6.2.3化学反应的限度 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

化学反应的限度 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 1 N2+3H2 2NH3 催化剂 高温高压 2SO2+O2 2SO3 催化剂 高温 SO2 +H2O H2SO3 NH3 +H2O NH3 ·H2O H2+I2 2HI 加热 CO2+H2O H2CO3 2NO2 N2O4 Cl2 + H2O HCl+HClO Q1：回忆所学知识，是不是所有的化学反应进行得都比较完全呢？ 学习过的可逆反应有哪些？ 任务一：认识化学反应存在限度 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 限度：范围的极限；最高或最低的数量或程度。 1≤X≤3 ❓ 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 3 任务一：认识化学反应存在限度 温故知新：回忆钠与水、氯气与水的反应 反应现象 反应进行程度及证据 化学方程式 钠与水 氯气与水 有一些反应不能完全进行到底，反应物与生成物共存，反应只能进行到一定程度，这就是该化学反应在这个条件下所能达到的限度。 Cl2 +H2O ⇌HCl+ HClO 浮、游、熔、响、红 黄绿色逐渐变淡，稳定于同一颜色 2Na+2H2O=2NaOH+H2 完全反应， 钠完全消失 部分反应，颜色并未完全消失 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 新制氯水成分？ 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 4 任务一：认识化学反应存在限度 一、可逆反应 1.定义：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应。 2.特征：两同、双向 反应存在限度，反 应物转化率小于100% 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 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 同 时 进 行 普遍存在的 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 5 任务一：认识化学反应存在限度 学以致用： 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.NH3和HCl反应生成NH4Cl与NH4Cl受热分解为NH3和HCl 4.2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O 放电 充电 X 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 6 任务二：定性认识可逆反应 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 活动1：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 预测实验现象 观察到的实验现象 结论 向试管中加入2mL0.01mol/LKI溶液，再加入1mL0.01mol/LFeCl3溶液，再加入几滴 0.1mol/L KSCN 溶液，振荡。 溶液 呈黄色 溶液 显红色 即使KI溶液过量,FeCl3也不能全部转化成FeCl2,即FeCl3与KI的反应不能进行完全。 7 任务二：定性认识可逆反应 提出猜想——寻找证据——验证猜想——解释结论——得出结论 观点1 只有部分SO2和O2反应？ 观点2 SO2全部转化为SO3后，部分SO3又分解成SO2？ 信息1：实验发现，一定条件下向一密闭容器中充入SO2与18O2，反应一段时间后，核素18O存在于SO2、O2、SO3中。 信息2：密闭容器中SO2与O2在一定条件下发生反应，反应过程中SO3的物质的量的变化趋势如图所示。 同位素示踪法 Q2：为什么即使氧气过量，二氧化硫页不能全部转化为三氧化硫？ 反应是进行到某一阶段停止了还是正向、逆向同时进行？ 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 观点3 SO2与O2反应生成SO3的同时，SO3分解成SO2和O2？ 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 8 殊途同归 例. 25℃时，合成氨反应的热化学方程式为：N2(g) ＋3H2 (g)  →2NH3(g)  已知生成2mol NH3 放出能量 92.4kJ，在该温度时，取1mol N2和3mol H2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总小于92.4kJ。其原因是___________。 【课堂检测】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” 例. 在容积不变的密闭容器中，一定条件下，可逆反应A2（g）+B2（g）→2C（g）达到平衡时，A2、B2、C的浓度分别为0.5mol/L、0.1mol/L、1.6mol/L，若用a,b,c分别表示A2、B2、C的初始浓度（mol/L），则 （1）a,b应满足的关系是？ （2）a,b,c的取值范围是？ 任务三：定量认识可逆反应 素材：在500℃、102KPa,将10molSO2和5molO2充入1L密闭容器中进行反应，利用传感器测得的不同反应时间各组分浓度如表所示： 时间（min) 浓度（mol/L) 0 10 20 30 40 50 60 70 SO2 10 7 5 3.5 2 1 1 1 O2 5 3.5 2.5 1.75 1 0.5 0.5 0.5 SO3 0 3 5 6.5 8 9 9 9 活动2：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。 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 C(mol/L) t(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 8 2 4 6 10 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 12 任务三：定量认识可逆反应 结论：宏观角度看，随着时间推移，反应物浓度减小，生成物浓度增大，一段时间后，反应物和生成物浓度不再随时间变化，保持不变。 