6.2化学反应的限度及条件控制 课件 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 Hangzhou Yuhang No.2 High School wudengyun 1 第二节 化学反应的速率与限度 化学反应的限度及条件控制 杭州钢铁厂——浙江省第一家现代化钢铁企业 杭州钢铁厂建立于1957年，为保护环境，推动产业升级，杭钢集团半山基地2015年正式关停，历时58年，为浙江工业和经济社会发展做出重要贡献，现在原钢铁厂逐步转型为大运河杭钢公园。 首先在补铁剂的大情境下，引出检验补铁剂中铁元素价态存在形式的任务 2 杭钢炼铁炉为什么建那么高？结合P48 科学史话，从这一材料中，你得到什么启示？ 杭州钢铁厂——浙江省第一家现代化钢铁企业 杭钢的半山钢铁基地 炼铁炉高约50米，相当于18层住宅楼的高度。（2.8米/层） 首先在补铁剂的大情境下，引出检验补铁剂中铁元素价态存在形式的任务 3 杭钢炼铁炉为什么建那么高？结合P48 科学史话，从这一材料中，你得到什么启示？ 炼铁高炉尾气之谜 增加炼铁高炉的高度，不能改变高炉尾气中CO的比例，原因是： C+CO2 2CO是一个可逆反应，不能完全进行，存在一定的反应限度。在高炉中Fe2O3与CO的反应也不能全部转化为Fe和CO2。 任务一 认识化学反应存在限度 任务一 认识化学反应存在限度 【回顾已知】请同学们回顾已知并回答可逆反应是什么？ 一、可逆反应 2.特征：两同、双向 3.符号表征： 反应物、生成物共存 正向 反应物 生成物 逆向 相同条件 同 时 进 行 1.定义：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。 反应存在限度 转化率小于100% 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务一 认识化学反应存在限度 思考： 请判断以下化学反应是否是可逆反应？你的证据是怎样的？ 1.水的生成和电解 2.CO2和H2O在植物体内通过光合作用合成糖类与糖类在人体内氧化生成CO2和H2O 3.Cl2与H2O 反应生成HCl和HClO 4.2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务一 认识化学反应存在限度 【实验探究】探究反应: 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 能否进行到底？ 提供试剂：0.01mol/L KI溶液、0.01mol/L FeCl3溶液、KSCN溶液。 实验操作：取2mL 0.1mol·L-1KI溶液，滴加0.1mol·L-1 FeCl3溶液5~6滴。 再加入几滴KSCN溶液，你认为能观察到什么现象？为什么？ 预测实验现象 观察到的实验现象 结论 溶液不变红 溶液变红 即使KI过量， FeCl2也不可能完全转化为FeCl3，上述反应不能进行完全，存在一定的限度。 即反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2为可逆反应，反应存在一定的限度。 注意：实验过程中分工合作，相互配合，在导学案上做好实验记录。 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务二 建立化学平衡的观念 二、化学平衡状态 在500℃，101KPa,将10molSO2和5molO2充入1L密闭容器中进行反应2SO2+O2 2SO3，测得的不同反应时间各组分浓度如下： 活动1：根据数据分别绘制出SO2、O2、SO3的t-c图像，分析各组分浓度变化规律。 催化剂 △ 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 10 7 5 3.5 2 1 1 1 1 c(O2) 5 3.5 2.5 1.75 1 0.5 0.5 0.5 0.5 c(SO3) 0 3 5 6.5 8 9 9 9 9 任务二 建立化学平衡的观念 结论：宏观角度看，随着时间推移，反应物浓度 ，生成物浓度 ，一段时间后，反应物和生成物浓度 。 减小 增大 不再随时间变化，保持不变 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 10 7 5 3.5 2 1 1 1 1 c(O2) 5 3.5 2.5 1.75 1 0.5 0.5 0.5 0.5 c(SO3) 0 3 5 6.5 8 9 9 9 9 任务二 建立化学平衡的观念 活动2：结合化学反应速率的影响因素和活动1，以SO2为例大致画出正、逆反应速率随时间变化的（t-v）图像，分析正、逆反应速率变化规律。 反应物浓度 ？ 生成物浓度 ？ v正 ？ v逆 ？ 反应 开始 反应 过程中 达到 平衡 反应物浓度 ？ 生成物浓度 ？ 宏观：各物质的浓度不再改变 v正 ？ v逆 ？ 微观： v正 = v逆≠0 最大 为0 最大 为0 逐渐减小 逐渐增大 减小 增大 思考：平衡后反应是否停止？能否被打破？ 