第2节 第2课时 化学反应的限度（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高一化学同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

第二节 化学反应的速率与限度 课时2 化学反应的限度 人教版2019必修第二册 第六章 化学反应与能量 素养目标 宏观辨识与微观探析： 通过理解可逆反应的概念及特点，结合实例说明可逆反应不能进行到底，利用已有知识进行分析，说明可逆反应有一定限度。且可逆反应一定条件下达到限度时，处于化学动态平衡状态。 证据推理与模型认知： 通过分析推理认识化学平衡的特征及初步了解判断可逆反应在一定条件下是否达到化学平衡状态的方法，增大化学反应的条件时可以控制的，形成化学平衡状态及判断方法的认知模型。 科学探究与创新意识： 通过工业合成氨实例分析，结合所学知识，知道实际生产中反应条件的控制不仅要考虑反应的因素，还要考虑设备条件、成本控制等因素。培养科学条件的精神和努力学好化学更好为社会服务的责任意识。 教学目标 本节重点 化学平衡状态的特征，判断化学平衡状态。 本节难点 反化学平衡状态的特征，判断化学平衡状态。 1.体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征，初步学会判断化学平衡状态。 2.能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中的简单化学现象，体会从限度和快慢两各方面去认识和调控化学反应的重要性。 新课导入 你知道吗？ 炼铁高炉尾气之谜 炼制1 t 生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有没有利用的CO！ 开始，炼铁工程师认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟没有改变，这成了炼铁技术中的科学悬念。 你知道这是为什么吗？ 高温 是一个可逆反应，反应不能进行到底！ 化学反应的限度 壹 化学反应条件的控制 贰 知识导航 课堂思考 请你回忆！ 我们学过的可逆反应有哪些？ 2SO2+O2 2SO3 催化剂 Cl2+H2O HClO+HCl SO2+H2O H2SO3 可逆反应有一定的限度 01 化学反应的限度 课堂思考 请你总结！ 什么是可逆反应？ 反应不能进行到底 Cl2+H2O HClO+HCl 课堂探究 一、化学反应的限度 重点理解 探究学习 1.可逆反应 在相同条件下，既可以向正反应方向进行，同时又能够向逆反应方向进行的反应。 ①正反应和逆反应是两个方向完全相反的不同的化学反应，但同时存在 ②正反应和逆反应发生的条件相同 某密闭容器中发生如下反应： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 ③不能进行到底，反应物、生成物共同存在；任何一种物质的存在量都大于0 课堂探究 重点理解 一、化学反应的限度 探究学习 1.可逆反应 某密闭容器中发生如下反应： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 ④可逆反应有一定的限度 ⑤常见的可逆反应 典例精讲 【例1】 对于可逆反应：2SO2＋O2 2SO3，在混合气体中充入一定量18O2，足够长的时间后，18O原子 A．只存在于O2中 B．只存在于SO3和O2中 C．只存在于SO2和O2中 D．存在于SO2、SO3和O2中 D 课堂思考 请你思考！ 化学反应达到限度时反应是否已经停止了？ 某密闭容器中发生如下反应： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 1. 此条件下进行到什么时候达到了反应的限度（化学平衡）？ 2. 此时的反应是否停止了？ 3. 此时为何3种物质的浓度保持不变？ 根据上表数据画出 ①试着画出该反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线图。 ②密闭容器内SO2、SO3、O2的浓度随时间变化的图像。 课堂探究 一、化学反应的限度 重点理解 探究学习 2.化学平衡的建立 化学平衡状态是可逆反应的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即化学反应的限度。 反应进行到什么时候“停止”？ 此时，反应物和生成物浓度还会发生改变吗？ 请你给这个状态命名。 反应真的停止了吗？ 未停止，处于动态平衡 保持恒定不变 正反应速率与逆反应速率相等 课堂探究 一、化学反应的限度 重点理解 探究学习 2.化学平衡的建立 SO2 SO3 O2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 各物质的浓度不再变化 v(正)=v(逆) ≠0 一、化学反应的限度 课堂探究 重点理解 探究学习 3.化学平衡状态 ⑴定义：一定条件下的可逆反应，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变的状态。 ⑵特征： ③动：动态平衡 ④定：平衡时，各组分的浓度保持一定 ⑤变：当外界条件改变，原平衡发生移动 ①逆：研究的对象是可逆反应 ②等：v(正)＝v(逆) ≠0(本质) 15 典例精讲 【例2】在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述中错误的是 A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后正反应速率减小为零 C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定 D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定 B 【例3】对于可逆反应 M＋N Q达到平衡时，下列说法正确的是 A． M、N、Q三种物质的浓度一定相等 B． M、N全部变成了Q C． M、N、Q的浓度都保持不变 D．反应已经停止 C 请你思考！ 如何判断一个可逆反应，是否达到化学平衡状态？ meiyangyang8602 课堂思考 正逆反应速率相等 各组分的浓度保持一定 观看 你知道吗？ 如何理解v(正)＝v(逆)? 课堂思考 一定条件下，可逆反应 1．同一物质 ① 单位时间内，有1 mol N2反应掉，同时有________生成 ② 单位时间内，有2 mol NH3生成，同时有__________消耗 ③ 单位时间内，有1 mol H2生成，同时有__________消耗 1 mol H2 2．不同物质 ① 单位时间内，有1 mol N2反应掉，同时有__________生成，___________反应掉。 3 mol H2 2 mol NH3 ② 单位时间内，有3 mol H2反应掉，同时有__________反应掉 2 mol NH3 v(H2)正 3 2 观看 课堂探究 一、化学反应的限度 难点理解 对比学习 4.判断化学平衡状态的标志 ⑴直接标志——“正逆反应速率相等” ①同一物质的生成速率等于其消耗速率 ③在化学方程式同一边的不同物质，一种物质的生成速率与另一种物质的消耗速率之比等于化学计量数之比 ②在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等化学计量数之比 ⑵直接标志——各组分的浓度保持不变 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变 ②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 典例精讲 【例4】在一定温度下，体积不变的密闭容器中，可逆反应X(g) ＋3Y(g) 2Z(g)达到平衡的标志是 C A．