6.2.2 化学反应的限度-课件- 2024-2025学年下学期高一化学同步精品课堂(新教材人教版必修2)

第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应速率和限度 课时2 化学反应限度 化学反应条件的控制 课堂总结与练习 03 新课讲授 02 目录 Contents 课程标准与核心素养 01 课程标准与核心素养 01 课程标准 理解可逆反应概念：要求学生了解可逆反应是在同一条件下，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，能够判断给定的反应是否为可逆反应，认识到可逆反应是普遍存在的，且在一定条件下有一定的限度。 核心素养 变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知 科学探究与创新意识 科学态度与社会责任 课程标准 掌握化学平衡状态：学生要理解化学平衡状态的概念，知道当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，反应物和生成物的浓度不再改变，反应达到一种表面静止的状态。能够根据化学平衡状态的特征，如 “逆、等、动、定、变”，判断一个可逆反应是否达到平衡状态，并且能够分析在不同条件下平衡状态的变化情况。 核心素养 变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知 科学探究与创新意识 科学态度与社会责任 课程标准 了解化学反应限度的调控：学生应了解化学反应限度在生产、生活和科学研究中的重要应用，知道通过控制反应条件，如温度、浓度、压强等，可以改变反应进行的限度，从而提高反应物的转化率，提高生产效率，减少能源消耗和环境污染等，体会化学对社会发展和人类生活的重要作用。 核心素养 变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知 科学探究与创新意识 科学态度与社会责任 新课讲授 02 新课引入 向2 mL 0.01 mol·L－1KI溶液中逐滴加入1 mL 0.01 mol·L－1 FeCl3溶液，然后加入0.1 mol·L－1 KSCN溶液，观察现象，说明什么问题？ 实验现象： 加入KSCN溶液后，溶液变为红色 实验讨论： I－过量的情况下，Fe3＋未完全反应 实验结论： 某些化学反应不能进行到底，存在一定的限度 KI溶液 滴加 FeCl3溶液 滴加 KSCN溶液 实验探究，感受化学反应的限度 新课引入 理论分析，认识化学反应的限度 500 ℃时，容积为1 L的密闭容器中，发生如下反应，一段时间后，各物质浓度如下： 起始量(mol·L-1)   30min(mol ·L-1)    1小时 (mol ·L-1)      2小时 (mol ·L-1) 3小时 (mol ·L-1) N2  ＋     3H2   2NH3  0.2 0.4 0 0.15 0.25 0.13 0.18  0.08 0.04 0.24 0.08 0.04 0.24 0.1 0.11 化学反应是有限度的，很多化学反应都具有可逆性 化学反应限度 概念建构 ：可逆反应 双向性 双同性 共存性 正、逆反应是在同一条件下同时进行的 特征 反应物和生成物同时存在，任一反应物的转化率小于100% 正向反应 逆向反应 反应物 生成物 表示：书写可逆反应的方程式不用“===”，而用“ ”连接。 定义：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 化学反应限度 概念建构 ：可逆反应 示例 2SO2+O2 2SO3 催化剂 高温 SO2 +H2O H2SO3 NH3 +H2O NH3 ·H2O H2 + I2 2HI Cl2 + H2O HCl + HClO N2+3H2 2NH3 催化剂 高温、高压 化学反应限度 水的生成（H2 + O2）与电解，二次电池的放电与充电，CO2和H2O在生物体中通过光合作用合成糖与糖在人体内氧化生成CO2和H2O，它们是否属于“可逆反应”？谈谈你的见解。 化学反应限度 模型建构 ：化学反应的限度 反应物 浓度 正反应 速率 生成物 浓度 逆反应 速率 正、逆反应速率的关系 反应开始时 反应进行中 反应进行到一定程度时 最大 最大 0 0 逐渐减小 逐渐增大 逐渐减小 逐渐增大 不变 不变 不变 不变 v(正)＞ v(逆) v(正) = v(逆) v(正) ＞ v(逆) 以 　　　　　　　　　　 为例，向容器内加入同浓度同体积的 FeCl3 溶液与 KI 溶液。 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2 化学反应限度 模型建构 ：化学反应的限度 v正 = v逆 c 0 0 v正 v逆 I– Fe3+ Fe2+ v 化学平衡状态 化学平衡状态 t0 t0 I2 Fe3+、I– Fe2+ I2 反应并未停止 “动态平衡” t t 特点1： 各物质浓度不再变化 特点2： v正 = v逆 ≠ 0 以 　　　　　　　　　　 为例，向容器内加入同浓度同体积的 FeCl3 溶液与 KI 溶液。 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2 化学反应限度 模型建构 ：化学反应的限度 物质浓度 反应过程 反应速率 反应物浓度最大 生成物浓度最小 v正_____ v逆_____ 反应 开始 反应物浓度逐渐减小 生成物浓度逐渐增大 反应体系中各组 分浓度不再改变 v正逐渐_____ v逆逐渐_____ v正______v逆 最大 为零 减小 增大 > 平衡时 过程中 v正______v逆 = 化学平衡状态的建立 化学反应限度 模型建构 ：化学反应的限度 反应速率 v(正) v(逆) t1 时间（t） 0 v(正)最大，v(逆)=0 反应速率 v(正) v(逆) t1 时间（t） 0 v(正) v(逆) 反应速率 t1 时间（t） 0 v(正)减小，v(逆)增大 v(逆)≠0，v(正)＞v(逆) v(正)=v(逆) ≠0 化学平衡状态的建立 化学反应限度 模型建构 ：化学反应的限度 化学平衡状态 化学平衡：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都不再改变，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。 化学反应限度 模型建构 ：化学反应的限度 化学平衡状态的建立 逆 定 动 等 变 化学平衡状态研究的对象是可逆反应 达到化学平衡状态后，各组分浓度不再改变，不随时间变化而变化 达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等 化学平衡是一种表面静止状态，反应并未停止，是一种动态平衡 外界条件改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡 化学反应限度 模型建构 ：化学反应的限度 化学平衡状态的判定 ⑴直接标志： ①平衡的本质（v(正)=v(逆)） a、同一物质，v消=v生(消耗速率等于生成速率) b、在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比； c、在化学方程式两边的不同物质生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。 