6.2化学反应的速率和限度 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第二节 化学反应的速率和限度 第1课时 化学反应速率 第六章 化学反应与能量 1 快慢差别很大的化学反应 新课引入 初中我们通过观察对比实验现象来定性描述化学反应的快慢。 定性描述 ①冒气泡快慢 ②颜色变化快慢 ③固体物质的减少快慢 ④出现浑浊的快慢 ⑤温度变化快慢 新课引入 如何定量描述化学反应的快慢呢？ 1.知道化学反应速率的概念及表示方法。 2.能利用公式进行简单的计算化学反应速率。 学习目标 通常用单位时间内___________________或___________________来表示。 一、化学反应速率的概念 1.含义 化学反应速率是用来描述化学反应快慢的物理量。 反应物浓度的减少量 生成物浓度的增加量 2.表示方法 均取正值 3.表达式 4.单位 常用单位为mol·L-1·s-1 [mol/(L·s)]或mol·L-1·min-1 [mol/(L· min)]。 v (x) = —— = ——— Δc(x) Δ t V·Δ t Δn(x) 1 mol·L-1·s-1 =60 mol·L-1·min-1 固体或纯液体浓度视为常数，不用其浓度的变化表示化学反应速率，但可以用其单位时间内其质量或物质的量变化来表示化学反应速率。 1.下列关于化学反应速率的说法正确的是 ( 　 ) A.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 B.化学反应速率通常表示一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加 C.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1 D.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢 课堂检测 D 【例题】向4L容器中充入0.7moL SO2和0.4moL O2，在一定条件下反应， 4s末测得容器内剩余SO2 是0.3moL，求4s内SO2、O2和SO3反应速率？ 二、化学反应的速率的计算 v (SO2) = ———— = ————— Δc(SO2) Δ t V·Δ t Δn(SO2) = (0.7 – 0.3) mol 4L×4s = 0.025 mol/(L·s) v (O2) = ———— = ———— Δc(O2) Δ t V·Δ t Δn(O2) = (0.4 – 0.2) mol 4L×4s = 0.0125 mol/(L·s) v (SO3) = ———— = ————— Δc(SO3) Δ t V·Δ t Δn(SO3) = (0.4 – 0) mol 4L×4s = 0.025 mol/(L·s) 【注意】同一反应的速率可用不同物质来表示，其数值__________，但表示的意义_____，所以需要指明具体物质。 化学反应速率之比=________________________ =________________。 化学计量数之比 相同 可能不同 物质的量(浓度)变化量之比 对以下反应：mA(g)＋nB(g) === pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，t s时间内A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 起始/mol a b 0 0 转化/mol mx nx px qx 末态/mol a-mx b-nx px qx mA(g) ＋ nB(g) === pC(g) ＋ qD(g) v (A) = ——mol/(L·s) mx Vt v (B) = ——mol/(L·s) nx Vt v (C) = ——mol/(L·s) px Vt v (D) = ——mol/(L·s) qx Vt v(A):v(B): v(C): v(D)＝m:n:p:q 二、化学反应速率的计算 c (A) = ——— mol/L a-mx V t s时： c (C) = —— mol/L px V t s内： c (B) = ——— mol/L b-mx V c (D) = —— mol/L qx V α (A) = ——×100% mx a α (B) = ——×100% nx b 课堂检测 1.一定温度下，向容积为2 L 的密闭容器中通入两种气体发生化学反应，反应中各物质的物质的量变化如图所示。下列对该反应的推断合理的是(　 ) A.该反应的化学方程式为3B+2C→6A+2D B.反应进行到1 s 时，v(A)=v(C) C.反应开始到6 s，B 的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1 D.反应开始至6 s 时，各物质的反应速率相等 C 【注意】化学反应速率实际上是指某一段时间内化学反应的平均速率，而不是某一时刻的瞬时速率。 课堂检测 2.在2 L的密闭容器中加4 mol A和2 mol B，在一定条件下发生：2A(s)+B(g) ===2C(g)，反应2 s后测得C的浓度为0.6 mol·L-1。