6.2 化学反应的速率和限度 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

高中化学必修第二册(2019人教版) 第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第 1课时 化学反应速率 知道化学反应速率的概念及表示方法。 能利用公式进行简单的计算化学反应速率。 学习目标 不同的化学反应进行的快慢千差万别，快与慢是相对而言的，是一种定性的比较。 你了解下图涉及的化学反应吗？反应的快慢程度与我们有什么关系？化学反应是否有快慢之分？ 牛奶变质 爆炸 钢铁生锈 溶洞形成 新课引入 初中我们通过观察对比实验现象来定性描述化学反应的快慢。 定性描述 ①冒气泡快慢 ②颜色变化快慢 ③固体物质的减少快慢 ④出现浑浊的快慢 ⑤温度变化快慢 如何定量描述化学反应的快慢呢？ 新课引入 Δc 表示某物质浓度的变化，常用单位mol/L Δt 表示时间变化，常用单位s、min Δn 表示某物质物质的量的变化，常用单位mol 1.定义 2.表达式 3.单位 化学反应速率是用来描述化学反应快慢的物理量。 通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示 v (x) = —— = ——— Δc(x) Δ t V·Δ t Δn(x) 均取正值 常用单位为mol·L-1·s-1 [mol/(L·s)]或mol·L-1·min-1 [mol/(L· min)] 1 mol/(L·s) =60 mol/(L· min) 一、如何表示化学反应的快慢？ COVID-19 1. 化学反应速率是一段时间内的平均反应速率，而不是某一时刻的瞬时速率 2. 固体和纯液体的浓度视为常数，Δc均为0，因此不能用固体或纯液体表示反应速率 3. 化学反应速率不出现负数（都是正值） 一、如何表示化学反应的快慢？ 1.下列关于化学反应速率的说法正确的是 ( 　 ) A.对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显 B.化学反应速率通常表示一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加 C.化学反应速率为0.8 mol·L-1·s-1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L-1 D.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行的快慢 D 一、如何表示化学反应的快慢？ 4.化学反应速率与化学计量数的关系： 一、如何表示化学反应的快慢？ 【例1】向4L容器中充入0.7moL SO2和0.4moL O2，在一定条件下反应， 5s末测得容器内剩余SO2 是0.3moL，求5s内SO2、O2和SO3反应速率？ 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) Δn(mol） Δc(mol/L） v(mol · L-1·s-1） 0.4 0.2 0.4 0.1 0.05 0.1 0.02 0.01 0.02 由计算结果可知v(SO2)： v(O2) ： v(SO3) = 2:1:2 化学反应速率之比 = 化学计量数之比 = 物质的量(浓度)变化量之比 【结论】 同一反应的速率可用不同物质来表示，其数值可能不同，但表示的意义相同，所以需要指明具体物质。 二、化学反应速率的计算方法 【归纳总结】 定义式法：利用公式v＝ = 计算化学反应速率，也可利用该公式计算浓度变化量或时间 关系式法：化学反应速率之比＝物质的浓度变化量之比＝物质的量变化量之比＝化学计量数之比 “三段式法” 解答模板 ①写出有关反应的化学方程式。 ②找出各物质的起始量、转化量、某时刻量。 ③根据已知条件列方程式计算。 二、化学反应速率的计算方法 “三段式法”计算 mA(g) ＋ nB(g) ⇌ pC(g) ＋ qD(g) 起始量(mol/L) m n 转化量(mol/L) x x · n/m x · p/m x · q/m 某时刻量(mol/L) m-x n- x · n/m x · p/m x · q/m 其中“转化”的部分即为该物质的Δc 二、化学反应速率的计算方法 【例2】将2.0 mol SO2 和1.0 mol O2 在2 L的密闭容器中发生反应：2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)，反应2秒后，剩余的 SO2 为0.8 mol，求2秒内O2的化学反应速率 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) 起始量(mol） 转化量(mol） 2s量(mol） 2.0 1.0 0 1.2 0.8 v(O2)＝ Δn/(V·Δt) ＝ 0.6/(2×2) mol/(L·s) ＝ 0.15mol/(L·s) 0.4 1.2 0.6 1.2 三、化学反应速率大小的比较方法 【例3】已知反应 A(g)＋3B(g) ⇌ 2C(g) ， 在不同条件下，分别用A、B、C三种物质表示的速率为：①v(A)＝0.2 mol/(L·s)；②v(B)＝0.45 mol/(L·s)；③v(C)＝0.45 mol/(L·s)，则通过所学知识对反应在① ② ③条件下进行的快慢程度排序。 