6.2.1化学反应限度 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

6.2.2 化学反应的限度 掌握化学反应快慢的表示及其影响因素， 有利于人们控制化学反应的快慢。 此外，为了增大产率、提高原料利用率， 促进有利反应的进行、抑制有害反应， 就需要了解化学反应进行的限度，对化学反应进行调控 炼铁高炉尾气之谜 高炉炼铁原理： C+O2 CO2 点燃 C+CO2 2CO 高温 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 炼制生铁过程中所需焦炭的实际用量， 远高于按照化学方程式计算所需的量，而且从高炉排出的废气中总是含有没有利用的CO。工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是增加高炉的高度。然而，增高后，高炉尾气中CO的比例竟然没有改变。 其中产生CO的反应是： 有关人士一直在探究其中的原因，直到十九世纪下半叶，法国科学家勒夏特列经过深入的研究，发现反应C +CO2 ⇌ 2CO是一个可逆反应，并且至上而下发生在高炉中有焦炭的地方。后来发现在高炉中Fe2O3和CO反应也不能全部转化为Fe和CO2。 有些反应能进行得较彻底， 有些反应是有一定的限度的，不能进行彻底 n(H2)/mol 2 2 2 2 2 n(O2)/mol 0.5 1 5 10 100 反应结束后H2物质的量 1 0 0 0 0 表1：反应 O2 + 2 H2 === 2 H2O中 点燃 n(H2)/mol 3 3 3 3 3 n(N2)/mol 0.5 1 5 10 100 反应结束后H2物质的量 1.8 0.4 0.24 0.15 0.08 【思考】从数据可以说明什么？ 表2：反应 N2 + 3 H2 2 NH3中 催化剂 高温高压 高炉炼铁说明化学反应是有限度的 可逆反应 1. 定义 在同一条件下，既能向正反应方向进行， 同时又能向逆反应方向进行的反应 2. 表示方法 方程式用可逆号“ ”连接，而不用“====”， 3. 特征 (1) 双向性 在同一条件下，正逆方向反应同时进行 (2) 不完全性 可逆反应不能完全进行，反应物不能完全被消耗， 反应物转化率小于100% (3) 共存性 反应物和生成物同时存在 【回顾】学过的可逆反应有哪些？ 可逆反应 2NO2 ⇌N2O4 Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) === 2PbSO4 (s) + 2H2O(l) 放电 2PbSO4 (s) + 2H2O(l) === Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) 充电 【思考】这类反应是否为可逆反应？ 不是同一条件下进行，不属于可逆反应 课堂练习 【导学案】P67 随堂检测 2.下列反应中，不属于可逆反应的是( ) 。 A.与 B.与 C.与 D.与 D 1.反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，达到平衡后，再向反应容器中充入含18O的一氧化碳，经过一段时间后，18O存在于( ) A.CO B.H2O C.CO2　CO D.CO　H2O　CO2 高温 D 课堂练习 【思考】对于可逆反应而言，正逆方向反应在同一条件下同时进行，那么反应是否持续进行？何时达到其限度？ 在某固定密闭容器中发生反应： ， 各物质的浓度随反应的时间变化如下表所示： 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2)/mol·L-1 10 6 3 2 1.2 1 1 1 1 c(O2)/mol·L-1 5 3 1.5 1 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 c(SO3)/mol·L-1 0 4 7 8 8.8 9 9 9 9 反应开始时 反应进行时 反应50min后 宏观 物料角度 c(反应物) ____ c(反应物) ______ c(反应物)______ c(生成物) ____ 0 c(生成物) ______ c(生成物)______ 微观 速率角度 v正 ____ v正 ______ v正______ v逆 ____ 0 v逆 ______ v逆 ______ 最大 = 减小 增大 不变 不变 最大 = 减小 增大 不变 不变 化学平衡状态 v(正) v(逆) 反应速率 时间（t） 0 开始阶段： 反应物浓度最大， 生成物浓度最小 v(正)最大，v(逆)最小 反应进行： 反应物浓度减小， 生成物浓度增大 v(正)减小，v(逆)增大 某一时刻： 反应物浓度不变， 生成物浓度不变 v(正) = v(逆) v(正) = v(逆) ≠0 化学平衡状态 1. 平衡建立过程 类比到所有的可逆反应 t c c(生成物) c(反应物) v t 0 v(正) v(逆) 一定时间后，c反、c生不再变化，v正 = v逆 ≠ 0 化学平衡状态 某个可逆反应开始进行时，c反最大，c生 = 0，此时v正 > v逆 随着反应的进行，c反减小，c生增大，v正 减小，v逆 增大 化学平衡状态 1. 定义 一定条件下可逆反应进行到一定程度，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. 实质 化学平衡是可逆反应一定条件下能达到 的最大程度，即该反应的限度。 