下列说法正确的是(　　) A. 2s内v(A)= 0.3 mol·L-1·s-1 B. 2s内v(B)= 0.15 mol·L-1·s-1 C. 2s时v(C)=0.3 mol·L-1·s-1 D. 2s时c(B)=0.7 mol·L-1 3. 在2 L的密闭容器中，充入2 mol N2和3 mol H2，在一定条件下发生反应， 3s后测得N2为 1.9 mol，则3s 时n(H2)= _______，体积分数φ(NH3 )= _____， c(NH3 )= _________，3s内v (H2) =______⁠ mol·L-1·s-1 ⁠，α(H2) = ______。  BD 2.7 mol 0.1 mol/L 0.05 10% N2 + 3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 1/24 【归纳总结】化学反应速率的计算方法 (1)定义式法：利用公式v＝ = 计算化学反应速率，也可利用该公式计算浓度变化量或时间。 (2)关系式法：化学反应速率之比＝物质的浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比。 (3)”三段式“解答模板 ①写出有关反应的化学方程式。 ②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 ③根据已知条件列方程式计算。 二、化学反应速率的计算 1.在反应A(g)＋3B(g)=2C(g)中，若v(A)=0.2 mol·L-1·min-1，则v(B)=______ mol·L-1·min-1。  2.将10 mol A和5 mol B放入容积为10 L的密闭容器中，某温度下发生反应： 3A(g)＋B(g)2C(g)，在最初2 s内v(A)= 0.06 mol·L-1·s-1，则在2 s时， 容器中有 ______mol A，此时C的物质的量浓度为______ mol·L-1 。  3.气体A、B分别为0.6 mol和0.5 mol，在0.4 L密闭容器中发生反应： 3A(g)+B(g) aC(g)+2D(g)，5 min时气体C为0.2 mol，在此反应时间内， v(D)= 0.1 mol·L-1·min-1，B的转化率为_____，v(A)= _________________ ，此时反应混合物总物质的量为________，a值为____。 课堂检测 0.6 8.8　 0.08 20% 0.15 mol·L-1·min-1 1.1 mol 2 化学反应速率大小的比较方法——归一法 ②换算成同一物质表示的反应速率，再比较数值的大小 ①看单位是否统一，若不统一，换算成相同的单位 【例1】反应 A (g) + 3B (g) == 2C(g)+ 2D(g) 在四种不同条件下的反应速率为： (1)v(A)=0.3mol/(L·s ) (2) v(B)=0.6mol/(L·s) (3) v(C)=0.4mol/(L·min) (4) v(D)=0.45mol/(L·s) 则该反应速率的快慢顺序为:_____________________ (1)>(4)>(2)>(3) 三、化学反应速率的比较 1.标准状况下，在2L溶液中发生反应 Fe(s) + 2HCl(aq) == FeCl2(aq)+ H2(g) ，忽略反应过程中溶液体积的变化，在四种不同条件下的反应速率为： (1)v(Fe)=16.8 g/s (2) v(HCl)=0.35mol/(L·s) (3) v(FeCl2)=12 mol/min (4) v(H2)=8.96 L/s 则该反应速率的快慢顺序为:_____________________ 课堂检测 (4)>(2)>(1)>(3) 第二节 化学反应的速率和限度 第2课时 影响化学反应速率的因素 第六章 化学反应与能量 15 1.通过影响化学反应速率的因素学习，学会“变量控制”的科学方法，增强证据推理的意识。 2.能从微观角度理解浓度和压强对速率的影响，发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。 学习目标 新课引入 为什么要将食物存放在温度低的地方（如电冰箱）？ 为什么加酶洗衣粉去渍更快？ 为什么同等排量，安装涡轮增压发动机的汽车动力更强劲？ 一、影响化学反应速率的内因 不同的化学反应，具有不同的反应速率，这说明化学反应速率的大小主要取决于:_____________________ 。 反应物本身的性质 钠与水反应 镁与水反应 1.探究温度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 实验结论 产生气泡的速率②>① 其他条件不变时，温度升高，化学反应速率加快 试管中均为2 mL相同浓度的滴有2滴FeCl3溶液的H2O2溶液 二、影响化学反应速率的外因 升高温度，对吸热反应，反应速率_____；对放热反应，反应速率_____。实验测得温度每升高10 ℃，化学反应速率通常__________________。 加快 加快 增大为原来的2~4倍 2.探究浓度对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 实验结论 滴加1mol/L盐酸的试管中产生气泡快 其他条件不变时，增大反应物浓度，化学反应速率加快 二、影响化学反应速率的外因 增大(减小)固体或纯液体用量，化学反应速率_______， 离子反应中增大不参加反应的各离子浓度，化学反应速率______。 