【答案】三者速率大小为③＞①＞② 【解析】不同物质比较化学反应速率快慢时，要先转化为同种物质表示的反应速率，然后再进行比较。根据化学反应速率之比等于化学方程式中的化学计量数之比，将②③中的反应速率都用物质A表示为： ②v(A)＝0.15 mol/(L·s)，③v(A)＝0.225 mol/(L·s) 三、化学反应速率大小的比较方法 同一化学反应中，用不同物质表示的化学反应速率，不能直接通过数值的大小比较反应的快慢，若要比较则可使用以下两种方法： 归一法： 若单位不统一，则要换算成相同的单位； 若为不同物质表示的反应速率，则先换算成同一物质来表示反应速率，再比较数值的大小 比值法： 比较化学反应速率与化学计量数的比值，如aA(g)＋bB(g) ⇌ cC(g)＋dD(g)，比较v(A)/a与v(B)/b，若v(A)/a＞v(B)/b，则说明用A表示的化学反应速率大于用B表示的化学反应速率。 【例4】反应 A(g) + 3B(g) = 2C(g) + 2D (g) 在四种不同情况下的反应速率为： ①v(A)=0.45mol·L-1·min-1 ②v(B)=0.6mol·L-1·s-1 ③v(C)=0.4mol·L-1·s-1 ④v(D)=0.45mol·L-1·s-1 则该反应速率的快慢顺序为( ) A.④>③=②>① B.④<③=②<① C.①>②=③>④ D.④>③>②>① A 三、化学反应速率大小的比较方法 高中化学必修第二册(2019人教版) 第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第2课时 影响化学反应速率的因素 通过影响化学反应速率的因素学习，学会“变量控制”的科学方法，增强证据推理的意识。 能从微观角度理解浓度和压强对速率的影响，发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。 学习目标 对于下列反应，你是希望其反应速率越快越好还是越慢越好？ 调控化学反应速率常常是决定化学实验成败或化工生产成本的关键。 钢铁腐蚀 食物腐坏 炼钢 合成氨 新课引入 不同的化学反应，具有不同的反应速率，这说明化学反应速率的大小主要取决于:_____________________ 。 反应物本身的性质 钠与水反应 镁与水反应 一、影响化学反应速率的内因 思考与讨论 下列调控反应速率的措施或实验中，分别利用或体现了哪些影响反应速率的因素? 向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺 把食物存放在冰箱里，在糕点包装内放置除氧剂可以延长食品保质期 做化学实验时，为加速反应的进行，通常将块状或颗粒状的固体试剂研细并混匀 铁在空气中和在纯氧中反应的剧烈程度明显不同 增大反应物接触面积 降低温度 增大反应物接触面积 增大反应物浓度 影响化学反应速率的因素 影响化学反应速率的因素 内因 反应物或反应本身的性质或特点 外因 温度 浓度 催化剂 压强 其他 固体反应物的表面积 固体颗粒大小 【变量控制】 科学研究中，对于多因素（多变量）的问题，常常采用只改变其中的某一个因素，控制其他因素不变的研究方法，使多因素的问题变成几个单因素的问题，分别加以研究，最后再将几个单因素问题的研究结果加以综合。这种变量控制的方法是科学探究中常用的方法。例如，以上探究在比较不同温度对化学反应速率的影响时，控制浓度和其他影响因素相同；而比较不同浓度对化学反应速率的影响时，则控制温度和其他影响因素相同；最后综合得出影响化学反应速率的多种因素。 影响化学反应速率的因素 实验 操作   实验 现象 实验 结论 冷水 热水 2 mL 5% H2O2溶液 (滴入2滴1 mol/L FeCl3溶液) ① 产生气泡速率慢 ② 产生气泡速率快 当其它条件相同时，升高温度，化学反应速率增大降低温度，化学反应速率减小 1. 探究温度对化学反应速率的影响 二、影响化学反应速率的外因 实验 操作   实验 现象 实验 结论 加入1 mol/L 盐酸的试管中生成气泡的速率更快 当其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大。 降低反应物浓度，化学反应速率减小。 2. 探究浓度对化学反应速率的影响 二、影响化学反应速率的外因 增大(减小)固体或纯液体用量，化学反应速率_______， 离子反应中增大不参加反应的各离子浓度，化学反应速率______。 不变 不变 实验 操作   实验 现象 实验 结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快。 即当其他条件相同时，催化剂(正)能加快化学反应速率。 ②、③产生气泡的速率远大于① 3 mL 对可逆反应，催化剂能同时同等程度地改变正、逆反应速率。 3. 探究催化剂对化学反应速率的影响 二、影响化学反应速率的外因 催化剂是现代化学中关键而神奇的物质之一。据统计，有80％以上的化工生产过程使用了催化剂，目的是增大反应速率，提高生产效率。 催化剂在资源利用、能源开发、医药制造、环境保护等领域就有广泛的应用。催化剂能极大提高化学反应速率而自身的组成、化学性质和质量在反应前后不发生变化。 生物体内几乎所有的化学反应都是由生物体内存在的特殊催化剂——酶所催化。 酶具有更高的选择性和催化效率，且反应条件温和等特点。 