同侧异向，异侧同向，比列计算 化学反应限度 模型建构 ：化学反应的限度 化学平衡状态的判定 ⑴直接标志： ①从组分含量来判断 达平衡时各物质的含量（质量分数、物质的量分数、体积分数）及各物质的浓度、质量、物质的量均不再变化。 化学反应限度 模型建构 ：化学反应的限度 化学平衡状态的判定 ⑵间接标志——物理量变化 (1)选变量 选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。 (2)常见的变量 ①气体的颜色；②对于气体体积有变化的反应→恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；③对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量有变化的反应→混合气体的平均相对分子质量；④对于反应体系中不全部为气体的反应→恒容时混合气体的密度等。 化学反应限度 实例应用 ：化学平衡状态的判定 以3H2+N2 2NH3为列分析,判断下列情形是否达到平衡状态? (1) 若有1 mol N2消耗，则有1 mol N2生成。 (2) 若有1 mol N2消耗，则有3 mol H2生成。 (3) 若有1 mol N2消耗，则有2 mol NH3生成。 (4) 若有1 mol N≡N键断裂，则有6 mol N﹣H键断裂。 (5) 若有1 mol N≡N键断裂，则有6 mol N﹣H键生成。 (6) 若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变。 (7) 反应体系中平均相对分子质量一定。 (8) 若体系的体积一定，气体的密度一定。 (9) 若体系的体积一定，气体的压强一定。 是 否 是 是 是 是 否 是 否 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 炼铁高炉尾气之谜： 炼制1 t生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需用量，且从高炉炉顶出来的气体中含有没有利用的CO气体。 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 炼铁高炉尾气之谜： 可逆反应的限度是建立在一定条件的基础上的，改变反应条件可以在一定程度上改变反应的限度。 所以通过对反应条件的控制，可以促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。 趋 利 避 害 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 在化工生产中，利用化学反应时，我们除了关注化学反应的物质和能量变化外，还应关注哪些方面的问题？ (1)促进有利的化学反应： (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。 提高反应速率；提高反应物的转化率，即原料的利用率。 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 1 、从化学反应速率考虑——化学反应条件的控制 内因 外因 影响 方式 反应物浓度 反应温度 催化剂 接触面积 浓度越大 速率越快 温度越高 速率越快 通常加快速率 接触面积越大 速率越快 气体压强 压强越大(压缩体积)速率越快 物质本身的性质 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 合成氨工业 阅读课本，从速率和平衡的角度分析，工业上为什么通常采用400~500℃，10~30 Mpa条件合成氨气？ 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。 工业合成氨 温度低，反应速率小，氨的产率高 压强大，反应速率大，氨的产率高，对动力与生产设备要求高 使用催化剂能很大程度加快反应速率 综合考虑 采用条件 温度400~500℃ 压强10~30 Mpa 使用催化剂 2、从化学反应限度的角度理解化学反应条件的控制 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 1.从提高煤的燃烧速率考虑 a增大氧气的浓度 b 增大煤粒的表面积 c增大煤粒与氧气接触的表面积 2. 从提高煤的燃烧限度考虑 适当增大氧气的量 目的可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量；若空气不足，会造成煤燃烧不完全生成CO，产生热量减少，且会造成污染。 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 改变化学反应的速率 改变可逆反应进行的程度 促进有利的化学反应 抑制有害的化学反应 合适的浓度、温度、 压强、催化剂 化学反应条件的控制 目的 方法 思路 课堂总结与练习 03 知识小结 可逆反应 化学反应调控 定义 特征 建立 判断 化学平衡状态 化学反应限度 课后作业 1.可逆反应2NO2 2NO+O2在体积不变的密闭容器中反应, 达到平衡状态的标志是(　　) ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 ③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为 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 A.①④ B.②④ C.①③④ D.②③⑤ B 课后作业 2.可逆反应N2＋3H2 2NH3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．3v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 高温高压 催化剂 课后作业 3.一定条件下，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下图所示。下列有关说法正确的是（　　） A.t1时刻，反应逆向进行 B.t2时刻，正反应速率大于逆反应速率 C.t3时刻，达到反应的限度 D.t4时刻，反应停止 B 课后作业 4.在一定温度下的恒容密闭容器中，加入少量A发生反应：A(s) B(g)+2C(g)。当下列物理量不再发生变化，可以判断该反应达到化学平衡状态的是（ ） ①B的体积分数； ②混合气体的压强； ③混合气体的总质量； ④混合气体的平均相对分子质量 A．①②③ B．②③ C．①④ D．①②③④ B 课后作业 5.汽车尾气中含有CO、NO等有害气体，某新型催化剂能促使NO、CO转化为2种无毒气体。T ℃时，将0.8 mol NO和0.8 mol CO充入容积为1 L的密闭容器中，模拟尾气转化，容器中NO物质的量随时间变化如图。 （1）将NO、CO转化为2种无毒气体的化学方程式是_____________________。 （2）反应开始至10 min，v(NO)=_____ mol·L-1·min-1 。 （3）下列说法正确的是_______。 A．新型催化剂可以加快NO、CO的转化速率 B．该反应进行到10 min时达到化学平衡状态 C．平衡时N2的浓度为0.4 mol·L-1 D．平衡时CO的转化率为50% 0.04 ABD 谢谢大家 POWERPOINT DESIGN $$