6.2.4化学反应平衡标志 化学反应条件的控制 课件--2024-2025学年高中化学人教版（2019）必修第二册

第二节 化学反应的速率与限度　 第4课时 化学平衡状态 人教版必修第二册 1、理解化学平衡状态的特征及标志，学会平衡状态的判断。 2、知道改变条件化学平衡会发生移动。 3、化学反应有一定限度，是可以调控的。 学习目标 化学平衡状态的判断 重点难点 知识回顾：化学平衡的特点 (1)逆： (2)等： (3)定： (4)动： (5)变： 正反应速率=逆反应速率 动态平衡（ v (正) = v (逆) ≠0） 可逆反应 反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定。 条件改变，平衡发生移动 研究对象 实质 标志 你觉得这些特征中，哪些可以说明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）？ 一、化学平衡状态的判断方法 1、速率判断 υ正=υ逆≠0 ①对同一种物质，υ正=υ逆≠0 则达到化学平衡状态 ②对不同的物质：正反应速率与逆反应速率之比等于化学计 量数之比，则达到化学平衡状态。 例： N2 + 3H2 2NH3 ∴ 正反应速率与逆反应速率之比等于化学计量数之比，达到化学平衡 设 V正 1/(mol·s) V逆 2/(mol·s) 2/(mol·s) 此时 V正（NH3） = V逆（NH3）达到化学平衡状态 而V正（N2） : V逆（NH3）= 1:2 一定条件下，对于可逆反应 ，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）单位时间内，有1mol N2消耗，同时有1mol N2生成 （2）单位时间内，有3mol H2消耗，同时有2mol NH3生成 （3）单位时间内，有1mol N2消耗，同时有3mol H2消耗 （4）1mol N三N 键断裂的同时有2mol N-H 键断裂 （5）1mol N三N 键断裂的同时有6mol N-H 键断裂 （6）2v正（N2）=v逆（NH3） N2 + 3H2 2NH3 催化剂 高温高压 (1) (5)(6) 有正有逆 符合比例 H2(g) + I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志是_______________。 ④单位时间内生成n mol H2的同时生成2n mol HI；⑤单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol I2； ⑥反应速率υ(H2) = υ(I2) = 1/2 υ(HI)； ⑦一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂； ④⑦ 一、化学平衡状态的判断方法 (1)各组分浓度保持不变——8个变量 各物质的质量(m)、物质的量(n)、气体体积(v)、浓度保持不变 各组分 m%、n%、v%、转化率(α)保持不变则达到化学平衡。 2、变量不变则达到平衡 H2(g) + I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志是_______________。 ①c(H2) = c(I2) = c(HI)时； ②c(H2)∶c(I2)∶c(HI) = 1∶1∶2时； ③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变； ⑧H2、I2、HI的分子个数之比为1∶1∶2 ⑨反应物的转化率不再变化 ③④⑨ 2、间接判断——变量不变则达到平衡 2) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b≠c+d（即反应前后气体化学计量数不相等）时，混合物 n总、P总(恒温恒容)、V总（恒温恒压）为变量，其保持不变则达到化学平衡。 例： N2 + 3H2 2NH3 n(起始量) /mol 1 3 0 n(转化量)/mol x 3x 2x n(某时刻)/mol 1-x 3-3x 2x n总(某时刻) =1-x + 3-3x +2x =4-2x 随着反应的进行，X在不断增大，n(总)在不断减小，∴n(总)是变量，其保持不变则达到平衡 H2(g) + I2(g) 2HI(g) n(起始量) /mol 1 1 0 n(转化量)/mol x x 2x n(某时刻)/mol 1-x 1-x 2x n总(某时刻) = 2 即n(总)永远都是常数，故不能作为平衡依据 根据 PV = nRT 可知 恒温恒容时 当 反应前后气体化学计量数不相等时n总为变量时，P总也为变量 恒温恒压时 当 反应前后气体化学计量数不相等时n总为变量时，V总也为变量 2、间接判断——变量不变则达到平衡 A(g)+B(g) ⇌ 2C(g) A(g)+B(g) ⇌ C(g) 气体的总物质的量 恒温恒容时的压强P 恒温恒压时的体积V 不变 不变 不变 减少 减少 减少 练习1 练习2 可逆反应：2HI(g) H2(g) + I2(g)在恒容密闭容器中进行反应，达到平衡状态的标志是( ) A.