科学技术社会——神奇的催化剂 二、影响化学反应速率的外因 学习指导P55 实验目的 实验操作 A 探究Fe3+、Cu2+对H2O2分解速率的影响 向2mL 10% H2O2溶液中分别滴入5滴1mol/L FeCl3溶液、CuSO4溶液 B 探究反应物浓度对反应速率的影响 向两支盛有同体积、同浓度Na2SO3溶液的试管中分别滴入等量、不同浓度的H2O2溶液 C 探究反应物浓度对反应速率的影响 向两支试管中均加入等量等浓度Na2S2O3溶液和等量不同浓度H2SO4溶液，观察沉淀出现的时间 D 探究温度对反应速率的影响 向两支试管中均加入等量等浓度HCl溶液和等量CaCO3，再将其分别放入冷、热水浴中 1.下列实验操作能达到实验目的的是（ ） C 课堂检测 2.某实验小组利用0.1 mol·L-1 Na2S2O3溶液与0.2 mol·L-1 H2SO4溶液的反应研究外界条件对化学反应速率的影响。设计实验如下表: (提示:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+S↓+SO2↑+H2O) 实验编号 温度/℃ V(Na2S2O3)/mL V(H2SO4)/mL V(H2O)/mL 出现浑浊时间/s ① 10 5.0 10.0 0 t1 ② 10 5.0 5.0 a t2 ③ 50 5.0 10.0 0 t3 下列说法错误的是 ( 　) A.研究温度的影响时，应将溶液混合后置于不同温度的水浴中 B.此实验小组探究了浓度和温度对化学反应速率的影响 C.实验②中a=5.0 D.t2>t1>t3 A 课堂检测 对于气体来说，在相同温度下，压强越大，一定质量气体的体积越小， 单位体积内气体的分子数越多。 增大压强(减小容器容积)相当于增大反应物的浓度，化学反应速率增大; 减小压强(增大容器容积)相当于减小反应物的浓度，化学反应速率减小。 4. 探究压强对化学反应速率的影响 二、影响化学反应速率的外因 其他条件一定，一定量的气体， 体积变小，压强变大。 4. 探究压强对化学反应速率的影响 二、影响化学反应速率的外因 【思考1】如果反应物是固体或液体(溶液)时，改变压强对反应速率有影响吗？ 无影响，仅适用于有气体参加或生成的反应。 【思考2】温度、容积不变，对于工业合成氨反应，在反应容器中充入N2或者充入Ar，压强如何变化？化学反应速率如何变化？ 压强增大 反应物的浓度增大 化学反应速率增大 充入N2 压强增大 反应物的浓度不变 化学反应速率不变 充入Ar 【思考3】温度、压强不变，对于工业合成氨反应，在反应容器中充入Ar，化学反应速率如何变化？ 体积增大 反应物的浓度减小 化学反应速率减小 充入Ar 二、影响化学反应速率的外因 4. 探究压强对化学反应速率的影响 5. 固体反应物表面积对化学反应速率的影响 在其他条件相同时，增大固体反应物的表面积，化学反应速率_____；减小固体反应物的表面积，化学反应速率_____。 形成原电池，光照、声波、使用合适的溶剂等也能影响化学反应的速率。 6. 其他因素对化学反应速率的影响 加快 减慢 【结论】改变压强时，只有导致参加反应的气体浓度改变，反应速率才会改变 影响化学反应速率的内因(主因) 影响化学反应速率的外因(次因) 条件 改变 对化学反应速率的影响 温度 升高温度 降低温度 浓度 增大反应物的浓度 减小反应物的浓度 催化剂 多数情况下，使用催化剂能够_______化学反应速率 压强 (仅对有气体参加的化学反应) 缩小容积，增大压强   扩大容积，减小压强 恒温恒容，充入无关气体 恒温恒压，充入无关气体 接触面积 块状固体变为粉末状   加快 加快 加快 加快 减慢 减慢 减慢 加快 不变 减慢 反应物自身的化学性质越活泼，化学反应速率越快 归纳小结 3.判断正误 (1)无论是吸热反应还是放热反应，温度升高，反应速率一定增大 (2)对一定条件下发生的反应：C(s)+O2(g) = CO2(g)，增加C的量，化学反应速率加快 (3)改变压强，化学反应速率一定改变 (4)铁和硫酸反应时，硫酸浓度越大，产生H2的速率越大 (5)增加水的量，能使Mg与H2O的反应速率大于Na与H2O的反应速率 (6)Fe与盐酸反应时，加入NaCl固体，由于c(Cl-)增大而使反应速率加快 √ × × × × × 增加或减少固体（或纯液体）的量，化学反应速率不改变 只有改变实际参加反应的离子或物质浓度，化学反应速率才会改变 课堂检测 4.在带有活塞的密闭容器中发生如下反应：Fe2O3(s)＋3H2(g) 2Fe(s)＋3H2O(g)， 分析改变下列条件化学反应速率如何改变(填“变大”“变小”或“不变”)，阐述理由： (1)增加氧化铁的质量(不考虑表面积的变化)：_____，理由：____________________ _____________________________。 (2)保持容器的体积不变，增加氢气的通入量：_____，理由：________________ ___________________________________。 (3)保持容器内压强不变，充入一定量的氩气：_____，理由：_______________ __________________________________________________________________。 (4)保持容器的容积不变，充入一定量的氩气：_______，理由： ________________ _______________________________________________________________。 