6.2.3-4化学反应的限度与调控 课件-2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第二节 化学反应的速率与限度 第3-4课时 化学反应的限度与调控 主备人：贾坤亿 备课时间：2026.04 主议人：贾坤亿 议课时间：2026.04 1.理解可逆反应概念与特征 2.掌握化学平衡状态 3.能够根据化学平衡状态的特征，会分析在不同条件下达到平衡状态的变化情况 【学习目标】 【思考】1. 氯气溶于水发生的反应方程式？ Cl2 + H2O HCl + HClO 【思考】2. 氯水为什么是浅黄绿色的？ 氯水中含有Cl2 ，Cl2是黄绿色的。 可逆反应：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。 特征： 双向性 双同性 共存性 【问题导学】 ⇌ SO2+H2O H2SO3 2SO2+O2 2SO3 催化剂 ？ N2 + 3H2 2NH3 高温高压 催化剂 NH3 + H2O ⇌ NH3·H2O 2H2 + O2 2H2O 点燃 通电 【思考】3. 举例说明我们还学过哪些可逆反应？ Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 放电 充电 双向性 双同性 共存性 可逆反应 【点拨精讲】 ？ 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ +I2反应能否进行到底呢? 活动与探究 若是可逆反应，如何证明其是可逆反应? 提示：如何证明反应已发生? 如何证明反应发生的不完全? 即反应可逆。 实验 现象 结论 ①在1mL0.1mol/L的KI溶液中滴加5滴0.1mol/LFeCl3溶液 ②在反应①的溶液中加CCl4震荡,静置     ③取②的上层清液，滴加KSCN溶液   黄色颜色加深 有碘生成 分层，下层呈紫红色，上层呈浅黄色 有碘生成  Fe3+没反应完全 溶液变血红色 【思考与讨论】1. 这样就能证明反应可逆吗? 万一是Fe3+量多有剩余的没有参与反应呢? 保证I-过量的情况下，使Fe3+充分反应，事实表明Fe3+仍未反应完全，证明2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ +I2是可逆反应。 实验 现象 结论 ①在1mL0.1mol/L的KI溶液中滴加5滴0.1mol/LFeCl3溶液 ②在反应①的溶液中加CCl4震荡,静置     ③取②的上层清液，滴加KSCN溶液   黄色颜色加深 有碘生成 分层，下层呈紫红色，上层呈浅黄色 有碘生成  Fe3+没反应完全 溶液变血红色 【思考】2. 可逆反应会循环往复一直在反应吗? 反应是有限度的 反应物 浓度 正反应 速率 生成物 浓度 逆反应 速率 正、逆反应速率的关系 反应开始时 反应进行中 反应进行到一定程度时 最大 最大 0 0 逐渐减小 逐渐增大 逐渐减小 逐渐增大 不变 不变 不变 不变 v(正)＞ v(逆) v(正) = v(逆) v(正) ＞ v(逆) 以 　　　　　　　　　　 为例，向容器内加入同浓度同体积的 FeCl3 溶液与 KI 溶液。 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2 v正 = v逆 c 0 0 v正 v逆 I– Fe3+ Fe2+ v 化学平衡状态 化学平衡状态 t0 t0 I2 Fe3+、I– Fe2+ I2 反应并未停止 “动态平衡” t t 特点1： 各物质浓度不再变化 特点2： v正 = v逆 ≠ 0 化学平衡状态 化学平衡：如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当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，称为化学平衡状态，简称化学平衡。 意义： 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最大程度，即该反应的限度。 化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。 化学平衡状态的特征 逆 定 动 等 变 化学平衡状态研究的对象是可逆反应 达到化学平衡状态后，各组分浓度不再改变，不随时间变化而变化 达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等 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 外界条件改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡 【思考与讨论】如何判断可逆反应已达到平衡状态了呢? —— v正(A) : v逆(B) = a : b 用同一种物质来表示反应速率时 该物质的生成速率=消耗速率 即单位时间内生成与消耗某反应物（生成物）的量相等。 用不同种物质来表示反应速率时 必须符合两方面 ①表示两个不同的方向 ②反应速率之比=化学计量数之比 同侧异向，异侧同向，比列计算 化学平衡状态的判定 ⑴直接标志：①平衡的本质（v(正)=v(逆)） 例1、对于反应 达到化学平衡状态时， 1.单位时间内有2 mol SO2消耗，同时有2 mol SO2 ； 2.单位时间内有2 mol SO3生成，同时有 SO3消耗； 3.单位时间内有1 mol O2生成，同时有 SO3_____； 生成 2 mol 2 mol 生成 ⑴直接标志：①平衡的本质（v(正)=v(逆)） 例2、在一定温度下，向 a L密闭容器中加入1 mol X 气体和 2 mol Y 气体，发生如下反应：X(g)＋ 2Y(g)2 Z(g)，不能作为反应达到化学平衡状态标志的是( ) A.单位时间内生成和消耗的X的物质的量相等 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0.1 mol X的同时消耗0.2 mol Z 注意：各组分浓度保持不变，不是相等，也不是成比例 各组分浓度 保持不变 各组分的物质的量、物质的量浓度保持不变 各组分的质量或质量分数保持不变 各气体的体积或体积分数保持不变 C 化学平衡状态的判定 ⑴直接标志：②从组分含量来判断 ⑵间接标志——物理量变化 (1)选变量 选定反应中“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。 (2)常见的变量 ①气体的颜色；②对于气体体积有变化的反应→恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；③对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量有变化的反应→混合气体的平均相对分子质量；④对于反应体系中不全部为气体的反应→恒容时混合气体的密度等。 化学平衡状态的判定 变量不变，即为平衡 变量不变，即为平衡 1、混合气体的平均相对分子质量 M = m总 n总 若各物质均为气体 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 若m+n ≠ p+q n总为变量 M为变量 M不变时， 即为平衡状态 若m+n=p+q n总为定值 M为定值 M不变时， 不一定为平衡状态 m总为定值 若有非气体参与 m总为变量 M为变量 M不变时， 即为平衡状态 H2(g)+I2(g) 2HI(g) 当混合气体的平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态 1.2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ， 当混合气体的平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态 不一定 一定 2. C(s)+O2(g) CO2(g) 当混合气体的平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态 一定 【判断】：下列可逆反应是否达到化学平衡状态 变量不变，即为平衡 1、混合气体的平均相对分子质量 M = m总 n总 2、气体密度ρ ρ = m总 V容器 若各物质均为气体 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 若m+n ≠ p+q V容器为变量 ρ为变量 ρ不变时， 即为平衡状态 若m+n=p+q m总为定值 ①恒容 V不变，ρ为定量 ρ不变时， 不一定是平衡状态 ②恒压 V容器为定量 ρ为定量 ρ不变时， 不一定是平衡状态 若有非气体参与 m总为变量 ρ为变量 ρ不变时， 即为平衡状态 变量不变，即为平衡 1. 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ， 恒容条件下，当混合气体密度不变时，________是化学平衡状态 【判断】：下列可逆反应是否达到化学平衡状态 不一定 恒压条件下，当混合气体密度不变时，________是化学平衡状态 2. H2(g)+I2(g) 2HI(g) 恒压条件下，当混合气体密度不变时，________是化学平衡状态 3. C(s)+O2(g) CO2(g) 恒容条件下，当混合气体密度不变时，________是化学平衡状态 不一定 一定 一定 2、气体密度ρ ρ = m总 V容器 变量不变，即为平衡 3、混合气体总压强 pV=nRT 恒温、恒容条件下，混合气体的压强与物质的量成正比 若Δn(g) = 0 p为变量 p不变时， 即为平衡状态 若Δn(g) ≠ 0 p为定量 p不变时， 不一定是平衡状态 例：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ，恒温、恒容条件下， 当容器内压强不变时，________是化学平衡状态 一定 变量不变，即为平衡 4、混合气体的颜色 2NO2 (g)⇌ N2O4 (g) 红棕色 无色 颜色为变量 颜色不变时， 即为平衡状态 变量不变，即为平衡 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 在化工生产中，利用化学反应时，我们除了关注化学反应的物质和能量变化外，还应关注哪些方面的问题？ (1)促进有利的化学反应： (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。 提高反应速率；提高反应物的转化率，即原料的利用率。 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 1 、从化学反应速率考虑——化学反应条件的控制 内因 外因 影响 方式 反应物浓度 反应温度 催化剂 接触面积 浓度越大 速率越快 温度越高 速率越快 通常加快速率 接触面积越大 速率越快 气体压强 压强越大(压缩体积)速率越快 物质本身的性质 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 合成氨工业 阅读课本，从速率和平衡的角度分析，工业上为什么通常采用400~500℃，10~30 Mpa条件合成氨气？ 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。 工业合成氨 温度低，反应速率小，氨的产率高 压强大，反应速率大，氨的产率高，对动力与生产设备要求高 使用催化剂能很大程度加快反应速率 综合考虑 采用条件 温度400~500℃ 压强10~30 Mpa 使用催化剂 2、从化学反应限度的角度理解化学反应条件的控制 化学反应条件的控制 学以致用 ：化学反应条件的控制 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。 化学反应条件的控制 学以致用 ：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 化学反应条件的控制 目的 方法 思路 【课堂小结】 可逆反应 化学反应调控 定义 特征 建立 判断 化学平衡状态 化学反应限度 判断化学平衡状态的标志 【当堂检测】 以3H2+N2 2NH3为列分析,判断下列情形是否达到平衡状态? (1) 若有1 mol N2消耗，则有1 mol N2生成。 (2) 若有1 mol N2消耗，则有3 mol H2生成。 (3) 若有1 mol N2消耗，则有2 mol NH3生成。 (4) 若有1 mol N≡N键断裂，则有6 mol N﹣H键断裂。 (5) 若有1 mol N≡N键断裂，则有6 mol N﹣H键生成。 (6) 若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变。 (7) 反应体系中平均相对分子质量一定。 (8) 若体系的体积一定，气体的密度一定。 (9) 若体系的体积一定，气体的压强一定。 是 否 是 是 是 是 否 是 否 $