第6章 第2节 第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2024）

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 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 课前教材预案 课堂深度拓展 课末随堂演练 课时作业（十一） [学习目标] 1. 了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到平 衡。（宏观辨识与微观探析） 2. 能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡状态。（变 化观念与平衡思想） 3. 能初步解释化学实验和化工生产中反应条件的选择问题。（科 学态度与社会责任） 返回目录 化学　必修 第二册 　 知识点1　化学反应限度 1. 可逆反应 （1）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，叫做可逆反应。书写可逆反应的化学方程式时，不 用“ ”，用“ ”。 课前　教材预案 返回目录 化学　必修 第二册 　 （2） 返回目录 化学　必修 第二册 　 2. 化学平衡状态的建立 （1）化学平衡状态的建立 返回目录 化学　必修 第二册 　 （2）化学平衡建立的过程 返回目录 化学　必修 第二册 　 3. 化学平衡状态 一定条件下的可逆反应中，当反应进行到一定程度时，⑩ ⁠ 与⑪ ⁠相等，反应物的浓度与生成物的 浓度都⑫ ⁠，达到一种表面静止的状态，称之为化 学平衡状态，简称化学平衡。 正反 应速率　 逆反应速率　 不再改变　 返回目录 化学　必修 第二册 　 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的或完成 的⑬ ⁠，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转化为生成物的最 大⑭ ⁠。 ②改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的⑮ ⁠ ，亦即改变该反应的⑯ ⁠。 最大程度　 转化率　 限 度　 化学平衡状态　 返回目录 化学　必修 第二册 　 知识点2　化学反应条件的控制 1. 控制反应条件的意义 （1）⑰ 有利的化学反应 （2）⑱ 有害的化学反应 促进　 抑制　 返回目录 化学　必修 第二册 　 2. 化工生产中控制反应条件的原则 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⑲ 和⑳ ⁠。 例如：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）　Δ H ＜0 合成氨的生产在温度越㉑ ，压强越㉒ ⁠时，氨的产率 越高。但温度低，反应速率小，生产成本高，而压强越大，对动 力和生产设备的要求越高。故工业上合成氨通常选择在 400～500 ℃、10～30 MPa的条件下进行。 成本　 实际可能性　 低　 大　 返回目录 化学　必修 第二册 　 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 （1）煤燃烧时，通入的氧气越多越好。 （　×　） （2）通过改变反应条件，可逆反应中反应物的转化率可达100 ％。 （　×　） （3）相同条件下，不同化学反应的限度可能不同。 （　√　） （4）一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的 最大转化率。 （　×　） （5）正反应进行的程度大，正反应速率一定大。 （　×　） × × √ × × 返回目录 化学　必修 第二册 　 （6）当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速 率相等但不等于零。 （　√　） √ 返回目录 化学　必修 第二册 　 （1）煤燃烧时，通入适量的氧气，可以使煤的燃烧更加充分， 但通入气体过多，会带走大部分热量，降低能源的利用率。 （2）无论如何改变条件，可逆反应都不能进行到底。 （3）化学反应进行的限度决定反应物在某条件下的最大转化 率，与反应时间或反应速率无关。 （4）正反应速率的大小与反应物自身的性质、反应物的浓度、 温度以及催化剂等有关，与反应进行的程度无关。 返回目录 化学　必修 第二册 　 探究点1　化学平衡状态的特征及判断依据　 课堂　深度拓展 1. 将2 mol SO2和1 mol O2充入容器，发生如下反应：2SO2＋O2 2SO3，一段时间后，再向容器中充入含氧同位素 O的 氧气，则最终188O存在于哪些物质中？