6.2.2 化学反应的限度　化学反应条件的控制 导学案 -2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第六章 化学反应与能量 第二节　化学反应的速率与限度 第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制 课程标准 了解可逆反应及特点。2.理解化学平衡状态的特征及标志，知道改变条件化学平衡会发生移动。3.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。 新知探究： 知识点一　化学反应限度 [知识梳理] 1．可逆反应 (1)定义：在同一条件下___________和___________均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“===”，而用“”。 (2)特征— 2．化学平衡状态的建立 (1)化学平衡状态的建立过程 在一定条件下向反应容器中加入SO2和O2发生反应：2SO2＋O22SO3 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度______ v正______ v正______v逆 生成物浓度______ v逆______ 变化 反应物浓度______ v正______ v正______v逆 生成物浓度______ v逆______ 平衡 反应物浓度______ v正______ v正______v逆 生成物浓度______ v逆______ (2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 3．化学平衡状态：如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，______与______相等，反应物的浓度与生成物的浓度______，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。 4．化学反应的限度 (1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的______，即该反应进行的限度。 (2)对化学反应限度的理解 ①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大______。 ②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的______。 [问题探究] 下列说法中能说明2HI(g) H2(g)＋I2(g)已达到平衡状态的是________。 (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)c(HI)＝c(I2)； (4)反应速率：v(H2)＝v(I2)＝v(HI)； (5)c(HI)∶c(I2)∶c(H2)＝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，混合气体的颜色不再发生变化； (10)温度和压强一定时，混合气体的密度不再发生变化。 [反思归纳] 1．化学平衡的特征 逆 化学平衡研究的对象是可逆反应 等 达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等 动 化学平衡是一种表面静止状态，但反应并未停止，是一种动态平衡 定 达到化学平衡状态后，各组分浓度保持不变，不再随时间变化而变化 变 外界条件发生改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡状态 2.化学平衡状态的判断依据 (1)直接依据——根据速率关系 ①同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 ②不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bBcC＋dD, ＝。 (2)间接依据——根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 [迁移应用] 1．可逆反应3H2＋N22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3) C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2) 2．在一定温度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：2SO2＋O22SO3。一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明达到化学平衡状态的是________(填序号)。 ①v正(SO2)＝2v逆(O2) ②v(SO2)＝v(SO3) ③单位时间内消耗a mol SO2，同时生成a mol SO3 ④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2 ⑤混合气体的总的物质的量不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的密度不再改变 ⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变 知识点二　化学反应条件的控制 [知识梳理] 1．目的：促进有利反应，抑制有害反应。 2．化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素：控制反应条件的______和实际可能性。 (2)实例——合成氨生产条件的选择 温度：________________；压强：________________。 [问题探究] 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。)提示：(1)煤被研得越细，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。(2)空气充足，煤燃烧得充分，产物主要为CO2，放出热量多。(3)应选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料。 [反思归纳] 1. 2．化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素：化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。 (2)实例——合成氨生产条件的选择 — [迁移应用] 1．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是(　　 ) ①提高燃料的着火点　②降低燃料的着火点　③将固体燃料粉碎　④将液体燃料雾化　⑤将煤气化处理　⑥通入适量的空气 A．①③④⑤ B．②③⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①②③④ 2．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 答案解析 知识点一　化学反应限度 [知识梳理] 1．可逆反应 (1)定义：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“===”，而用“”。 (2)特征— 2．化学平衡状态的建立 (1)化学平衡状态的建立过程 在一定条件下向反应容器中加入SO2和O2发生反应：2SO2＋O22SO3 浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正>v逆 生成物浓度为0 v逆为0 变化 反应物浓度减小 v正减小 v正>v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 (2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 3．化学平衡状态：如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。 4．化学反应的限度 (1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 (2)对化学反应限度的理解 ①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。 ②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。 [问题探究] 下列说法中能说明2HI(g) H2(g)＋I2(g)已达到平衡状态的是________。 (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)c(HI)＝c(I2)； (4)反应速率：v(H2)＝v(I2)＝v(HI)； (5)c(HI)∶c(I2)∶c(H2)＝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，混合气体的颜色不再发生变化； (10)温度和压强一定时，混合气体的密度不再发生变化。 提示：(1)生成n mol H2的同时生成n mol HI，说明正反应速率大于逆反应速率。(2)一个H—H键断裂(逆反应方向)、两个H—I键断裂(正反应方向)，即v正＝v逆。(3)平衡状态时c(HI)、c(I2)浓度不变，但不一定相等。(4)无论是否达到平衡状态都有这样的关系，未表示出正、逆反应速率。(5)平衡状态时不一定有这样的浓度关系。(6)生成物浓度不变，达到平衡状态。(7)无论是否达到平衡，容器内的压强都不变。(8)气体的总质量不变，气体的物质的量也不变，故无论是否达到平衡状态其平均相对分子质量都不变化。(9)反应体系中颜色不变即说明c(I2)不变化，达到平衡。(10)都是气体且体积不变，密度始终不发生变化。即(2)(6)(9)已达平衡状态。 [反思归纳] 1．化学平衡的特征 逆 化学平衡研究的对象是可逆反应 等 达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等 动 化学平衡是一种表面静止状态，但反应并未停止，是一种动态平衡 定 达到化学平衡状态后，各组分浓度保持不变，不再随时间变化而变化 变 外界条件发生改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡状态 2.化学平衡状态的判断依据 (1)直接依据——根据速率关系 ①同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 ②不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，如aA＋bBcC＋dD, ＝。 (2)间接依据——根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 [迁移应用] 1．可逆反应3H2＋N22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3) C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2) C　[A.无论该反应是否达到平衡状态都有3v正＝v正，而v正＝v正不能说明正、逆反应速率相等，则不能说明反应达到平衡状态，A错误；B.反应达到平衡状态时，v正∶v逆＝1∶2，B错误；C.反应达到平衡状态时，v正∶v逆＝3∶2，即2v正＝3v逆，C正确；D.反应达到平衡状态时，v正∶v逆＝1∶3，即3v正＝v逆，D错误。] 2．在一定温度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：2SO2＋O22SO3。一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明达到化学平衡状态的是________(填序号)。 ①v正(SO2)＝2v逆(O2) ②v(SO2)＝v(SO3) ③单位时间内消耗a mol SO2，同时生成a mol SO3 ④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2 ⑤混合气体的总的物质的量不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的密度不再改变 ⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变 [答案]　①⑤⑥⑧ 知识点二　化学反应条件的控制 [知识梳理] 1．目的：促进有利反应，抑制有害反应。 2．化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素：控制反应条件的成本和实际可能性。 (2)实例——合成氨生产条件的选择 温度：400～500__℃；压强：10～30__MPa。 [问题探究] 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。)提示：(1)煤被研得越细，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。(2)空气充足，煤燃烧得充分，产物主要为CO2，放出热量多。(3)应选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料。 [反思归纳] 1. 2．化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素：化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。 (2)实例——合成氨生产条件的选择 — [迁移应用] 1．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是(　　 ) ①提高燃料的着火点　②降低燃料的着火点　③将固体燃料粉碎　④将液体燃料雾化　⑤将煤气化处理　⑥通入适量的空气 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A．①③④⑤ B．②③⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①②③④ [答案]　C 2．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 [答案]　(1)(2)(4)(6) 学科网（北京）股份有限公司 $$