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)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版2019 单选版）

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 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 知识整合 新知探究 01 随堂演练 知识落实 02 课时作业 知能达标 03 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 01 知识整合 新知探究 栏目导航 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 同时 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 可逆 正反应速率 逆反应速率 不再改变 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 可逆反应 相等 不再改变 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 最大程度 转化率 限度 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 提高反应速率 提高原料利用率 降低有害反应速率 副反应 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 成本 实际可能性 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 较高 小 很长 高 越高 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 02 随堂演练 知识落实 栏目导航 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 03 课时作业 知能达标 栏目导航 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 谢谢观看 栏目导航 第六章　化学反应与能量 1 素养目标 1．认识可逆反应，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。 2．了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用，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，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。 知识点一　化学反应的限度 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能同时进行的化学反应。 (2)特点 (3)表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。 2．化学平衡状态的建立 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 (1)化学平衡状态的概念 如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当________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都____________，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。 (2)化学平衡状态的特征 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____________，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__________。 ②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的________。 1．在一定条件下，将1 mol N2和3 mol H2置于密闭容器中充分反应，能得到2 mol NH3吗？ 提示　不能；原因是N2与H2合成氨的反应是可逆反应，反应物不能完全转化成生成物。 2．一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。下列哪些情况能说明正反应速率和逆反应速率相等，反应达到了平衡状态____________(填序号)。 ①生成2 mol NH3的同时消耗1 mol N2 ②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2 ③2v正(H2)＝3v正(NH3) ④1个N≡N断裂的同时，有6个N—H断裂 ⑤H2的百分含量保持不变 ⑥NH3的体积分数保持不变 提示　④⑤⑥ 化学平衡状态的判断方法 (1)利用正、逆反应的反应速率判断 v(正)＝v(逆) 同一物质 生成速率等于消耗速率 不同物质 化学速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即“一正一逆”) (2)利用“变量”与“不变量”来判断化学平衡状态 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：a.气体的颜色；b.对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；c.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来说，混合气体的平均相对分子质量；d.对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气体的密度等。 ③说明：在利用eq \x\to(M)、ρ、n(总)、p(总)判断时要注意反应特点和容器的体积变化问题。 1．一定条件下，乙烷发生分解反应：C2H6C2H4＋H2。一段时间后，各物质的浓度保持不变，这说明(　　) A．反应完全停止 B．反应达到平衡状态 C．反应物消耗完全 D．正反应速率大于逆反应速率 解析　一段时间后，各物质的浓度保持不变，则该反应达到最大限度，即处于平衡状态，此时正、逆反应速率相等，则B正确，D错误。由于该反应是可逆反应，反应不能完全向右进行到底，故反应物并未完全消耗，而是处于动态平衡状态，A、C均错误。 答案　B 2．(2024·安徽合肥高一期中)在一定条件下，对于密闭容器中进行的反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，下列说法能充分说明该反应已达到化学平衡状态的是(　　) A．SO2、O2、SO3在容器中共存 B．SO2、O2、SO3的浓度均不再改变 C．SO2、O2、SO3浓度比为2∶1∶2 D．正、逆反应速率相等且均等于零 解析　可逆反应是反应物和生成物共存的体系，SO2、O2、SO3反应过程中在容器中一直共存，A错误；SO2、O2、SO3的浓度均不再变化，说明反应达平衡状态，B正确；SO2、O2、SO3的浓度比是否为2∶1∶2和是否平衡没有必然联系，C错误；化学平衡是动态平衡，平衡时速率不为0，D错误；故选B。 答案　B 3．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3a 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．①③④⑤ 解析　①C的生成速率与C的分解速率相等，说明正逆反应速率相等，故①正确；②化学反应速率之比等于化学计量数之比，无论是否达到平衡状态，都存在单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B，故②错误；③当反应达到化学平衡状态时，各物质的浓度不变，故③正确；④气体反应物与气体生成物的化学计量数之和相等，无论是否达到平衡状态，混合气体总的物质的量都不变，故④错误；⑤平衡时各物质的物质的量取决于起始物质的量的比以及转化的程度，不能作为判断是否达到平衡状态的依据，故⑤错误；⑥A为固体，当反应达到平衡状态时，气体的总质量不变，反应达到平衡状态，故⑥正确。 答案　C 化学平衡状态判断的“三关注”“一等、一不变” (1)三关注 ①关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器。 ②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应。 ③关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。 (2)一等、一不变 知识点二　化学反应条件的控制 化学反应条件的控制 1．目的 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________和______________。 (2)实例——合成氨生产条件的选择 1．提高煤的燃烧效率问题探究。 (1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉的目的是什么？ 提示　与空气中O2的接触面积增大，煤粉燃烧更充分，反应速率快。 (2)通入适当过量空气的目的是什么？ 提示　空气充足，煤粉燃烧充分，生成CO2，放出热量多，若空气不足，煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。 (3)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？ 提示　防止热量散失。 2．以下是2SO2＋O2eq \o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率。 温度/℃ 压强/MPa 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% 从以上数据分析，要实现SO2转化率为93.5%，需控制的反应条件是什么？提高该化学反应限度的途径有哪些？ 提示　500 ℃、0.1 MPa。由表可知：要提高反应限度，可以采用增大压强或在一定范围内降低温度等方法。 反应条件调控的措施 (1)改变化学反应速率：改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。 (2)改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。 据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇(CH3CH2OH)已成为现实：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)。下列叙述错误的是(　　) A．使用Cu­Zn­Fe催化剂可大大提高生产效率 B．升高温度，则CH3CH2OH的产率一定增大 C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率 D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O，可提高CO2和H2的利用率 解析　因催化剂能提高化学反应速率，加快反应进行，则在一定时间内提高了生产效率，A正确；升高温度是为了获得较快的反应速率，不能说明反应是向哪个方向移动，故CH3CH2OH的产率不一定增大，B错误；充入大量CO2气体，能使平衡正向移动，提高H2的转化率，C正确；从平衡混合物中及时分离出产物，使平衡正向移动，可提高CO2和H2的转化率，D正确。 答案　B 1．(2024·天津高一段考)下列各组两个反应互为可逆反应的是(　　) ①2Na＋Cl2eq \o(=====,\s\up17(点燃),\s\do15(　))2NaCl与2NaCleq \o(=====,\s\up17(电解),\s\do15(　))2Na＋Cl2↑ ②H2SO4(浓)＋2HBr===2H2O＋Br2＋SO2↑与Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4 ③2NO2===N2O4与N2O4===2NO2 ④CO2＋H2O===H2CO3与H2CO3===H2O＋CO2↑ A．①②　　 B．②③ C．③④ D．①④ 解析　①反应条件不一样，不是可逆反应，②物质不同，第一个反应物是浓硫酸，第二个生成物是稀硫酸，不是可逆反应；③④在相同条件下，能够同时向正、逆两个方向进行，都是可逆反应；故选C。 答案　C 2．(2024·连云港高一期中)化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是(　　) A．利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠 B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火 C．为加快KClO3的分解速率而加入MnO2 D．降温加快H2O2的分解速率 解析　钠和氧气在点燃或加热条件下反应生成过氧化钠，可以利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠，故A正确；为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火，故B正确；MnO2可以作为催化剂催化KClO3的分解反应，故C正确；降温会减慢H2O2的分解速率，故D错误。 答案　D 3．(2023·江苏淮安高一段考)对于化学反应的限度的叙述，错误的是(　　) A．任何可逆反应都有一定的限度 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 解析　化学反应的限度是相对的，条件改变，化学反应的限度是可以改变的。 答案　D 4．在恒温下容积不变的密闭容器中，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 解析　v正(NO2)＝2v逆(O2)时能说明正、逆反应速率相等，A项不能说明已经达到平衡状态。 答案　A 5．Ⅰ.一定温度下，在2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。 (1)从反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为__________。 (2)该反应的化学方程式为________________________。 Ⅱ.在恒温恒容的密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时： ①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的反应速率之比等于化学计量数之比。 (3)一定能证明：2SO2(g)＋O2(g)eq \o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3(g)达到平衡状态的是__________(填序号，下同)。 (4)一定能证明：I2(g)＋H2(g)eq \o(,\s\up17(△),\s\do15(　))2HI(g)达到平衡状态的是__________。 解析　Ⅰ.(1)从反应开始到10 s时，Z的物质的量增加了1.58 mol，则用Z表示的反应速率为eq \f(1.58 mol,2 L×10 s)＝0.079 mol·L－1·s－1。 (2)根据图像可知X和Y的物质的量减小，是反应物，平衡时变化量分别是1.20 mol－0.41 mol＝0.79 mol、1.00 mol－0.21 mol＝0.79 mol；Z的物质的量增加了1.58 mol，Z是生成物。根据物质的量的变化量之比等于相应的化学计量数之比，可知该反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)。 Ⅱ.(3)混合气体的密度是混合气体的总质量与容器容积的比值，混合气体的平均相对分子质量是混合气体的总质量与总物质的量的比值，混合气体颜色的深浅与有色气体的浓度有关系。在任何时刻各反应物或生成物的反应速率之比等于化学计量数之比，则反应：2SO2(g)＋O2(g)eq \o(,\s\up17(催化剂),\s\do15(△))2SO3(g)是反应前后气体体积减小的可逆反应，因此混合气体的压强、混合气体的总物质的量和混合气体的平均相对分子质量不变均可以说明反应达到平衡状态。 (4)反应：I2(g)＋H2(g)eq \o(,\s\up17(△),\s\do15(　))2HI(g)是反应前后气体体积不变的可逆反应，由于碘蒸气是有色气体，则混合气体的颜色不变可以说明反应达到平衡状态。 答案　Ⅰ.(1)0.079 mol·L－1·s－1 (2)X(g)＋Y(g)2Z(g) Ⅱ.(3)①③④　(4)⑤ $$