不变 改变用量不影响化学反应速率 变大 增大反应物浓度加快化学反应速率 变小 充入氩气，容器体积增大，水蒸气的浓度变小，因而化学反应速率变小 保持压强不变， 不变 容器的容积不变， 充入氩气，反应物和生成物的浓度均不改变，因而化学反应速率不变 纯固体的浓度视为常数， 课堂检测 高中化学必修第二册(2019人教版) 第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第 3课时 化学反应的限度 了解可逆反应、化学平衡和化学反应的限度的含义； 掌握化学平衡的特征，同时发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养； 通过数据分析和图像处理，培养分析解决问题的能力。 学习目标 19世纪下半叶，炼制生铁的高炉排出的废气中总是含有没有利用的CO。工程师认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是增加高炉的高度。然增高后，尾气中CO的比例竟然没有改变。 出铁口 进风口 O2 N2 热空气 生铁 进风口 出渣口 炉渣 CO2+C 2CO 高温 C+O2 CO2 高温 铁矿石、焦炭、石灰石 高炉气体 高炉气体 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 高温 CaCO3+SiO2 CaSiO3 + CO2↑ 高温 这是什么原因呢？ 新课引入 我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？ ① 2H2 + O2 = 2H2O 已知：2mol 1mol ② 2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 已知：2mol 1mol ? ? 2mol <2mol 由此可知可逆反应进行得不完全，正、逆向反应同时同条件进行。化学反应物不可能全部转化为生成物，存在一定的化学反应限度。 思考与讨论 同一条件下______________和_____________均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“ ”，用“ ”。 定义： 正反应方向 逆反应方向 特征： 双向性 双同性 共存性 反应物 生成物 正向反应 逆向反应 正、逆反应在同一条件下同时进行 反应物和生成物同时存在 一、可逆反应 反应物不能完全(100%)转化为生成物 示例： 一、可逆反应 催化剂 高温、高压 N2 + 3H2 2NH3 NH3+H2O NH3·H2O 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 △ SO2+H2O H2SO3 H2 + I2 2HI △ 【思考1】在反应 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g)体系中，充入一定量的18O2 中，18O会出现在哪些物质中？ S18O2、18O2 、S18O3 二、化学平衡状态的建立 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.6 0.3 0.2 0.12 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.3 0.15 0.1 0.06 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.4 0.7 0.8 0.88 0.9 0.9 0.9 0.9 恒温恒容条件下，在某密闭容器中发生反应： 【思考2】此条件下进行到什么时刻各组分浓度不再变化了? 【思考3】从起始到该时刻反应物的转化率怎么变，后续还变化吗? 0 10 20 30 40 50 60 70 SO2 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 O2 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 SO3 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 t (min) C (mol/L) → v正最大 开始时： → v逆=0 v正＞v逆=0 反应速率 v逆 时间(t) 0 v正 二、化学平衡状态的建立 反应物c(SO2) 、c(O2)最大 生成物c(SO3) = 0 分析平衡建立过程：某温度和压强下的密闭容器中，2SO2+ O2 2SO3 △ 催化剂 0 10 20 30 40 50 60 70 SO2 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 O2 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 SO3 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 t (min) C (mol/L) → v正逐渐减小 过程中： →v逆逐渐增大 v正＞v逆，v逆 ≠ 0 二、化学平衡状态的建立 反应物c(SO2) 、c(O2)逐渐减小 生成物c(SO3) 逐渐增大 反应速率 v正 v逆 时间(t) 0 分析平衡建立过程：某温度和压强下的密闭容器中，2SO2+ O2 2SO3 △ 催化剂 0 10 20 30 40 50 60 70 SO2 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 