气体总质量最保持不变 B．X、Y、Z的分子数之比为1∶3∶2 C．X、Y、Z的浓度不再发生变化 D． X、Y、Z的浓度都相等 20 课堂探究 一、化学反应的限度 重点理解 探究学习 4.判断化学平衡状态的标志 ⑶间接标志——“变量不变” 如果一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时反应达到平衡状态；随反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据。 反应举例 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 是否平衡 气体密度 若体系的体积不变，密度一定 混合气体的平均相对分子质量 当m+n≠p+q时，平均相对分子质量一定 当m+n=p+q时，平均相对分子质量一定 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 温度 体系温度一定(其他不变) 平衡 不一定 平衡 不一定 平衡 典例精讲 【例5】可逆反应2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在恒容密闭容器中进行： ①单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO ③用NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的颜色不再改变 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变 可说明该反应达到化学平衡状态的是__________。 ①④⑥⑦ 课堂思考 请你思考！ 化学平衡(反应限度)会不会改变？怎样改变？ 不再相等 不再相等 改变反应条件，可以在一定程度上改变反应限度即化学平衡状态 02 化学反应条件的控制 课堂探究 二、化学反应条件的控制 重点理解 探究学习 1.影响平衡状态(反应限度)的因素 化学平衡是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的最大限度 最大限度 最大转化率 改变条件 改变限度 （改变化学平衡） ①改变温度、浓度，化学平衡(反应限度)一定改变 ②改变压强，化学平衡不一定改变 ③加入催化剂只能改变反应速率， 但不改变化学平衡(反应限度) 这就需要进行化学反应条件的控制 课堂探究 二、化学反应条件的控制 重点理解 探究学习 2.化学反应条件的控制 ⑴目的 ①促进有利的反应 提高反应速率 提高反应物的转化率即原料的利用率 ②抑制有害的反应 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 ⑵工业合成氨条件的控制 ① 400~500℃ 温度较低时氨的产率较高，但温度低时反应速率小，达到平衡需要的时间很长生产成本高 ② 10 MPa~ 30 MPa 压强越大，氨的产率越高，但对动力和生产设备的要求越高 课堂探究 二、化学反应条件的控制 重点理解 对比学习 2.化学反应条件的控制 ⑵工业合成氨条件的控制 思考与讨论 为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？（提示：可以从以下几方面考虑，如燃料的状态、空气用量、炉膛材料、烟道废气中热能的利用，等等。） 课堂探究 二、化学反应条件的控制 重点理解 探究学习 2.化学反应条件的控制 为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？ ①煤的状态与煤燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？ 煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。 ②空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？ 空气充足，煤燃烧得充分，产物主要为CO2，放热量大； 空气不足，则煤燃烧不充分，部分生成CO，CO排放到空气中造成污染，且生成CO时，放出的热量大大减小。 课堂探究 难点理解 二、化学反应条件的控制 探究学习 2.化学反应条件的控制 为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？ ③应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是什么？ 应选择保温隔热且耐热的炉（灶）膛材料。 尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中煤燃烧需要提供部分能量才能进行，而利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的持续进行。选用保温隔热材料的目的，正是防止热量散失。 ④如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？ 可将燃烧后的废气通过热交换装置，供其他方面使用。 这样做是为了尽可能充分地利用燃料燃烧所释放的热量，提高热能的利用率。 典例精讲 【例6】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) 课堂小结 31 随堂演练 1.反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，达到平衡后，再向反应容器中充 入含18O的一氧化碳，经过一段时间后，18O存在于( ) A.CO B.H2O C.CO2　CO D.CO　H2O　CO2 高温 D 2.下列关于化学平衡的说法中，不正确的是( ) A.当可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率都为零 B.当可逆反应达到化学平衡时，正、逆反应速率一定相等 C.当可逆反应达到化学平衡后，改变某些条件可以使平衡破坏 D.当可逆反应达到平衡时，尽管正、逆反应都还在进行，但各物质的浓度保持不变 A 32 随堂演练 3.可逆反应： 达到平衡的标志是______ A．H2在混合气体中的体积分数不变 B．H2、HI的浓度相等 C．H2、HI的浓度不再变化 D．H2、I2、HI的浓度比为1∶ 1 ∶ 2 E ．混合气体的颜色不再变化 F ．混合气体的质量不再变化 G ．混合气体的密度不再变化 将I2由气体改变固体，则答案为_______ 33 随堂演练 4,如图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 (　 ) A.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率,又可以加快反应速率 B.步骤③中反应温度提高至1000 ℃,反应速率加快且催化剂的活性更高 C.步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D.步骤⑤采用循环操作,主要是为了提高平衡混合物中氨的含量 A 34 演示完毕 感谢聆听 分层作业见同课时word https://www.zxxk.com/user/13354804 $$