速率—时间图像 二、化学平衡状态 在一定条件下，一个可逆反应进行到一定程度时，正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物浓度和生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。 1.定义 逆 化学平衡状态的研究对象是_______反应 等 各组分浓度/物质的量/百分含量__________ 动 υ正 ____ υ逆 ____ 0，是一个动态平衡 定 变 外界条件改变时，原平衡状态被破坏，在新条件下建立平衡 可逆 ＝ ≠ 保持不变 “表现” “本质” 2.特征 任务二 建立化学平衡的观念 3.化学平衡判断依据的核心：变量：变 不变 【 概念辨析】 1.1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3(　　) 2.在一定条件下，一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度(　　) 3.化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止(　　) 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.可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等(　　) 6.化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等(　　) 任务二 建立化学平衡的观念 高 炉 炼 铁 高炉炼铁过程中发生的反应包括了可逆反应，而可逆反应存在一定的限度，当反应达到其限度以后，各物质的量就不变了，因此炼铁过程中，原料是不可能完全转化为产物的。 任务三 化学反应条件的控制 任务三 化学反应条件的控制 对炼铁的反应进行深入研究的意义： 趋利避害 促进有利反应： 提高反应物的转化率即原料的利用率，加快反应速率等 抑制有害反应： 减缓反应速率，减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生等 改变化学反应速率： 改变可逆反应进行的程度： 1. 控制化学反应条件的目的 2. 控制化学反应条件的方法 任务三 化学反应条件的控制 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。 趋利避害 改变温度、溶液的浓度、气体压强（或浓度）、固体表面积及使用催化剂等 改变温度、溶液浓度、气体压强（或浓度）等 3. 化工生产中反应条件的调控 反应速率、平衡转化率、______和____________。 成本 实际可能性 (2)实例——合成氨生产条件的选择: N2＋3H2 　 2NH3 (放热反应) 催化剂 温度：400~500 ℃ 压强：10~30 MPa 温度：a. 温度适当低，平衡转化率高，氨的产率高； b. 温度过低，反应速率过慢，达到平衡所需时间长，成本高。 压强：a. 压强大，氨的产率高；b.压强大，反应速率快; c. 对动力和生产设备要求高，成本高。 催化剂：铁触媒 催化剂：仅增大反应速率，不影响反应限度。 任务三 化学反应条件的控制 (1)考虑因素： 任务三 化学反应条件的控制 【活动3】交流与讨论：为实现“碳达峰”“碳中和”的目标，提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一,结合所学试回答下列问题。 1.煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么？ 煤块粉碎成煤粉 增大其与空气中O2的接触面积 提高反应速率 煤粉燃烧更充分 通入适当过量的空气 煤粉充分燃烧 生成CO2放出能量 空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量少，且造成污染 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 化学反应条件的控制 可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面使用。 2.煤燃烧时，选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？ 3.煤燃烧后的废气中的热量，采取什么措施可充分利用？ 减少热量损失，提高煤燃烧的效率。 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 认识到化学反应存在限度 化学反应条件的控制 趋利避害 理解化学平衡的定义及特征 1 3 改变 限度 可逆反应的定义、特征、符号表征 认识 限度 2 判断 限度 定性、定量认识可逆反应 总结 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 19 EV录屏5.2.2软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn  $$