反应限度决定了反应物在该条件下转化 为生成物的最大转化率。 ＝ ×100% Δc c始 ＝ ×100% Δn n始 转化率 α 化学平衡状态 3. 特征 逆 定 动 等 变 化学平衡状态研究的对象是可逆反应 达到化学平衡状态时，正反应和逆反应的速率相等，v正 = v逆 ≠ 0 化学平衡是一种表面静止状态，反应并未停止，是一种动态平衡 达到化学平衡状态时，各组分浓度不再改变，含量保持一定 外界条件改变时，原平衡将被打破，并在新的条件下建立新的平衡 （前提） （实质） （标志） 课堂练习 【课本】P49 4. 在一定的条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间的变化曲线如下图所示。有关说法正确的是（ ） A. t1时刻，反应逆向进行 B. t2时刻，正反应速率大于逆反应速率 C. t3时刻，达到反应的限度 D. t4时刻，反应处于平衡状态 BD 化学平衡状态 【课本】P49 5. 下列关于化学平衡状态的叙述错误的是（ ） A.化学平衡是所有可逆反应都存在的一种状态 B. 在给定的条件下，达到平衡时可逆反应完成程度达到最大 C. 达到平衡时，正、逆反应速率均为零 D. 达到平衡时，反应和生成物的浓度不再发生变化 C 化学平衡状态 【思考】在化学平衡状态的特征中，哪一些可以用于判断 一个反应达到了平衡状态？ 逆、等、动、定、变 “等” “定” 化学平衡状态 4. 化学平衡状态的判断 (1)直接标志： 正反应速率和逆反应速率相等 ①同种物质—— 速率相等 同一物质的生成速率等于消耗速率 ②不同物质—— 一正一逆成比例 v正(A) = v逆(A) v正(A) : v逆(B) = a : b（化学计量数之比） 逆向相等 — 速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等 化学平衡状态 4. 化学平衡状态的判断 (1)直接标志： 正反应速率和逆反应速率相等 【导学案】P66 例1 对于恒容密闭容器中的反应 ， 根据对化学平衡状态概念的理解，判断下列各情况是否达到平衡。 （1） 从化学反应速率的角度看，下列情况反应达到平衡状态的是______________ ①C的生成速率与C的分解速率相等 ②单位时间内生成，同时生成 ③单位时间内生成，同时生成 ④ ⑤ ①③⑤ √ × 同一方向 √ × 无正逆 √ 化学平衡状态 (2)间接标志： 变量不变 a.各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量不随时间改变而改变 【小结】 某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志， 取决于该物理量在平衡到达前后（反应过程中）是否发生变化 4. 化学平衡状态的判断 b.体系的压强不随时间改变而改变 c.气体的颜色不随时间改变而改变 d.气体的密度或气体的平均相对分子质量不随时间改变而改变 等 ρ ＝ m气 V M气 ＝ m气 n总 (2)间接标志： 变量不变 4. 化学平衡状态的判断 【导学案】P66 例1 对于恒容密闭容器中的反应 （2） 从组成含量的角度看，下列情况反应达到平衡状态的是________。 ①B的浓度不再变化 ②混合气体总的物质的量不再发生变化 ③A、B、C的物质的量之比为 ④B与C的物质的量浓度相等 ⑤混合气体的密度不再变化 ⑥体系的总压强不变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再变化 ①⑤⑦ 化学平衡状态 × 气体的物质的量始终不变 √ × × √ m气 是变量 × 气体的物质的量始终不变，则气压不变 √ m气 是变量 化学平衡状态 化学平衡状态的判断方法 达到平衡的标志： （一定条件下） v正=v逆 浓度不再改变 同种物质 不同种物质 v正=v逆 速率反向且与系数成比例 变量不再改变 压强、密度、平均相对分子质量、总物质的量、体积 ，另外还有温度、颜色等 课堂练习 【课本】P50 6. 一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g) 。 下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是（ ） A.NH3的质量保持不变 B. H2的含量保持不变 C. 正反应和逆反应的速率相等 D. N2、H2和NH3的物质的量之比为1:3:2 D 【导学案】P67 随堂检测 3.一定条件下在恒容密闭容器中发生反应 ，其正反应速率和逆反应速率随时 间变化的曲线如图所示。下列说法正确的是( ) 。 C A.时刻， B. 时刻，反应达到最大限度 C. 时刻，反应正向进行 D.时刻， 课堂练习 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 23 【导学案】P68 随堂检测 4.可以证明可逆反应 已达到平衡状态的是( ) 。 C 个形成的同时，有3个 断裂 个断裂的同时，有6个 断裂 ③其他条件不变时，混合气体的平均相对分子质量不再改变 ④保持其他条件不变时，体系压强不再改变 、、 的百分含量都不再改变 ⑥恒温恒容时，气体密度保持不变 ⑦正反应速率 ，逆反应速率 A.全部 B.②③④⑤⑥⑦ C.②③④⑤⑦ D.③④⑤⑥⑦ 课堂练习 √ 一正一逆，成比例 × 均为正方向 √ n总是变量 √ 正方向气体分子数减少，压强是变量 √ × 气体质量、容器体积均不变，密度不变 √ 一正一逆，成比例 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 24 化学平衡的相关计算 “三段式”突破平衡转化率计算模型 mA(g) + nB(g) = pC(g) + qD(g) c初(mol/L) △c(mol/L) c末(mol/L) a b 0 0 mx nx px qx a-mx b-nx px qx v(A) ＝ Δc(A) Δt ＝ mx Δt α(A) ＝ Δc(A) c(A)始 ＝ mx a ×100% ×100% 气体体积分数(物质的量分数) : <m></m> 化学平衡的相关计算 【导学案】P66 例2 在一定温度下，发生反应：，起始时，充入的和 的物质的量分别是和，平衡时生成的物质的量是 。已知容器 的容积为 ，试求： （1） 的转化率是_____。 （2） 平衡时混合气体中 的体积分数是_______（保留一位小数）。 的转化率 的体积分数 例3 工业制硫酸的一步重要反应是的催化氧化。在密闭容器中，充入 和足 量，在催化剂、的条件下发生反应。、 的物质的量随时间的变化如图 所示。下列说法不正确的是( ) 。 B A.在上述条件下，不可能转化为 B.反应到 时，正、逆反应速率相等 C.反应开始至末，以 浓度的变化表示的该 反应的平均反应速率是 D.使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 课堂练习 【导学案】P67 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 27 5.已知在 的密闭容器中进行如下可逆反应，各物质的有关数据如下： 请回答下列问题： （1） 该可逆反应的化学方程式可表示为____________________。 （2） 用物质B表示 的平均反应速率为_________________。 （3） 从反应开始到 末，A的转化率为_____。 课堂练习 （4） 下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是_____ BD A.（消耗） （生成） B.容器内气体的总压强保持不变 C.容器内气体的密度不变 D.容器内气体C的物质的量分数保持不变 【导学案】P68 随堂检测 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 28 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 化学反应条件的控制 阅读课本P48，从速率和平衡的角度分析， 为什么工业上通常采用400-500℃，10-30Mpa条件合成氨气？ 放热反应 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。 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。 采用条件 温度400~500℃ 压强10~30 Mpa 使用催化剂 综合考虑 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。 课堂练习 【思考与讨论】为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？ (提示：可以从以下几个方面考虑，如燃料的状态、空气用量、炉膛材料、烟道废气中的热能的利用，等等) (1) 燃料燃烧时，可将其粉碎或雾化 增大与空气中O2的接触面积，燃烧更充分，反应速率更快 (2) 通入适当过量的空气 增大O2浓度使燃料充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量； 同时避免不充分燃烧，生成CO，造成环境污染 (3)炉膛材料尽量选择保温性能好 (4)烟道废气中的热量用来加热水、发电等，以提高热量利用率 课堂练习 【课本】P50 7. 工业制硫酸中一步重要的反应是SO2在400~500℃下催化氧化： 这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行， 下列有关说法错误的（ ） A.使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 B. 在上述条件下，SO2不可能100%地转化为SO3 C. 提高反应时的温度，可以实现SO2的完全转化 D. 通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 C 课堂练习 【课本】P50 8. 日常生活中的下列做法，与调控反应速率有关的是__________ (填序号)，请利用本节所学知识进行解释。 ①食品抽真空包装 ②在铁制品表面刷油漆 ③向门窗合页里注油 ④用冰箱冷藏食物 ①②④ 1.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是( ) 。 C 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 A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④ 课堂练习 【导学案】P67 随堂检测 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 34 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 $