为什么？ 返回目录 化学　必修 第二册 　 答案　 O可能存在于氧气、二氧化硫和三氧化硫中，因为该 反应为可逆反应，当含 O的氧气参与反应生成含 O的三氧 化硫，同时含 O的三氧化硫又分解生成二氧化硫和氧气，故 最终三种物质中都可能含有 O。 返回目录 化学　必修 第二册 　 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。 答案　①CO或CO的浓度保持不变；②混合气体的密度保持不 变；③ n （CO）或 n （CO2）保持不变；④Fe2O3（s）的质量不 变等。 返回目录 化学　必修 第二册 　 1. 化学平衡状态的特征 返回目录 化学　必修 第二册 　 返回目录 化学　必修 第二册 　 2. 化学平衡状态的判断依据 （1）直接判断依据 ⇒达到平衡状态 返回目录 化学　必修 第二册 　 （2）间接判断依据 列举反应 mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g） 混合体系 中各成分 的含量 ①各物质的物质的量或物质的量浓度 一定 平衡 ②各物质的质量或各物质的质量分数 一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压力、总物质的量一定 不一定 平衡 返回目录 化学　必修 第二册 　 正、逆反 应速率的 关系 ①在单位时间内消耗了m mol A，同时 消耗q mol D，即v正＝v逆 平衡 ②在单位时间内消耗了n mol B，同时 消耗p mol C，即v正＝v逆 平衡 ③v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D） ＝m∶n∶p∶q （v正不一定等于v逆） 不一定 平衡 返回目录 化学　必修 第二册 　 正、逆反 应速率的 关系 ④在单位时间内生成了n mol B，同时 消耗了q mol D（均指v逆） 不一定 平衡 压强 ①若m＋n≠p＋q时，总压力一定（其 他条件一定） 平衡 ②若m＋n＝p＋q时，总压力一定（其 他条件一定） 不一定 平衡 返回目录 化学　必修 第二册 　 混合气体 的平均相 对分子质 量（） ① 一定，当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定，当m＋n＝p＋q时 不一定 平衡 温度 任何化学反应都伴随着能量变化，当 体系温度一定时（其他不变） 平衡 体系的密 度（ρ） 一定（体积一定） 不一定 平衡 返回目录 化学　必修 第二册 　 【例题1】吸热反应H2S（g）＋CO2（g） COS（g）＋H2O（g）， 若在恒容绝热的容器中发生，下列情况下反应一定达到平衡状态的 是（　　） A. 容器内的压强不再改变 B. 容器内气体密度不再改变 C. 容器内c（H2S）∶c（CO2）∶c（COS）∶c（H2O）＝ 1∶1∶1∶1 D. 单位时间内，断开H—S键的数目和生成H—O键的数目相同 答案　A　 返回目录 化学　必修 第二册 　 解析　正反应吸热，若容器内的压强不再变化，说明温度不 变，则达到平衡状态，A项正确；恒容条件下，且反应前后气 体总质量不变，则无论是否达到平衡状态，密度都不变，密 度不变，不能说明达到平衡状态，B项错误；容器内 c （H2S） ∶ c （CO2）∶ c （COS）∶ c （H2O）＝ 1∶1∶1∶1，不能说明达到平衡状态，C项错误；断开H—S 键和生成H—O键都表示正反应方向，单位时间内二者数目相 同不能说明达到平衡状态，D项错误。 返回目录 化学　必修 第二册 　 【变式1】可逆反应2NO2（g） 2NO（g）＋O2（g）在恒容密 闭容器中进行，有如下条件： ①单位时间内生成 n mol O2的同时，生成2 n mol NO2 ②单位时间内生成 n mol O2的同时，生成2 n 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 返回目录 化学　必修 第二册 　 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 　　　　　　　。 答案　①④⑥⑦ 解析　①单位时间内生成 n mol O2必同时消耗2 n mol NO2，而生 成2 n mol NO2必同时消耗 n mol O2，能说明反应已达到化学平衡 状态；②都表示 v 正，不能说明；③中无论反应是否达到化学平 衡状态，各物质表示的化学反应速率之比都等于相应物质的系数 之比，不能说明；④有色气体的颜色不再改变，则表示体系中各 物质的物质的量浓度不再变化，说明反应已达到化学平衡状态； 返回目录 化学　必修 第二册 　 ⑤体积固定，反应前后气体的质量不变，无论是否达到化学平衡 状态，混合气体的密度始终不变，不能说明；⑥反应前后气体的 体积不相等，当压强不变时，意味着各物质的含量不再变化，说 明反应已达到化学平衡状态；⑦由于反应前后气体的质量不变， 气体的物质的量变化，气体的平均相对分子质量不变时，说明气 体中各物质的物质的量不变，反应达到化学平衡状态。 