O2 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 SO3 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 t (min) C (mol/L) → v正不变 平衡时： →v逆不变 v正＝v逆 ≠ 0 二、化学平衡状态的建立 反应物c(SO2) 、c(O2)不变 生成物c(SO3) 不变 反应速率 v正 v逆 时间(t) 0 平衡状态 t1 分析平衡建立过程：某温度和压强下的密闭容器中，2SO2+ O2 2SO3 △ 催化剂 0 50 转化量 SO3 1 0.1 0.9 O2 0 0.45 0.45 SO2 0 0.9 0.9 t (min) C (mol/L) 反应速率 v正 v逆 时间(t) 0 平衡状态 t1 ① v正由反应物的浓度决定，v逆由生成物的浓度决定 ② 平衡时各物质的各量之比不一定等于计量系数比，只有反应过程中变化量之比等于化学计量数之比 二、化学平衡状态的建立 分析平衡建立过程：某温度和压强下的密闭容器中，2SO2+ O2 2SO3 △ 催化剂 三、化学平衡 概念： 一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度都不再改变，达到一种表面“静止”的状态，我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 看似风平浪静， 实则暗流涌动。 三、化学平衡 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 【思考4】若起始只投入SO3 ，在一定的条件下建立化学平衡，画出v-t图像。 【思考5】若起始同时投入SO2 、O2 、SO3 ，在一定的条件下建立化学平衡，画出v-t图像。 v(正) v(逆) t1 反应速率 时间(t) 0 v(正) = v(逆) v(正) v(逆) t1 反应速率 时间(t) 0 v(正) = v(逆) v(正) v(逆) t1 反应速率 时间(t) 0 v(正) = v(逆) 三、化学平衡 特征： 逆 化学平衡状态的研究对象是_______反应。 等 各组分浓度/物质的量/百分含量__________，反应物的转化率达到了_______。 动 υ正 ____ υ逆 ____ 0，是一个动态平衡。 定 变 外界条件改变时，原平衡状态被破坏，平衡移动，在新条件下建立新的平衡。 可逆 ＝ ≠ 保持不变 “表现” “本质” 最大值 四、化学反应的限度 化学平衡状态是可逆反应的一种特殊状态，是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度。 转化率 = 转化的量 起始的量 ×100％ 量: 质量、物质的量、体积、物质的量浓度等 化学反应的限度 化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率 同一可逆反应，改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.6 0.3 0.2 0.12 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.3 0.15 0.1 0.06 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.4 0.7 0.8 0.88 0.9 0.9 0.9 0.9 【思考1】炼铁工程师设法增加高炉的高度，高炉尾气中CO的比例竟然没有改变，其原因是什么? 高温 【思考2】恒容条件下进行反应Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g)，试写出四个能反映该反应达到平衡状态的依据。 反应达到了化学平衡状态，反应物的转化率达到了该条件下的最大值。增加高炉的高度，不能改变反应的限度。 各组分的质量、物质的量不变；气体的浓度、百分含量不变。 四、化学反应的限度 1.对化学反应限度的叙述，错误的是(　　 ) A．任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度 B．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等 C．化学反应的限度与时间的长短无关 D．化学反应的限度是不可改变的 D 课堂检测 2.在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列叙述正确的是 ( ) A.t1时刻，反应逆向进行 B.t2时刻，逆反应速率大于正反应速率 C.t3时刻，反应物在该条件下转化率最大 D.t4时刻，正反应速率等于逆反应速率 D 课堂检测 高中化学必修第二册(2019人教版) 第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第 4课时 化学平衡状态的判断 了解可逆反应在一定条件下能达到化学平衡判断依据。 体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性。 认识化学变化是有条件的，学习运用变量控制方法研究化学反应，了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用。 