6.2.2化学反应限度 课件 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第二节 化学反应速率与限度 第2课时 化学反应限度及化学平衡 炼铁高炉尾气之谜： ？： 概念：在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。 知识回顾：可逆反应 常见的可逆反应 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 H2CO3 CO2 + H2O H2SO3 SO2 + H2O NH3.H2O NH3 + H2O HCl+HClO Cl2 + H2O 2SO3 2SO2 + O2 催化剂 2HI H2 + I2 N2O4 2NO2 科学研究表明：很多化学反应都是可逆反应 4 可逆反应的特点 (1)双向性：可逆反应分为方向相反的两个反应—正反应和逆反应。 (2)双同性：正、逆反应在相同条件下是同时进行的。 (3)共存性：反应物和生成物共存于同一体系中，反应物的转化率永远小于100%。 【思考】向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)＋O2(g) ⇌ 2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______(填“＜”“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量______0 mol，转化率______100%，反应放出的热量______ Q kJ。 ＜ ＜ ＜ > 2SO2(g)＋O2(g) ⇌ 2SO3(g)　 【课堂检测2】在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g) ⇌ 2Z2(g)，若X2、Y2、Z2的初始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡后，各物质的浓度可能是（ ） ①X2为0.2 mol·L－1　②Y2为0.1 mol·L－1 ③Z2为0.3 mol·L－1　④Y2为0.6 mol·L－1 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ B 利用极端假设法求可逆反应的极值—— “一边倒” 【检】 【思考与交流】大本P44 可逆反应进行的终极状态是什么呢 D 活动1: 在500℃和101kPa下，将一定量的SO2和O2充入含有催化剂的密闭容器中反应：2SO2+O2 ⇌ 2SO3。 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 c(SO2)/(mol·L-1) 10 7 5 3.5 2 1 1 1 c(O2)/(mol·L-1) 5 3.5 2.5 1.75 1 0.5 0.5 0.5 c(SO3)/(mol·L-1) 0 3 5 6.5 8 9 9 9 请分析整个过程中各物质浓度和速率随时间的变化规律? 任务二 理解可逆反应的限度 反应开始时 反应进行时 C(反应物)减小，v(正) 逐渐减小， C(生成物)增大，v(逆) 从零逐渐增大 一段时间后 C(反应物)、C(生成物)浓度不再变化 v(正)＝v(逆) C(反应物)最大，v(正) 最大；C(生成物)为零，v(逆)为零 v(正) v(逆) 时间（t） 反应速率 0 v(正)= v(逆) t1 化学平衡状态 学习汇报 1、化学平衡定义：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 2、化学平衡状态的v-t图像 任务二 理解可逆反应的限度 本PPT模板部分元素使用了幻灯片母版制作。如果需要修改，点击-视图-幻灯片母版-修改；完成后关闭编辑母版即可。 10 1. 化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的 ，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的最大 。 最大程度 转化率 转化率= 转化量 起始量 100% 化学平衡状态→ 最大程度（限度）→ 平衡转化率 活动3：改变反应条件，平衡状态能否改变呢？ 2NO2 （g） ⇌ N2O4（g） 条件改变，可逆反应限度可以改变 3、化学平衡状态的特征： (1) 逆：研究的是可逆反应 (前提) (2) 等： v正 = v逆 （同一物质 ） (实质) (3) 动： v正 = v逆 ≠ 0（同一物质 ），所以化学平衡是一种动态平衡。 达到平衡时，反应仍然在进行并没有停止。 (4) 定：在平衡体系的混合物中，各组成成分的含量保持不变 (标志) (5) 变：当条外界条件发生改变，化学平衡可能就会被破坏，在新的条 件下建立新的平衡。 ①同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。 ②不同物质：符合：bv正(A)=av逆(B) 正逆相等 同一个物质，消耗速率（量）等于生成速率（量） 如:aA (g) ＋bB (g) ⇌ cC (g) 因 = 得 即 ：= （1）、直接依据 —— 根据速率关系 4、化学平衡状态的判断标志 υ正(A )=υ逆(A) 不同物质，有正有逆，速率比等于方程系数比 【课堂检测5】在恒温恒容的密闭容器中发生可逆反应 2NO2(g)⇌2NO(g) + O2(g)说明已达到平衡状态的是（ ） ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO ③2υ正(NO)=υ逆(O2 ) ④υ正(NO2 )=2υ逆(O2 ) ⑤单位时间内断开n mol NO中的N—O键的同时生成2n mol O＝O键 ⑥NO2减少表示的化学反应速率和NO减少表示的化学反应速率相等 ①④⑥ 【检】 （2）间接依据——根据各组分的浓度不变 首先分析该量是“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，则为平衡状态衡状态的。 是变量、但不变了，则平衡 【课堂检测6】在一定温度，恒容的容器中发1A(s)+4B(g)⇌2C(g)+2D(g)气体B有颜色，一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明达到化学平衡状态的是_________________ (填序号)。 ①v正(B)＝2v逆(D) ②各气体的物质的量分数不再改变 ③混合气体的颜色不再改变 ④B、C和D的浓度之比为2∶1∶1 ⑤混合气体的总的物质的量不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的密度不再改变 ⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变 ① ② ③ ⑦ ⑧ 【思+议+展】 17 【课堂检测7】在一定温度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g) ⇌ 2SO3(g)。一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明达到化学平衡状态的是_________________ (填序号)。 ①v正(SO2)＝2v逆(O2) ②v(SO2)＝v(SO3) ③单位时间内消耗a mol SO2，同时生成a mol SO3 ④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2 ⑤混合气体的总的物质的量不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的密度不再改变 ⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变 ① ⑤ ⑥ ⑧ 【检】 判断平衡状态的证据： 正逆相等 变量不变 【课堂小结】 任务三、化学反应条件的控制 在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应（提高反应速率、提高反应转化率），抑制对人们有害的化学反应（降低反应速率、减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生），这就需要对化学反应条件进行控制。 1. 改变化学反应的条件基本措施： (1)改变反应物的温度、浓度、气体压强、固体表面积以及催化剂的使用等来改变反应速率； (2)通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强等，改变可逆反应进行的限度。 （3）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成本和实际可能性。 例如：合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡。工业上通常选择在 400~500℃下进行，此时催化剂活性也最高。 压强越大，氨的产率越高，但压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，成本也高。合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10~30 MPa。 生产过程中，多因素的综合考量 化学反应条件的控制 化工生产中化学反应条件的控制 速度 程度 小 高 大 高 加快 思考：高炉增高后，为什么高炉尾气中 CO 的比例没有改变？ 高炉增高后，只是延长了CO与氧化铁的反应时间； 但是并没有改变影响可逆反应限度的条件。 得出可逆反应 23 Lavf58.28.100 $$