试管中均为 5 g大理石碎块 不变 不变 3.探究催化剂对化学反应速率的影响 实验操作 实验现象 实验结论 ②、③产生气泡的速率远大于① MnO2、FeCl3能加快H2O2分解的反应速率 二、影响化学反应速率的外因 对可逆反应，催化剂能同时同等程度地改变正、逆反应速率。 催化剂是现代化学中关键而神奇的物质之一。据统计，有80％以上的化工生产过程使用了催化剂，目的是增大反应速率，提高生产效率。 催化剂在资源利用、能源开发、医药制造、环境保护等领域就有广泛的应用。催化剂能极大提高化学反应速率而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化。 生物体内几乎所有的化学反应都是由生物体内存在的特殊催化剂——酶所催化。 酶具有更高的选择性和催化效率，且反应条件温和等特点。 科学技术社会——神奇的催化剂 二、影响化学反应速率的外因 方法引导——变量控制方法 探究化学反应速率的影响因素，关键是控制好变量，其大致步骤： 二、影响化学反应速率的外因 【思考1】探究温度对化学反应速率的影响实验，要保证FeCl3溶液和H2O2溶液浓度和用量______； 【思考2】探究浓度对化学反应速率的影响实验， _____一组用大理石粉末，另一组用大理石颗粒。 不能 相同 实验目的 实验操作 A 探究Fe3+、Cu2+对H2O2分解速率的影响 向2mL 10% H2O2溶液中分别滴入5滴1mol/L FeCl3溶液、CuSO4溶液 B 探究反应物浓度对反应速率的影响 向两支盛有同体积、同浓度Na2SO3溶液的试管中分别滴入等量、不同浓度的H2O2溶液 C 探究反应物浓度对反应速率的影响 向两支试管中均加入等量等浓度Na2S2O3溶液和等量不同浓度H2SO4溶液，观察沉淀出现的时间 D 探究温度对反应速率的影响 向两支试管中均加入等量等浓度HCl溶液和等量CaCO3，再将其分别放入冷、热水浴中 1.下列实验操作能达到实验目的的是（ ） C 课堂检测 2.某实验小组利用0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液与0.2 mol·L-1 H2SO4溶液的反应研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下表: (提示:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O) 实验编号 温度/℃ V(Na2S2O3)/mL V(H2SO4)/mL V(H2O)/mL 出现浑浊时间/s ① 10 5.0 10.0 0 t1 ② 10 5.0 5.0 a t2 ③ 50 5.0 10.0 0 t3 课堂检测 下列说法错误的是 ( 　) A.研究温度的影响时，应将溶液混合后置于不同温度的水浴中 B.此实验小组探究了浓度和温度对化学反应速率的影响 C.实验②中a=5.0 D.t2>t1>t3 A 4.探究压强对化学反应速率的影响 气 体 其他条件一定，一定量的气体，体积变小，压强变大。 增大压强 反应物的浓度增大 减小压强 反应物的浓度减小 【思考1】如果反应物是固体或液体(溶液)时，改变压强对反应速率有影响吗？ 无影响，仅适用于有气体参加或生成的反应。 化学反应速率增大 化学反应速率减小 二、影响化学反应速率的外因 【思考2】温度、容积不变，对于工业合成氨反应，在反应容器中充入N2或者充入Ar，压强如何变化？化学反应速率如何变化？ 压强增大 反应物的浓度增大 化学反应速率增大 充入N2 压强增大 反应物的浓度不变 化学反应速率不变 充入Ar 【结论】有气体参加的反应，改变压强对反应速率的影响实质是改变体积使反应物的浓度改变导致的。 4.探究压强对化学反应速率的影响 二、影响化学反应速率的外因 【思考3】温度、压强不变，对于工业合成氨反应，在反应容器中充入Ar，化学反应速率如何变化？ 体积增大 反应物的浓度减小 化学反应速率减小 充入Ar 5.固体反应物表面积对化学反应速率的影响 在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率_____；减小固体反应物的表面积，化学反应速率_____。 形成原电池，光照、声波、使用合适的溶剂等也能影响化学反应的速率。 6.其他因素对化学反应速率的影响 4.探究压强对化学反应速率的影响 二、影响化学反应速率的外因 加快 减慢 影响化学反应速率的内因(主因) 影响化学反应速率的外因(次因) 条件 改变 对化学反应速率的影响 影响化学反应速率的外因(次因) 温度 升高温度 降低温度 浓度 增大反应物的浓度 减小反应物的浓度 催化剂 多数情况下，使用催化剂能够_______化学反应速率 压强 (仅对有气体参加的化学反应) 缩小容积，增大压强   扩大容积，减小压强 恒温恒容，充入无关气体 恒温恒压，充入无关气体 接触面积 块状固体变为粉末状   加快 加快 加快 加快 减慢 减慢 减慢 加快 不变 减慢 反应物自身的化学性质越活泼，化学反应速率越快 归纳总结 1.用锌粒与2 mol·L－1的稀硫酸混合制备氢气时，若向其中分别再加入少量等体积的下列物质：①KCl溶液、②4 mol·L-1盐酸、③CuCl2溶液、④4 mol·L-1 CH3COONa溶液，则加入后反应生成氢气速率的大小顺序是(　　) A.