6.2.2 化学反应限度 课件-2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修第二册

化学反应的限度 第6章 化学反应与能量 作者编号：35004 炼铁高炉尾气之谜 阅读：P48 科学史话，从这一材料中，你得到什么启示？ 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。 课堂导入 1、定义：在相同条件下，能既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应称为可逆反应。 2、特点 双同性 共存性 双向性 反应物 生成物 正反应方向 逆反应方向 在相同条件下，正、逆反应同时进行 反应物和生成物共同存在 一、可逆反应 注：在可逆反应的化学方程式中用“ ”代替“ ”。 Cl2+H2O HCl+HClO NH3+H2O NH3·H2O SO2+H2O H2SO3 N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 2SO2+O2 2SO3 催化剂 △ 不是可逆反应，反应条件不相同。 一、可逆反应 【回忆】学习过的可逆反应有哪些？ Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O 放电 充电 1.设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的打√错误的打×。 （1）1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA（ ） （2） 0.1mol H2和0.1mol I2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2NA （ ） × √ 及时巩固 2、下列有关可逆反应的说法错误的是(　　) A、可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应 B、2HI H2+I2是可逆反应 C、2H2+O2 2H2O 与 2H2O 2H2↑+O2↑ 互为可逆反应 D、可逆反应中反应物和生成物同时存在 C 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 10 6 3 2 1.2 1 1 1 1 c(O2) 5 3 1.5 1 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 c(SO3) 0 4 7 8 8.8 9 9 9 9 在某固定密闭容器中发生反应：2SO2+O2 2SO3，各物质浓度随反应时间变化 二、化学平衡状态的建立 【思考1】反应刚开始时，浓度、速率有什么特点？ 开始时c(SO2) 、c(O2)大， c(SO3) = 0 只有正反应进行，v(逆)=0 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 10 6 3 2 1.2 1 1 1 1 c(O2) 5 3 1.5 1 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 c(SO3) 0 4 7 8 8.8 9 9 9 9 在某固定密闭容器中发生反应：2SO2+O2 2SO3，各物质浓度随反应时间变化 二、化学平衡状态的建立 【思考2】反应开始后有什么特点？ c(SO2) 、c(O2) 逐渐变小，c(SO3) 逐渐增大，三种物质的浓度达到一个定值 ∴随着浓度的变化， v(正)逐渐减小， v(逆)逐渐增大，最终 v(正) =v(逆)≠ 0 用图像描述 v正 和 v逆 变化规律 ？ 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 10 6 3 2 1.2 1 1 1 1 c(O2) 5 3 1.5 1 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 c(SO3) 0 4 7 8 8.8 9 9 9 9 各物质的浓度 不再变化 v(正) v(逆) c(SO2) c(O2) c(SO3) v (mol/L·min) 生成物 反应物 二、化学平衡状态的建立 在可逆反应中，当 v正 = v逆 时， c反 和 c生 不在改变达到一种表面静止的状态，在化学上称之为 化学平衡状态，简称化学平衡。 三、化学平衡状态 在可逆反应中，当 v正 = v逆 时， c反 和 c生 不在改变达到一种表面静止的状态，在化学上称之为 化学平衡状态，简称化学平衡。 t0 化学平衡 反应没有停止，即： v正 = v逆 ≠ 0 动态平衡 化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能进行的最大程度。即反应进行的限度，此时，反应物也达到了最大转化率。 逆、等、动、定、变 逆 定 动 等 变 研究的对象是可逆反应 各组成成分的浓度/物质的量/百分含量不变 同一物质 v正 = v逆 ≠ 0 一种动态平衡；化学反应达到平衡时，反应并没有停止 外界条件改变时，原平衡状态被破坏，在新条件下建立平衡 温度，浓度改变都能使平衡移动、加催化剂不能 (前提) (本质) (标志) 化学平衡状态的特征 三、化学平衡状态 3. 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(　　) 及时巩固 如何判断一个可逆反应达到了一定条件下的反应限度（化学平衡状态）？ “表现” “本质” 判断可逆反应是否达到平衡的直接标志。 等 定 ν (正) = ν (逆) 各组分的浓度保持不变 四、化学平衡状态的判断依据 如何理解：v正 =v逆 Ⅰ、用同一物质表示：v正(A)＝v逆(A)，即v(A)消耗 =v(A)生成 （3）单位时间内，1L密闭容器中有2 molNH3生成，同时有2 molNH3反应掉. （1）单位时间内，1L密闭容器中有1 mol N2反应掉，同时有1 mol N2生成. （2）单位时间内，1L密闭容器中有3 mol H2反应掉，同时有3 mol H2生成. 四、化学平衡状态的判断依据 四、化学平衡状态的判断依据 （1）单位时间内，1L密闭容器中有1 mol N2反应掉，同时有2 mol NH3消耗. 如： （2）单位时间内，1L密闭容器中有2 mol NH3生成，同时有3 mol H2生成. Ⅱ、用不同物质表示：方向相反，速率之比=系数之比 ①A的消耗速率与C的 速率之比等于 。 ②B的生成速率与C的 速率之比等于 。 ③A的生成速率与B的 速率之比等于 。 消耗 生成 消耗 m ：p n ：p m ：n 例 反应mA(g)+nB (g) pC(g) ，达到平衡时： （1）单位时间内，消耗1molN2，同时生成1mol N2 （2）单位时间内，消耗3mol H2，同时消耗 2mol NH3 （3）单位时间内，生成1mol N2，同时生成3mol H2 4.一定条件下，可逆反应N2＋3H2 2NH3，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示，试判断下列反应历程中，v正和v逆是否相等,该反应是否达到平衡状态. √ √ × （5）一个N≡N键断裂同时，有三个H－H键形成 （4）1mol N≡N 键断裂的同时有2mol N-H 键断裂 （6）υ正（ N2 ）= 3 υ逆（H2） （7）2υ正（ H2 ）=3υ逆（ NH3 ） × √ × √ 及时巩固 ②各组成浓度保持不变 各组分浓度 c 不再改变 各组分物质的量 n 不再改变 各组分质量 m 不再改变 各组分百分含量不再改变，如质量分数 w 、体积分数 是各组分，不是总成分 四、化学平衡状态的判断依据 2、间接标志——“变量不变” 变量不变 即达平衡 分析该量是“变量”还是“恒量”： 如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 体系的 P（总压强） 、V（总体积）、m（总质量）、ρ（密度）、 Mr（平均相对分子质量）等不再变化 判断是“定量”还是“变量” 四、化学平衡状态的判断依据 以 m A(g) + n B(g) p C(g) 为例 ①容器中总压强、总体积不再改变 四、化学平衡状态的判断依据 PV=nRT 四、化学平衡状态的判断依据 ② 混合气体的平均相对分子质量 M 不再改变 以 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) 为例 反应前后气体的总系数不相等，即：m + n ≠ p + q，混合气体的平均相对分子质量 M 不再改变→化学平衡 四、化学平衡状态的判断依据 ③ （恒容）混合气体的密度 ρ不再改变 以 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) 为例 A(g) + B(g) 2 C(g) A(g) + B(g) C(g) A(s) + B(g) C(g) m总 V ρ 混合气体的密度 ρ（恒容）不再改变→不一定化学平衡 不变 不变 不变 不变 不变 不变 不变 增大 增大 四、化学平衡状态的判断依据 ④特殊标志判断： H2 + I2 2HI △ 绝热容器中，当体系温度不变，则达平衡。 （若为恒温容器，则不可作为平衡判据） 体系温度不变： 体系颜色不变： 红棕色 判断可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)是否平衡的方法 （用 “平衡”或“不一定平衡” 填空） 平均相对分子质量 平均相对分子质量为定值，且m＋n＝p＋q   平均相对分子质量为定值，且m＋n≠p＋q   总压强、总体积 其他条件一定，总压强一定，且m＋n≠p＋q   其他条件一定，总压强一定，且m＋n＝p＋q   密度 密度一定   温度 当体系温度一定时   颜色 颜色不在变化   不一定 平衡 平衡 不一定 不一定 平衡 平衡 课堂总结 其他平衡标志思维建模： “变量 → 不变”。 5.一定条件下，对于可逆反应N2＋3H2 2NH3，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示，下列能表示反应达到化学平衡状态的是 （1）容器内颜色不再改变 （2） 气体的总物质的量 （3）恒容条件下，容器内压强不再改变 （4）恒容条件下，容器内气体密度不再改变 （5）恒容或恒压条件，容器内平均相对分子质量不再改变 （6）恒压条件下，容器内气体总质量不再改变 （7）恒压条件下，容器总体积不再改变 （8）绝热容器中，容器内温度不再改变 (2) (3) (5) (7) (8) 及时巩固 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 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 改变可逆反应进行的程度：改变温度、溶液浓度、气体压强（或浓度） 1、控制化学反应条件的目的 2、控制化学反应条件的方法 五、化学反应条件的控制 3 、化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素：反应速率、平衡转化率、______和______________。 成本 实际可能性 温度低 有利：氨的产率较高 不利：反应速率小，生产成本高 压强大 有利：氨的产率较高 不利：对动力和生产设备的要求高 常用温度400℃~500℃ 常用压强 10～30Mpa (2)实例——合成氨生产条件的选择: 催化剂：仅增大反应速率，不影响反应限度。 五、化学反应条件的控制 思考与讨论 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: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。 五、化学反应条件的控制 1、某密闭容器中有反应 2NO2 2NO＋O2 ，达到平衡的是（ ） A、单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO2 B、单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO C、c (NO2) : c (NO) : c (CO2) = 2 : 2 : 1 D、混合气体的颜色不再改变 E、混合气体的密度不再改变 F、混合气体的平均相对分子质量不再改变 H、混合气体个组分的体积分数不再改变 ADFH 随堂检测 2、下列关于化学反应限度的说法中正确的是（ ） A、一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到 的最大限度 B、当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率 相等且等于零 C、平衡状态时，各物质的浓度保持相等 D、化学反应的限度不可以通过改变条件而改变 A 随堂检测 3、化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是( ) A、能够节约原料和能源 B、能够提高产品的产量 C、能够提高经济效益 D、能够提高化学反应速率 D 4、下列措施可以提高燃料燃烧效率的是__________________(填序号)。 ① 提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点 ③ 将固体燃料粉碎　 ④ 将液体燃料雾化处理 ⑤ 将煤进行气化处理　 ⑥ 通入适当过量的空气 ③④⑤⑥ 随堂检测 29 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$