混合气体的总物质的量 B.混合气体的压强 C. 混合气体的总体积 D.碘化氢的浓度 D 2) 混合气体的平均相对分子质量(平均摩尔质量 ) 2、间接判断——变量不变则达到平衡 ① aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 若a+b≠c+d，则 为变量，保持不变则达到平衡； 若a+b=c+d，则 为常数，保持不变不能作为平衡依据。 （常数） （变量） （常数） （常数） 2) 混合气体的平均相对分子质量(平均摩尔质量 ) 2、间接判断——变量不变则达到平衡 ② aA(s)+bB(g) cC(g)+dD(g) 若b=c+d，则 为变量，保持不变则达到平衡 ③ A(s) ⇋ B(g)+C(g) ( =0.5MB + 0.5MC )为常数，其保持不变不能作为平衡依据 （变量） （常数） 3）密度： ①aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) 恒温恒容时 ρ为常数，其保持不变不能作为平衡依据 恒温恒压时 a+b≠c+d，ρ为变量其保持不变,则达到化学平衡 a+b=c+d时ρ为常数，其保持不变不能作为平衡依据 2、间接判断——变量不变则达到平衡 ρ = m气 V ②对于aA(g)+bB(s、L) cC(g)+dD(g) 恒温恒容时 ρ为变量其保持不变则达到化学平衡。 恒温恒压时 a=c+d ρ为变量其保持不变则达到化学平衡状态。 2、间接判断——变量不变则达到平衡 4) 颜色：对于有颜色的物质参与（生成或消耗）的可逆反 应而言，颜色保持不变则达到化学平衡 5)温度：体系温度保持不变或吸收的总能量等于释放的总 能量时则达到化学平衡 十六字箴言：变量不变 平衡出现 不变不变 无法判断 归纳总结 化学平衡状态的判断依据 十六字箴言：变量不变 平衡出现 不变不变 无法判断 课堂巩固：1.下列说法中可以证明2HI(g) H2(g)+I2(g)（紫色）已达到平衡状态的 是___________。 ⑤温度和体积一定，容器内压强不再变化时 ⑥温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化时 ⑦条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时 ⑧温度和压强一定，混合气体的密度不再变化时 ⑥ 2. 可逆反应2NO2(红棕色) 　　N2O4(无色)在一恒容密闭容器中反应，达到化学平衡状态的是（ ） A.单位时间内生成n mol N2O4 同时生成2n mol NO2 B.单位时间内生成n mol N2O4 同时消耗2n mol NO2 C.c(NO2):c(N2O4)= 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.混合气体各组分的体积分数不再改变 A D FH 练习 练习 二、化学反应条件的控制 在生产和生活中，为了促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应，需要进行化学反应条件的控制。 合成氨工业 探索与思考 阅读课本P48，从速率和平衡的角度分析，工业上通常采用400-500℃，10-30Mpa条件合成氨气？ △H < 0 教学过程 温度过高，反应速率更快，但对于放热反应，升温平衡会向逆反应方向反应，产率下降；温度较低，反应过慢。工业上常选用较高温度400~500℃进行。 压强过高，反应速率更快，且加压反应向气体系数更小的正反应方向进行，产率增加，但仪器成本增加；压强较低时，反应速率以及平衡产率下降。工业上选择合适的压强10MPa~30MPa进行。 1. 工业合成氨条件的控制： 教学过程 3. 化学反应条件的控制： 改变化学反应的速率 改变可逆反应进行的程度 促进有利的化学反应 抑制有害的化学反应 合适的浓度、温度、压强、催化剂 化学反应条件控制 目的 思路 方法 教学过程 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。） 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.空气充足，煤燃烧得充分，产物主要为CO2，放热量大；空气不足，则煤燃烧不充分，部分生成CO，CO排放到空气中造成污染，且生成CO时，放出的热量大大减小。 3.应选择保温隔热且耐热的炉（灶）膛材料。尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中煤燃烧需要提供部分能量才能进行，而利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的持续进行。选用保温隔热材料的目的，是为防止热量散失 。 思考与讨论： 教学过程 例：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 ③ ④ ⑤ ⑥ $$