②>③>④>① B.③>①>②>④ C.③>②>①>④ D.①>④>③>② C 课堂检测 2.下列措施或实验中，分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素？ (1)向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺。 (2)把食物存放在冰箱里，在糕点包装内放置除氧剂可以延长食品保质期。 (3)做化学实验时，为加速反应的进行，通常将块状或颗粒状的固体试剂研细并混匀，或者将固体试剂溶于水配成溶液后再进行实验。 (4)铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同。 反应物浓度、固体的表面积 体系温度，反应物浓度 反应物表面积 反应物浓度 第二节 化学反应的速率和限度 第3课时 化学反应的限度 第六章 化学反应与能量 31 在19世纪的英国，炼铁工业高速发展，但是化学家们发现炼铁高炉排出的废气含有大量的一氧化碳气体，刚开始他们认为是铁的氧化物和一氧化碳反应时间不够长，导致反应不完全，于是他们把高炉建得很高，以增加反应时间，后来发现高炉排出的一氧化碳气体并没有减少，为什么会出现这种现象？ 新课引入 1.了解可逆反应、化学平衡和化学反应的限度的含义； 2.掌握化学平衡的特征，同时发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养； 3.通过数据分析和图像处理，培养分析解决问题的能力。 学习目标 一、可逆反应 在同一条件下，同一个反应既能向正反应方向进行，又能同时向逆反应方向进行，这样的化学反应称为可逆反应。 1.定义 【思考1】下列各组两个反应互为可逆反应的是：_______。 ①2H2＋O2 ==== 2H2O 与 2H2O ==== 2H2↑＋O2↑ ②H2SO4(浓)＋2HBr === 2H2O＋Br2＋SO2↑ 与 Br2＋SO2＋H2O === 2HBr＋H2SO4 ③2NO2 === N2O4 与 N2O4 === 2NO2 ④2SO2＋O2 ===== 2SO3 与 2SO3 ==== 2SO2＋O2 点燃 电解 V2O5 加热 V2O5 加热 ③④ 【思考2】在反应④体系中，充入一定量的18O2 中，18O会出现在哪些物质中？ S18O2、18O2 、S18O3 一、可逆反应 【实验探究】取5 mL 0.1 mol/L KI溶液(过量)，向其中滴入0.1 mol/L FeCl3溶液5~6滴，继续加入2 mL CCl4，充分振荡。取上层清液，滴入2滴KSCN溶液。 化学方程式 CCl4层现象 上层清液现象 2Fe3+ + 2I− === 2Fe2+ + I2 紫红色 血红色 【结论】该反应反应物与生成物共存，是一个可逆反应，有一定的限度。 2.可逆反应的特点 ①相同条件，正逆反应同时进行 ②不能完全转化(即反应物与生成物共存)，转化率<100% 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 二、化学平衡 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.6 0.3 0.2 0.12 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.3 0.15 0.1 0.06 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.4 0.7 0.8 0.88 0.9 0.9 0.9 0.9 恒温恒容条件下，在某密闭容器中发生反应： 【思考1】此条件下进行到什么时刻各组分浓度不再变化了? 【思考2】从起始到该时刻反应物的转化率怎么变，后续还变化吗? 二、化学平衡 (1)开始时c(SO2) 、c(O2)最大， c(SO3)=0 只有正反应，v(正)最大，v(逆)=0 v(正) v(逆) t1 反应速率 时间(t) 0 (2) 开始后c(SO2) 、c(O2)逐渐减小，c(SO3)逐渐增大。 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 v(正)逐渐减小，v(逆)逐渐增大。 【思考1】当v(正) = v(逆)时，是v(正)继续减小， v(逆)继续增大，还是保持不变? 【思考3】t1时刻，该反应是否停止了？ v(正) = v(逆) 【思考2】t1时刻以后为什么3种物质的浓度保持不变? v(正) = v(逆) ≠0，反应并未停止。 v(正) = v(逆) ，各组分消耗和生成速率相等。 1.化学平衡状态的建立 二、化学平衡 2.化学平衡状态的概念 一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中各组分的浓度保持不变，达到一种表面“静止”的状态，我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 看似风平浪静，实则暗流涌动。 二、化学平衡 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 【思考4】若起始只投入SO3 ，在一定的条件下建立化学平衡，画出v-t图像。 