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 Q3：此条件下进行到什么时候达到了反应的限度？ 可逆反应正向、逆向同时进行，为什么反应物浓度一直减少直至 不变，而没有出现增加的现象？ 是反应是否停止了吗？此时SO2和O2的转化率为? 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 13 任务三：定量认识可逆反应 活动3：结合化学反应速率的影响因素和活动2，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。 v(mol/L·min) t(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 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 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 最大 为0 最大 为0 逐渐减小 逐渐增大 减小 增大 净反应速率？ 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 14 任务四：定性理解平衡的含义 平衡：矛盾的暂时的相对的统一 生成与消耗 Q4:反应是否停止？ 正逆反应速率相等，各组分浓度不变 能否被打破？ 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 15 任务四：定性理解平衡的含义 二、化学平衡状态 1.定义：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正逆反应速率相等,反应中各物质的浓度保持不变，达到一种表面静止的状态。 2.特征：逆 等 动 定 变 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的化学平衡 研究对象为可逆反应 v(正)＝v(逆) 动态平衡，v(正)＝v(逆) ≠0 条件一定，平衡混合物中各物质的浓度一定（不是相等或成比例） ①同种物质：vA(正)＝vA(逆) ②不同物质：v(正)与v(逆)之比等于它们系数比 各组分n、m、c、V、质量分数、体积分数、转化率、产率均不变 3.化学平衡判断依据的核心：变量：变 不变 “本质” “表现” 反应的最大限度，与时间无关 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 16 例1．对于可逆反应M＋N——Q达到平衡时，下列说法正确的是(　　) A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等 B．M、N全部变成了Q C．反应混合物各成分的百分比不再变化 D．反应已经停止 C 例2.在1 273 K、100.0 kPa条件下，乙烷生成乙烯的反应 C2H6(g)——C2H4(g)＋H2(g)达到平衡，下列有关说法正确的是(　　) A．C2H6的浓度保持不变 B．C2H6仍在不断分解，其浓度不断减少 C．C2H6的分解速率大于生成速率 D．C2H6仍在不断生成，其浓度不断增加 A Q5：如何判断可逆反应达到平衡状态？ Q5-1：如何理解v(正)＝v(逆)? 核心：1、有正有逆的描述；2、转化为同一物质速率相等 【例1】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）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）2v正（N2）=v逆（NH3） (1) (5) 有正有逆 符合比例 同一物质 不同物质 v(H2)： v(N2) =3:1可否判断反应达平衡？ （1）同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A) 不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，即v正(A)：v逆(B)= a : b 直接标志 （微观本质） ⑤单位时间内有2mol SO2生成，同时有_____ O2 ______ 2mol 2mol 1mol 2mol 生成 消耗 生成 ①单位时间内有2mol SO2消耗，同时有2mol SO2生成； ②单位时间内有2mol SO3生成，同时有_____ SO3消耗； ③单位时间内有2mol SO2生成，同时有_____ SO3 ______ ; ④单位时间内有1mol O2生成， 同时有 ____ SO3 ______ ; 同一物质 不同物质 当 时化学反应正反应方向进行还是逆反应方向进行？ N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 判断反应进行的方向 例 在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体发生如下反应：X(g)+2Y(g)——2Z(g），此反应达到平衡的标志是（         ） A、容器内各物质的物质的量的分数不随时间变化 B、容器内各物质的浓度不随时间变化                                            C、容器内X、Y、Z的浓度之比为1:2:2 D、单位时间消耗0.1molX的同时生成0.2molZ AB 反应物和生成物的分子数或者浓度达到化学计量数之比，但反应不一定平衡 标志二：变量不变（宏观现象） 各成分的含量(n、m、c、V及%、转化率、产率)保持不变 M = m总 n总 取决于有无非气体 取决于气体系数差 Δn(g) ρ = m总 V容器 取决于有无非气体 取决于容器 恒温恒容 恒温恒压：Δn(g) P气 体系的颜色 质量分数、气体的体积分数 恒温恒压 恒温恒容：Δn(g) 取决于容器和Δn(g) ①2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ②H2(g)+I2(g) 2HI(g) ③2NO2 N2O4 N2＋3H2 2NH3 ④C(s)+O2(g) CO2(g) ⑤CO2(g)+C(s) 2CO(g) ⑥H2O(g)+C(s) H2(g)+CO(g) ⑦ 合成氨反应中，n(N2):n(H2)按1:1投料时，N2的物质的量分数？ 