学习目标 标志1：“正逆相等” (1)用同一物质来表示反应速率时， ②v正(A) : v逆(B) = 化学计量数之比 ①表示正逆两个不同的方向 (2)用不同物质来表示反应速率时，必须符合两方面： 一、化学平衡状态的判断方法 v正＝v逆 ≠ 0 v正(A) = v逆(A)， 即物质A的生成速率与消耗速率相等 ⑤单位时间内有2mol SO2生成，同时有_____ O2 ______ ④单位时间内有1mol O2生成， 同时有 ____ SO3 ______ ; ③单位时间内有2mol SO2生成，同时有_____ SO3 ______ ; ②单位时间内有2mol SO3生成，同时有_____ SO3消耗； 2mol 2mol 1mol 2mol 生成 消耗 生成 ①单位时间内有2mol SO2消耗，同时有_____ SO2生成； 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 △ 同一物质 不同物质 标志1：“正逆相等” 一、化学平衡状态的判断方法 v正＝v逆 ≠ 0 相同物质看正逆， 不同物质成比例 2mol 【例1】恒温恒容时，可逆反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)达到平衡状态的标志是________。 ① 单位时间内消耗1 mol N2 ，同时生成1 mol N2 ② 单位时间内消耗3 mol H2 ，同时生成2 mol NH3 ③ 单位时间内消耗1 mol N2 ，同时生成3 mol H2 ④ 断裂3 mol H-H键 ，同时生成6 mol N-H键 ⑤ 断裂1 mol N≡N键，同时断裂6 mol N-H键 ①③⑤ 标志1：“正逆相等” 一、化学平衡状态的判断方法 v正＝v逆 ≠ 0 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 如果一个量是随反应进行而改变的（即变量），当其“不变”时反应就达到平衡状态；随反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据 ★ 先看反应条件： 是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器 ★ 再看反应特点： ① 物质状态：是否有非气体参加或生成 ② 反应前后气体物质的化学计量数：气体的物质的量是否改变 ★ 分析该量是“变量”还是“定量” (注意不是相等，也不是成一定的比值) ①各组分的质量、物质的量、体积、物质的量浓度保持不变； ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数保持不变； (1)各组分“变量”保持不变 ③反应物的转化率、生成物的产率保持不变。 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 【结论】对于只有生成物有气体的反应，仅投入反应物建立平衡，生成物的物质的量分数(体积分数)始终为定值，不能作为化学平衡状态的判据。 【例1】恒温恒容容器中，投入反应物，进行反应：NH2COONH4(s) ⇌ 2NH3(g)＋CO2(g)，气体的体积分数不变能否说明达到了平衡状态？ (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 【例1】恒温恒容，在密闭容器中加入一定量的N2(g)与H2(g) 发生反应N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①②③⑤ ④⑥⑦ 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 【例2】恒温恒容，在密闭容器中加入一定量的I2(g)与H2(g) 发生反应H2(g)＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①②③④⑤⑥⑦ 无 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 【例3】恒温恒压，在密闭容器中加入一定量的N2(g)与H2(g) 发生反应N2(g)＋3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①③⑦ ②④⑤⑥ (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 【例4】恒温恒压，在密闭容器中加入一定量的I2(g)与H2(g) 发生反应H2(g)＋I2(g) ⇌ 2HI(g)，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①②③④⑤⑥⑦ 无 (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 【归纳总结】 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例： 系数特征 条件 定值 变量(判据) m+n ≠ p+q 恒温恒容 恒温恒压 m+n = p+q 恒温恒容 恒温恒压 T、V总、m总 、ρ n总、 、P总 T、P总、m总 n总、V总、、ρ T、V总、m总 、n总、ρ、、P总 无 m总 、n总、P总、V总、 ρ、 无 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 PV=nRT PM=ρRT ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 【例5】恒温恒容，在密闭容器中加入一定量的A2(g)与B2(g) 发生反应A2(g)＋3B2(g) ⇌ 2C2(g) +D(s) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变___________(判据)。 ①② ③④⑤⑥⑦ (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 = ρ = 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 【例6】恒温恒容，在密闭容器中加入一定量的A2(g)与B2(g) 发生反应A2(g)＋2B2(g) ⇌ 3C2(g) +D(s) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①②④⑦ ③⑤⑥ PV=nRT PM=ρRT (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 = ρ = 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 【例7】恒温恒压，在密闭容器中加入一定量的A2(g)与B2(g) 发生反应A2(g)＋3B2(g) ⇌ 2C2(g) +D(s) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变____________(判据)。 ①⑦ ②③④⑤⑥ PV=nRT PM=ρRT (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 = ρ = 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 ①T、②V总、③m总 、④n总、⑤ρ、⑥、⑦P总 【例8】恒温恒压，在密闭容器中加入一定量的A2(g)与B2(g) 发生反应A2(g)＋2B2(g) ⇌ 3C2(g) +D(s) ，从起始到平衡状态过程中，以下物理量哪些始终是定值_______________，哪些是变量到不变__________(判据)。 ①②④⑦ ③⑤⑥ PV=nRT PM=ρRT (2)引申判据：气体的平均相对分子质量、密度ρ、总压P等 = ρ = 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(s) 为例： 系数特征 条件 定值 变量(判据) m+n ≠ p 恒温恒容 恒温恒压 m+n = p 恒温恒容 恒温恒压 T、V总 m总 、n总、ρ、、P总 T、P总 m总、n总、V总、、ρ T、V总、n总、P总 m总 、ρ、 T、P总、n总、V总 m总、、ρ 【归纳总结】 PV=nRT PM=ρRT = ρ = 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 例1、在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强;②混合气体的密度; ③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;⑦某种气体的百分含量。 (1)能说明2SO₂(g)+O₂(g) ⇌2SO3(g)达到平衡状态的是 。 (2)能说明I2(g)+H₂(g) ⇌2HI(g)达到平衡状态的是 。 (3)能说明2NO₂(g) ⇌N₂O4(g)达到平衡状态的是 。 (4)能说明C(s)+CO2(g) ⇌2CO(g)达到平衡状态的是 。 (5)能说明NH2COONH4(s) ⇌2NH3(g)+CO₂(g) 达到平衡状态的是 。 (6)能说明5CO(g)+I2O5(s) ⇌5CO₂(g)+I2(s)达到平衡状态的是 。 ①③④⑦ ⑤⑦ ①③④⑤⑦ ①②③④⑦ ①②③ ②④⑦ 一、化学平衡状态的判断方法 例2、在一定温度下的恒压容器中,当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强;②混合气体的密度; ③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;⑦某种气体的百分含量。 (1)能说明2SO₂(g)+O₂(g) ⇌2SO3(g)达到平衡状态的是 。 (2)能说明I2(g)+H₂(g) ⇌2HI(g)达到平衡状态的是 。 (3)能说明2NO₂(g) ⇌N₂O4(g)达到平衡状态的是 。 (4)能说明C(s)+CO2(g) ⇌2CO(g)达到平衡状态的是 。 ②③④⑦ ⑤⑦ ②③④⑤⑦ ②③④⑦ 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 1.在一个体积固定的密闭容器中，进行的可逆反应A(s)+3B(g) 3C (g)。下列叙述中表明可逆反应一定达到平衡状态的是 (　　) ①C的生成速率与C的分解速率相等； ②单位时间内生成a mol A，同时生成3 a mol B； ③B的浓度不再变化； ④混合气体总的物质的量不再发生变化； ⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3； ⑥混合气体的密度不再变化 A.①②③　B.①③④⑥　　C.