【思考5】若起始同时投入SO2 、O2 、SO3 ，在一定的条件下建立化学平衡，画出v-t图像。 v(正) v(逆) t1 反应速率 时间(t) 0 v(正) = v(逆) v(正) v(逆) t1 反应速率 时间(t) 0 v(正) = v(逆) v(正) v(逆) t1 反应速率 时间(t) 0 v(正) = v(逆) 逆 化学平衡状态的研究对象是_______反应。 等 各组分浓度/物质的量/百分含量__________，反应物的转化率达到了_______。 动 υ正 ____ υ逆 ____ 0，是一个动态平衡。 定 变 外界条件改变时，原平衡状态被破坏，在新条件下建立平衡。 可逆 ＝ ≠ 保持不变 “表现” “本质” 二、化学平衡 3.化学平衡状态的特征 最大值 课堂检测 【思考1】炼铁工程师设法增加高炉的高度，高炉尾气中CO的比例竟然没有改变，其原因是什么? 高温 【思考2】恒容条件下进行反应Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)，试写出四个能反映该反应达到平衡状态的依据。 反应达到了化学平衡状态，反应物的转化率达到了该条件下的最大值。增加高炉的高度，不能改变反应的限度。 各组分的质量、物质的量不变；气体的浓度、百分含量不变。 1.对化学反应限度的叙述，错误的是(　　 ) A．任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度 B．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等 C．化学反应的限度与时间的长短无关 D．化学反应的限度是不可改变的 课堂检测 D 课堂检测 2.在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是 ( ) A.t1时刻，反应逆向进行 B.t2时刻，逆反应速率大于正反应速率 C.t3时刻，反应物在该条件下转化率最大 D.t4时刻，正反应速率等于逆反应速率 D 第二节 化学反应的速率和限度 第4课时 化学平衡状态的判断 第六章 化学反应与能量 44 1.了解可逆反应在一定条件下能达到化学平衡判断依据。 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。 3.认识化学变化是有条件的，学习运用变量控制方法研究化学反应，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。 学习目标 一、化学平衡状态的判断方法 标志1 ：“正、逆反应速率” (1)用同一种物质来表示反应速率时， v(正) = v(逆)， 即生成速率与消耗速率相等。 ②速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比。 ①表示正逆两个不同的方向。 (2)用不同种物质来表示反应速率时，必须符合两方面， 例1.恒温恒容时，可逆反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)达到平衡状态的标志是________。 ① 单位时间内消耗1 mol N2 ，同时生成1 mol N2 ② 单位时间内消耗3 mol H2 ，同时生成2 mol NH3 ③ 单位时间内消耗1 mol N2 ，同时生成3 mol H2 ④ 断裂3 mol H-H键 ，同时生成6 mol N-H键 ⑤ 断裂1 mol N≡N键，同时断裂6 mol N-H键 ①③⑤ 二、化学平衡 一、化学平衡状态的判断方法 标志1 ：“正、逆反应速率” (注意不是相等，也不是成一定的比值) ①各组分的质量、物质的量、体积、物质的量浓度保持不变； ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数保持不变； (1)各组分“变量”保持不变 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” ③反应物的转化率、生成物的产率保持不变。 【结论】对只有生成物有气体的反应，仅投入反应物建立平衡，生成物的物质的量分数(体积分数)始终为定值，不能作为化学平衡状态的判据。 例2.恒温恒容容器中，投入反应物，进行反应：NH2COONH4(s) ⇌ 2NH3(g)＋CO2(g)，气体的体积分数不变能否说明达到了平衡状态？ 一、化学平衡状态的判断方法 例3.恒容密闭容器中，通入1 mol CO2和3 mol H2发生反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，体系中＝，且保持不变，能否说明该反应已达到平衡状态？请说明理由。 是定值，不能说明反应是否达到平衡。 (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 例1.恒温恒容，在密闭容器中加入一定量的N2(g)与H2(g) 发生反应N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①②③⑤ ④⑥⑦ (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 例2.恒温恒容，在密闭容器中加入一定量的I2(g)与H2(g) 发生反应H2(g)＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①②③④⑤⑥⑦ 无 (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 例3.恒温恒压，在密闭容器中加入一定量的N2(g)与H2(g) 发生反应N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①③⑦ ②④⑤⑥ (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 例4.恒温恒压，在密闭容器中加入一定量的I2(g)与H2(g) 发生反应H2(g)＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①②③④⑤⑥⑦ 无 【归纳总结】 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例： 系数特征 条件 定值 变量(判据) m+n ≠ p+q 恒温恒容 恒温恒压 m+n = p+q 恒温恒容 恒温恒压 T、V总、m总 、ρ n总、 、P总 T、P总、m总 n总、V总、、ρ 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” T、V总、m总 、n总、ρ、、P总 无 m总 、n总、P总、V总、 ρ、 无 (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 例5.恒温恒容，在密闭容器中加入一定量的A2(g)与B2(g) 发生反应A2(g)＋3B2(g) ⇌ 2C2(g) +D(s) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①② ③④⑤⑥⑦ (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 例6.恒温恒压，在密闭容器中加入一定量的A2(g)与B2(g) 发生反应A2(g)＋3B2(g) ⇌ 2C2(g) +D(s) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①⑦ ②③④⑤⑥ (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 例7.恒温恒容，在密闭容器中加入一定量的A2(g)与B2(g) 发生反应A2(g)＋2B2(g) ⇌ 3C2(g) +D(s) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①②④⑦ ③⑤⑥ (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 例8.恒温恒压，在密闭容器中加入一定量的A2(g)与B2(g) 发生反应A2(g)＋2B2(g) ⇌ 3C2(g) +D(s) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①②④⑦ ③⑤⑥ 【归纳总结】 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(s) 为例： 系数特征 条件 定值 变量(判据) m+n ≠ p 恒温恒容 恒温恒压 m+n = p 恒温恒容 恒温恒压 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” T、V总 m总 、n总、ρ、、P总 T、P总 m总、n总、V总、、ρ T、V总、n总、P总 m总 、ρ、 T、P总、n总、V总 m总、、ρ 1.在一个体积固定的密闭容器中，进行的可逆反应A(s)+3B(g) 3C (g)。下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的是 (　　) ①C的生成速率与C的分解速率相等； ②单位时间内生成a mol A，同时生成3 a mol B； ③B的浓度不再变化； ④混合气体总的物质的量不再发生变化； ⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3； ⑥混合气体的密度不再变化 A.①②③　B.①③④⑥　　C.①③⑥　　 D.①③④ 课堂检测 C (3)特殊情况：气体的颜色、体系温度T等 对于有色气体参与的可逆反应，体系颜色不变，意味着该组分的浓度等不再变化了，即达到了化学平衡状态。 H2 + I2 2HI 2NO2 N2O4 对于绝热条件的可逆反应，体系温度T不变，意味着该反应v(正) = v(逆) ，即达到了化学平衡状态。 一、化学平衡状态的判断方法 标志2 ：“变量”——“不变” 1.在恒温下的密闭容器中，有可逆反应:2NO+O2 2NO2 (正反应为放热反应)，不能说明已经达到平衡状态的是(　　) A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等 B.反应容器中压强不变 C.混合气体颜色深浅保持不变 D.混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化 A 课堂检测 2.下列说法可以证明H2(g)＋I2(g) 2HI(g)已达平衡状态的是__________。 ①单位时间内生成n mol H2的同时，生成n mol HI；②一个H—H 键断裂的同时有两个H—I键断裂；③百分含量w(HI)＝w(I2)；④反应速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI)；⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1；⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化；⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化；⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。 3.上述⑥～⑩的说法中能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是__________(填序号)。 课堂检测 ②⑥⑨　 ⑥⑦⑧⑨⑩ 二、化学反应条件的控制 1.控制反应条件的意义 (1)促进有利的化学反应 （即原料的利用率） 提高反应速率 提高反应物的转化率 (2)抑制有害的化学反应 降低反应速率 控制副反应的发生 减少甚至消除有害物质的产生 2.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，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。 (1)基本措施 改变反应速率 改变反应限度 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 改变温度、浓度、气体的压强等 二、化学反应条件的控制 (2)实际案例 工业合成氨条件的控制 N2 + 3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 2.反应条件的控制 二、化学反应条件的控制 温度/℃ (初始时氮气和氢气的体积比是1：3) 氨的含量/% 0.1MPa 10MPa 20MPa 30MPa 60MPa 100MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.1 13.8 23.1 31.4 压强 越大， NH3% 越大。 温度越低，NH3%越大。 ①温度低 ②压强大 有利：氨的产率较高 不利：反应速率小，生产成本高 有利：氨的产率较高 不利：对动力和生产设备的要求高 控制温度：400℃~500℃ 控制压强：10~30Mpa 2.反应条件的控制 二、化学反应条件的控制 (2)实际案例 工业合成氨条件的控制 N2 + 3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 (2)实际案例 2.反应条件的控制 煤的状态 空气用量 炉膛材料的选择 热能的利用 煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大。 过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧停止； 燃烧后废气中的热能可用于供暖或发电等 采用隔热的耐高温材料，减少热量的损失 不足的空气会使煤燃烧不充分，造成能源浪费，污染环境。 适当用量 提高煤的燃烧效率 二、化学反应条件的控制 1.下列措施，能使煤炭燃烧更充分，提高热能利用率的是_______。 ①多加煤以使炉火更旺 ②降低燃料的着火点 ③在煤炭中加入生石灰 ④将燃料粉碎或者雾化处理 ⑤做蜂窝煤时常在煤中掺和一些黄泥 ⑥ 通入适当过量的空气 2.化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是( ) A.能够节约原料和能源 B.能够提高产品的产量 C.能够提高经济效益 D.能够提高化学反应速率 ④⑥ 课堂检测 D 课堂检测 3.下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是___________(填序号)。 (1)步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 (2)步骤②中“加压”可以加快反应速率 (3)步骤②采用的压强是2×107 Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大 (4)步骤③选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件 (5)目前步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右 (6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 (1)(2)(4)(6) Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.83.100 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$