返回目录 化学　必修 第二册 　 探究点2　化学反应条件的控制 3. 生活中有很多现象都存在化学知识，如炉火越扇越旺，但蜡烛 的火焰一扇就灭。同样是扇风，结果为什么不同？试解释其中的 原因。 答案　“炉火越扇越旺”是因为扇风为燃烧提供了足量的氧气， 促进燃烧；“蜡烛的火焰一扇就灭”是因为空气流动带走大量的 热量，使蜡烛周围的温度低于蜡烛的着火点。 返回目录 化学　必修 第二册 　 1. 化学反应条件的控制 返回目录 化学　必修 第二册 　 2. 以煤的燃烧为例：化学反应条件的控制 （1）煤的状态 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。 （2）空气用量 适当过量的空气有利于煤的充分燃烧。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（当温 度达不到煤的着火点时）；少量的空气则会使煤燃烧不充分，造 成能源浪费。 返回目录 化学　必修 第二册 　 （3）炉（灶）膛材料的选择 炉（灶）膛材料采用隔热的耐高温材料。隔热可以减少热量的流 失，耐高温材料可以防止炉（灶）膛熔融（或熔裂）而脱离。 （4）热量的利用 燃烧后废气中的热量可用于供暖或发电等。 返回目录 化学　必修 第二册 　 【例题2】可逆反应CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g），正反 应为放热反应，为了增加甲醇的产量，工厂应采取的措施是 （　　） A. 高温、高压 B. 低温、低压 C. 适宜温度、高压、催化剂 D. 低温、高压、催化剂 答案　C　 返回目录 化学　必修 第二册 　 解析　高温对提高甲醇的产量不利，高压有利于提高甲醇的产 量，A项错误；低温、低压，都对提高甲醇的产量不利，B项错 误；适宜温度、高压、催化剂，对提高甲醇的产量有利，C项正 确；温度太低，反应速率太慢，也不利于提高单位时间内的产 量，所以温度应适宜，D项错误。 返回目录 化学　必修 第二册 　 【变式2】某化工厂生产Z的反应为X （g） ＋ 2Y（g） 2Z（g）； 温度、压强对Y的转化率的影响如下表所示： 　压强/Mpa 温度/℃　 0.1 0.5 1 10 400 99.2 99.6 99.7 99.9 500 93.5 96.9 97.8 99.3 600 73.7 85.8 89.5 96.4 返回目录 化学　必修 第二册 　 工业合成Z的适宜条件是（　　） A. 高温、高压 B. 低温、高压 C. 常温、常压 D. 常压较高温度 答案　D　 返回目录 化学　必修 第二册 　 解析　该反应为可逆反应，正方向为体积减少的放热反应，从化 学平衡移动条件分析应该采用低温高压有利于生成Z；增大压强 可以使Y的转化率增大；而根据表格中提供的数据发现，压强的 增加引起Y转化率的变化并不明显，所以工业上直接采用常压； 工业合成Z的适宜条件是常压较高温度，故选D项。 返回目录 化学　必修 第二册 　 返回目录 化学　必修 第二册 　 1. （化学平衡状态与限度）可逆反应在一定条件下达到化学平衡 时，下列说法不正确的是（　　） A. 正反应速率等于逆反应速率 B. 反应物和生成物浓度不再发生变化 C. 反应体系中混合物的组成保持不变 D. 正、逆反应速率都为零 答案　D　 解析　平衡状态时 v 正＝ v 逆≠0。 课末　随堂演练 返回目录 化学　必修 第二册 　 2. （化学反应的调控）在工业生产硫酸的过程中，发生如下反 应：2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）＋Q，下列叙述中不正确 的是（　　） A. 矿石粉碎的目的是使原料充分利用，并增大接触面使反应速 率加快 B. 接触室中采用常压的主要原因是常压下SO2的转化率已经很高 C. 沸腾炉中出来的混合气需要洗涤，目的是防止催化剂中毒 D. 工业产生硫酸的过程中使用过量的空气以提高O2的利用率 答案　D　 返回目录 化学　必修 第二册 　 解析　矿石粉碎增大了反应物的接触面积，反应速率加快，A项 正确；在二氧化硫的催化氧化中，常压下二氧化硫的转化率很 高，增大压强会增大反应速率，缩短达到平衡所需时间，反应物 转化率也会增大，但同时会增加成本，总体上不经济，B项正 确；沸腾炉中出来的混合气中含有很多杂质，能够引起催化剂中 毒，洗涤的目的是防止催化剂中毒，C项正确；使用过量的空气 增大氧气的浓度，可以提高SO2的利用率，D项错误。 