体系的温度(绝热) 将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡： H2NCOONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡的是(　　) ①2v(NH3)＝v(CO2) ②密闭容器中总压强不变 ③密闭容器中混合气体的密度不变 ④密闭容器中氨气的体积分数不变 ⑤密闭容器中c(NH3)不变 ⑥密闭容器中气体的平均摩尔质量不变 A．②③⑤⑥  B．②③④       C．①④⑤  D．全部 A 特例：只有生成物有气体时，体积分数始终不变，不是变量； 合成氨反应中，n(N2):n(H2)按1:1投料时，N2的物质的量分数不是变量 ①关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器； ②关注反应特点，气体是等体积反应，还是非等体积反应； ③关注特殊情况，是否有固体参加，或固体的分解反应。 化学平衡状态判断“三关注”： 任务四：定性理解平衡的含义 1.观察到的现象是什么？ 2.颜色是哪个物理量的体现？ 4.颜色会一直加深或者变浅吗？为什么？ 3.颜色的变化说明什么？ 活动4：将封装有二氧化氮（NO2 ）和四氧化二氮（N2O4）混合气体的装置两端的球形容器分别浸入热水和冷水中，观察实验现象。 Q5： 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 平衡破坏 条件改变 新平衡 原平衡 条件改变，反应限度可能改变 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 25 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) 其他条件相同时 1.升高反应体系温度，V正_______，V逆_______。 2. 增大反应体系压强（改变体积）， V正_______，V逆_______。 增大SO2的浓度，V正_______，V逆_______。 3.使用催化剂，V正_______，V逆_______。 增大 增大 增大 增大 增大 增大 改变外界条件，平衡为何会被破坏？ 增大 不变 分析CO中毒的施救方案中化学原理 任务五：化学反应条件的控制 1. 控制化学反应条件的目的 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。 2. 控制化学反应条件的方法 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）等。 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 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 28 任务五：化学反应条件的控制 1 3 改变 限度 认识 限度 2 判断 限度 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 29 达到平衡时平衡混合物中NH3的含量（体积分数） 资料1 压强增大，氨的含量增大 温度升高，氨的含量降低 催化剂 高温、高压 N2 + 3H2 2NH3 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。 c.催化剂在500 ℃时活性最大 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。 注意催化剂活性问题 化学反应条件的控制 (1)考虑因素： (1)步骤①中“净化”可以防止杂质与催化剂作用，降低其活性 (2)步骤②中“加压”可以加快反应速率 (3)步骤②采用的压强是2×107 Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大 (4)步骤③选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件 (5)目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右 (6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是____________(填序号)。 (1)(2)(4)(6) 例、合成氨工业中，在高温高压、催化剂作用下发生的反应为 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。下列说法正确的是( 　　) A、该反应反应物断键时吸收的总能量大于生成物成键时放出的总能量 B、实际生产中通常选择在 400～500 ℃、100 MPa 条件下合成氨 C、采取迅速冷却的方法，可使气态氨变为液态氨后及时从平衡混合物中分离出去 D、加入催化剂，只能提高正反应速率 C 硫酸是一种重要的化工产品，目前的重要生产方法是“接触法”，反应原理为：2SO2+O2 2SO3，已知该反应为放热反应。 则下列说法正确的是（ ） A．只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3 B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均 为零 C．由反应可知，2mol SO2的能量大于2mol SO3的能量 D．工业在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达 到的限度和化学反应速率两方面的问题 D 添加标题内容 34 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 目的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。 实现“碳达峰”“碳中和”的目标 第 页 炉膛材料尽量选择保温隔热且耐热性能好的， 烟道废气中的热量用来加热水、发电等，以提高热量利用率。 减少热量损失，提高煤燃烧的效率。 高 炉 炼 铁 对炼铁的反应进行深入研究还有没有意义？ 趋 利 避 害 ！ 第 页 课堂总结 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 发展“科学探究与创新意识”核心素养 发展“宏观辨识和微观探析”、“证据推理与模型认知”核心素养 发展“科学探究与创新意识”核心素养 定性、定量认识可逆反应 更多模板亮亮图文旗舰店：https://liangliangtuwen.tmall.com 37 $