①③⑥　　 D.①③④ C 课堂检测 (3)特殊情况：气体的颜色、体系温度T等 对于有色气体参与的可逆反应，体系颜色不变，意味着该组分的浓度等不再变化了，即达到了化学平衡状态。 H2 + I2 2HI 2NO2 N2O4 对于绝热条件的可逆反应，体系温度T不变，意味着该反应v(正) = v(逆) ，即达到了化学平衡状态。 标志2：“变量不变” 一、化学平衡状态的判断方法 2.在恒温下的密闭容器中，有可逆反应:2NO+O2 2NO2 (正反应为放热反应)，不能说明已经达到平衡状态的是(　　) A.正反应生成NO2的速率和逆反应生成O2的速率相等 B.反应容器中压强不变 C.混合气体颜色深浅保持不变 D.混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化 A 课堂检测 3.下列说法可以证明H2(g)＋I2(g) 2HI(g)已达平衡状态的是__________。 ①单位时间内生成n mol H2的同时，生成n mol HI；②一个H—H 键断裂的同时有两个H—I键断裂；③百分含量w(HI)＝w(I2)；④反应速率v(H2)＝v(I2)＝v(HI)；⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1；⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化；⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；⑨温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化；⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。 4.上述⑥～⑩的说法中能说明2NO2(g) N2O4(g)达到平衡状态的是__________(填序号)。 ②⑥⑨　 ⑥⑦⑧⑨⑩ 课堂检测 1.控制反应条件的意义 (1)促进有利的化学反应 （即原料的利用率） 提高反应速率 提高反应物的转化率 (2)抑制有害的化学反应 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 二、化学反应条件的控制 2.反应条件的控制 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。 (1)基本措施 改变反应速率 改变反应限度 改变温度、浓度、气体的压强、 固体的表面积以及催化剂的合理使用等 改变温度、浓度、气体的压强等 二、化学反应条件的控制 (2)实际案例 工业合成氨条件的控制 N2 + 3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 温度/℃ 氨的含量/%(初始时氮气和氢气的体积比是1：3) 0.1MPa 10MPa 20MPa 30MPa 60MPa 100MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.1 13.8 23.1 31.4 压强 越大， NH3% 越大。 温度越低，NH3%越大。 2.反应条件的控制 二、化学反应条件的控制 ①温度低 ②压强大 有利：氨的产率较高 不利：反应速率小，生产成本高 有利：氨的产率较高 不利：对动力和生产设备的要求高 控制温度：400℃~500℃ 控制压强：10~30Mpa (2)实际案例 工业合成氨条件的控制 N2 + 3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 2.反应条件的控制 二、化学反应条件的控制 (2)实际案例 煤的状态 空气用量 炉膛材料的选择 热能的利用 煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大。 过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧停止； 燃烧后废气中的热能可用于供暖或发电等 采用隔热的耐高温材料，减少热量的损失 不足的空气会使煤燃烧不充分，造成能源浪费，污染环境。 适当用量 提高煤的燃烧效率 2.反应条件的控制 二、化学反应条件的控制 1.下列措施，能使煤炭燃烧更充分，提高热能利用率的是_______。 ①多加煤以使炉火更旺 ②降低燃料的着火点 ③在煤炭中加入生石灰 ④将燃料粉碎或者雾化处理 ⑤做蜂窝煤时常在煤中掺和一些黄泥 ⑥ 通入适当过量的空气 2.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 ④⑥ D 课堂检测 3.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)步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 (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 (1)(2)(4)(6) 课堂检测 化学反应限度 化学反应条件的控制 可逆反应 促进有利的化学反应 抑制有害的化学反应 化学平衡状态的建立 化学反应的限度 化学平衡状态及标志 第二节 化学反应的速率与限度 第2课时 课堂小结 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $