第六章 第一节 第二课时 化学反应的限度-2024-2025学年高一化学同步课件（人教版2019必修第二册）

化学反应的限度 【第六章 化学反应与能量 】 人教版高中化学必修第二册 高中化学 新课导入 打开可乐瓶盖，气泡大量涌出， 一段时间后，气泡不再明显 溶解白糖，达到一定量后， 无论怎么搅拌都不再溶解 高中化学 一、可逆反应 1.定义：在相同条件下，既可以向正反应方向进行，同时又能够向逆反应方向进行的反应。 双同性：相同的条件下，正逆反应同时进行 双向性： 共存性：反应物与生成物同时存在 反应物 生成物 逆反应 正反应 可逆反应方程式常用“ ”连接 3．表示方法 2．特点 ⇌ 高中化学 一、可逆反应 回顾学习过的可逆反应 Cl2＋H2O HCl＋HClO N2＋3H2 2NH3 高温、高压催化剂 2SO2＋O2 2SO3 催化剂 △ NH3＋H2O NH3•H2O SO2＋H2O H2SO3 思考：电解水生成H2与O2和H2与O2点燃反应转化成水，这两个反应互为可逆反应吗？ 高中化学 【思考】在容器中充入SO2和18O2，在一定条件下发生2SO2＋O2 ⇌ 2SO3反应，一段时间后，18O原子存在于哪些分子中？原因是什么？ 一、可逆反应 加入的18O会与SO2结合生成含有18O的SO3，同时含有18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使得SO2和O2中也含有18O，因此SO2中存在18O。 三种分子都存在 高中化学 随堂练习 1.已知：K3[Fe(CN)6]溶液是检验Fe2＋的试剂，若溶液中存在Fe2＋，将产生蓝色沉淀。将0.2 mol·L－1KI溶液和0.05 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，能说明下列溶液中存在可逆反应“2Fe3＋＋2I－ ⇌ 2Fe2＋＋I2”的是（ ） 实验编号 实验操作 实验现象 ① 滴入KSCN溶液 溶液变红色 ② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成 ③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成 ④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色 A.① B.②和④ C.③和④ D.①和③ A 高中化学 二、化学平衡状态 某密闭容器中发生如下反应： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 2SO2＋O2 2SO3 催化剂 △ 思考：反应刚开始时，浓度、速率有什么特点？ 开始时c(SO2) 、c(O2)最大，c(SO3)为0 开始时v(正) 最大，v(逆)为0 高中化学 二、化学平衡状态 某密闭容器中发生如下反应： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 2SO2＋O2 2SO3 催化剂 △ 思考：反应一段时间后，浓度、速率有什么特点？ c(SO2) 、c(O2)逐渐减小，c(SO3)为逐渐增大 正逆反应都进行，v(正)逐渐减小，v(逆)逐渐增大，最终v(正)= v(逆) 高中化学 二、化学平衡状态 某密闭容器中发生如下反应： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 2SO2＋O2 2SO3 催化剂 △ 思考：50min后，浓度、速率有什么特点？ c(SO2) 、c(O2)和c(SO3)都不变 最终v(正)= v(逆)≠0 高中化学 二、化学平衡状态 思考：如何绘制c-t图像？ 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 SO2 SO3 O2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 各物质的浓度不再变化 高中化学 二、化学平衡状态 思考：如何利用v-t图像来表示v正和v逆的变化规律？ v正 v逆 v正=v逆 思考：反应真的停止了吗？ 未停止，处于动态平衡 反应处于平衡状态 v(正)> v(逆) 反应向正反应方向进行 高中化学 在一定条件下的可逆反应中，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。 二、化学平衡状态 特征： ③动：动态平衡 ④定：平衡时，各组分的浓度保持一定 ⑤变：当外界条件改变，原平衡发生移动 ①逆：研究的对象是可逆反应 ②等：v(正)＝v(逆) ≠0(本质) 高中化学 二、化学平衡状态 对化学反应平衡状态的理解 化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的的或完成的最大程度，即该反应的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率。 转化率= 00% 注意： ①不同条件下，同一可逆反应的化学反应限度一般不同；相同条件下，不同的可逆反应的化学反应限度也不同。 ②延长反应时间不能改变反应的限度 高中化学 随堂练习 2.如图所示是可逆反应在反应过程中的化学反应速率与 时间 的关系曲线，下列叙述正确的是( ) A.时，只有正反应在进行 B.， 的物质的量逐渐增大 C.，反应已经停止 D. ，各物质的浓度保持不变 D 高中化学 随堂练习 3.工业上用和生产燃料甲醇 。一定条件下 在恒容密闭容器中发生反应，测得数据如图所示 （反应物和生成物均呈气态）。下列说法错误的是 ( ) A.反应的化学方程式为 B.反应进行至 时，正、逆反应速率相等，反应达到化学平衡状态 C.反应进行至时，的转化率为 D.内， B 高中化学 三、化学平衡状态的标志 直接标志——“正逆反应速率相等” 注意：速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等 ①同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 ②不同的物质：速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。 高中化学 三、化学平衡状态的标志 直接标志——各组分的浓度保持不变 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变 ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变 注意不是相等，也不是成一定比例！ 高中化学 间接标志——“变量不变” 三、化学平衡状态的标志 当反应过程中变化的量不再改变时，化学反应达到平衡状态，即反应前后始终不变的量不能作为判据。 ①混合气体的总压强不再改变 ②体系的颜色不再改变 ③体系的温度不再改变 ④混合气体的密度不再改变 ⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变 （恒温恒容下，化学方程式两边气体分子数不相等的反应） （某组分有颜色） （绝热体系） （恒容下，化学方程式两边质量不相等的反应） （化学方程式两边气体分子数不相等的反应） 高中化学 随堂练习 4.一定温度、一定压强下，在一容积可变的密闭容器中发生反应 ，下列可说明反应一定达到平衡状态的是( ) A.容器的容积不再变化 B.B的生成速率和D的消耗速率之比为 C.混合气体的密度不再变化 D.B、C、D的浓度之比为 C 高中化学 随堂练习 5.可逆反应 在恒温恒容密闭容器中进行。 ①单位时间内生成的同时生成 ②单位时间内生成的同时生成 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 上述可说明该反应一定达到化学平衡状态的是( ) A.①④⑥ B.②⑤⑥ C.①③④⑤ D.全部 A 高中化学 随堂练习 6.可逆反应 ①单位时间内生成的同时生成 ②一个 ⑤温度和体积一定，容器内压强不再变化 ⑥温度和体积一定， 混合气体的颜色不再变化 ⑦条件一定，混合气体的平均相对的压强不再变化 ⑧温度和压强一定， 混合气体的密度不再变化 上述可说明该反应一定达到化学平衡状态的是 ②⑥ 高中化学 四、化学反应条件的控制 （1）目的 ①促进有利的反应 提高反应速率 提高反应物的转化率即原料的利用率 ②抑制有害的反应 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 （2）基本措施 ①改变化学反应速率 ②改变可逆反应进行的限度 改变温度、浓度、气体的压强、固体的表面积及催化剂的合理使用等 改变温度、浓度、气体的压强等 高中化学 四、化学反应条件的控制 (3)化工生产中反应条件的调控 ① 400-500℃ 温度较低时氨的产率较高，但温度低时反应速率小，达到平衡需要的时间很长生产成本高 ② 10 MPa- 30 MPa 压强越大，氨的产率越高，但对动力和生产设备的要求越高 考虑因素：反应速率、平衡转化率、成本和实际可能性。 N2＋3H2 2NH3 高温、高压催化剂 ③催化剂：铁触媒 仅增大反应速率，不影响反应限度 高中化学 四、化学反应条件的控制 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。） 【思考与讨论】 ①煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。 ②空气适当过量，过多的空气会带走大量的热量，降低温度，减少燃烧速率；少量的空气，则煤燃烧不充分，造成能源浪费。还会生成CO有毒气体 ③应选择保温隔热且耐热的炉（灶）膛材料。 ④燃烧后废气中的热能可用于供暖或发电 高中化学 四、化学反应条件的控制 炼铁高炉尾气之谜 炼制1 t 生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有没有利用的CO！开始，炼铁工程师认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟没有改变，这成了炼铁技术中的科学悬念。 你知道这是为什么吗？ 是一个可逆反应，反应不能进行到底！ CO2＋C 2CO 高温 高中化学 化学反应 限度和条 件的控制 化学反应 限度 化学反应 条件的控制 五、课堂小结 可逆反应 化学平衡状态 化学平衡状态的标志 高中化学  $$