返回目录 化学　必修 第二册 　 3. （化学平衡状态的判断）煤焦与水蒸气的反应C（s）＋H2O （g） CO（g）＋H2（g）（是吸热反应）是煤气化过程中的 主要反应之一。若该反应在恒温、恒容的密闭体系中进行，仅通 过以下数据可以判断 t 时刻反应是否达到平衡状态的是（　　） ① t 时刻及其前后H2O（g）、CO（g）、H2（g）的浓度　② t 时 刻，H2O（g）、CO（g）、H2（g）的浓度　③ t 时刻，消耗 H2O（g）的速率与生成CO（g）的速率　④ t 时刻，生成CO （g）的速率与消耗H2（g）的速率 A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ 返回目录 化学　必修 第二册 　 解析　 t 时刻及其前后各种气体的浓度不变时，该反应正、逆 反应速率相等，反应达到平衡状态，①可以判断 t 时刻反应是 否达到平衡状态； t 时刻，各种气体的浓度只是一个瞬时数 值，无法判断平衡状态，②无法判断；无论反应是否达到平 衡状态都存在消耗H2O（g）的速率与生成CO（g）的速率相 等，所以不能据此判断平衡状态，③无法判断； t 时刻生成 CO（g）的速率是正反应，消耗H2（g）的速率是逆反应， v （正）＝ v （逆）可以判断平衡状态，④可以判断 t 时刻反应 是否达到平衡状态。故选B项。 答案　B　 返回目录 化学　必修 第二册 　 4. （化学反应速率图）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重 要的意义。对于密闭容器中的反应：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）（正反应为放热反应），在673 K、30 MPa 下， n （NH3）和 n （H2）随时间 t 变化的关系如图所示。下列叙 述中正确的是（　　） 返回目录 化学　必修 第二册 　 A. c点处正反应速率和逆反应速率相等 B. a点的正反应速率比b点的小 C. d点（1时刻）和e点（2时刻）处n（N2） 相等 D. 在2时刻，正反应速率大于逆反应速率 答案　C　 返回目录 化学　必修 第二册 　 解析　c点反应物和生成物物质的量仍在变化，没有达到平衡状 态，所以正、逆反应速率不相等，A项错误；从a点到b点，氢气 的物质的量在逐渐减小，即其物质的量浓度在逐渐减小，所以正 反应的反应速率逐渐减小，B项错误；d点和e点处于同一平衡状 态，即d点和e点处 n （N2）相等，C项正确；在 t 2时刻，该反应 处于化学平衡状态，所以正、逆反应速率相等，D项错误。 返回目录 化学　必修 第二册 　 5. （综合应用）为了减少温室气体排放，目前工业上采用CO2与 H2在CuO－ZnO/ZrO催化下反应制备重要化工原料甲醇 （CH3OH）的工艺为CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋ H2O（g）（正反应放热）。为了探究其反应原理，某化学兴趣 小组进行了如下实验，在2 L恒容密闭容器中250 ℃条件下，测 得 n （CO2）随时间的变化情况如表所示： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n（CO2）/mol 0.40 0.35 0.31 0.30 0.30 0.30 返回目录 化学　必修 第二册 　 回答下列问题： （1）0～3 s内用H2表示的平均反应速率是 　　　　。 答案　（1）0.05 mol·L－1·s－1　 解析　（1） v （H2）＝3 v （CO2）＝3× ＝0.05 mol·L－1·s－1。 （2）平衡时CO2的物质的量为 　　　　。 答案　（2）0.30 mol　 解析　（2）3s后，CO2浓度不再随时间变化，说明反应达到平 衡状态，此时CO2为0.30 mol。 返回目录 化学　必修 第二册 　 （3）能说明反应已达到平衡状态的是 　　　　（填序号）。 A. v（H2）＝3v（CO2） B. 容器内压强保持不变 C. v逆（CO2）＝v正（CH3OH） D. 容器内混合气体的密度保持不变 答案　（3）BC 返回目录 化学　必修 第二册 　 解析　（3）A项，任何时刻均有 v （H2）＝3 v （CO2）；B项， 容器内压强保持不变，说明混合体系中各物质的量恒定，反应达 到平衡状态；C项， v 逆（CO2）＝ v 正（CH3OH）＝ v 正（CO2）， 说明CO2的消耗量等于其生成量，反应达到平衡状 态；D项，因混合气体的体积、质量不变，则容器内混合气体的 密度始终保持不变。 返回目录 化学　必修 第二册 　 课时作业（十一） （建议用时：40 min） 返回目录 化学　必修 第二册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$