响煤燃烧效率的条件 (1)煤的状态。 (2)空气用量。(3)炉(灶)膛材料的选择。(4)燃烧后烟道废气中热量的利用。 3．提高燃料燃烧效率的措施 (1)尽可能使燃料 ，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能 ，且空气要 。 (2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。 充分燃烧 充分接触 适当过量 $$