6.2.2 化学反应的限度（教学课件）高一化学人教版必修第二册

炼铁高炉尾气之谜 我们已增加了高炉的高度，怎么高炉尾气中的CO量没有减少呢？ 这成了炼铁技术中的科学悬念。 化学反应的限度 2026/4/2 3 学习目标 01 02 03 04 可逆反应 概念 三性 常见的反应 平衡状态判断 直接判据 间接判据 化学平衡 概念 五大特征 反应条件控制 目的 化工生产 4 可逆反应 温故 知新 氯水中除水外，还有哪些物质？ 盐酸和次氯酸 反应式：Cl2＋H2O＝HCl＋HClO，是否科学？ 若是这样，则没有氯水，不科学 如何理解氯气与水的反应？ Cl2＋H2O 正反应 逆反应 HCl＋HClO Cl2＋H2O HCl＋HClO Cl2＋H2O HCl＋HClO 可逆反应 一、可逆反应 定义 在_________下，既可向正反应方向进行，_____又可向逆反应方向进行的反应 同一条件 同时 表示 不用“＝”，要用“ ” 特征 双向性 反应物 生成物 正向反应 逆向反应 以下反应是可逆反应吗？ 问题探究 2H2＋O2 2H2O 点燃 2H2O 2H2↑＋O2↑ 通电 一、可逆反应 定义 在_________下，既可向正反应方向进行，_____又可向逆反应方向进行的反应 同一条件 同时 表示 不用“＝”，要用“ ” 特征 双向性 反应物 生成物 正向反应 逆向反应 双同性 同一条件 同时进行 某密闭容器中发生如下反应： 时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 c(O2) 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 0.05 c(SO3) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 0.9 各物质的浓度变化有何特点？ 观察与思考 反应物与 生成物共存！ 一、可逆反应 定义 在_________下，既可向正反应方向进行，_____又可向逆反应方向进行的反应 同一条件 同时 表示 不用“＝”，要用“ ” 特征 双向性 反应物 生成物 正向反应 逆向反应 双同性 同一条件 同时进行 双同性 反应物和生成物同时存在 反应物的转化率小于100% 反应物不能完全转化为生成物！ Cl2＋H2O HCl＋HClO 1 失去 1e－ × 得到 1e－ 1 × 可逆反应不可能完全进行到底 感受•理解 1 mol Cl2与足量H2O反应时转移电子数小于NA 炼铁高炉尾气之谜 接触触中催化剂为何分两层放？ 考考你自己 H＝－92.4 kJ/mol 1 mol N2与3 mol H2在一密闭容器中反应，为何热量小于92.4 kJ？ 考考你自己 催化剂 高温 高压 N2＋3H2 2NH3 催化剂 高温 2SO2＋O2 2SO3 N2转化百分之15%左右 SO2转化百分九十多 Cl2＋H2O HCl＋HClO Cl2转化1/3 一、可逆反应 定义 在_________下，既可向正反应方向进行，_____又可向逆反应方向进行的反应 同一条件 同时 表示 不用“＝”，要用“ ” 特征 双向性 反应物 生成物 正向反应 逆向反应 双同性 同一条件 同时进行 双同性 反应物和生成物同时存在 反应物的转化率小于100% 反应物不能完全转化为生成物！ 常见反应 对于可逆反应 ，在混合气体中充入一定量18O2，足够长的时间后，18O原子 A．只存在于O2中 B．只存在于SO3和O2中 C．只存在于SO2和O2中 D．存在于SO2、SO3和O2中 牛刀小试 对于可逆反应而言，反应物会转变成生成物，而生成物又会分解成反应物，那岂不是无穷尽也？ 化学平衡状态 小张，合成氨循环系统的数据怎么样？ 合成氨不就是 1mol N2和3 mol H2反应，生成2 mol NH3吗？怎么还有循环？ 因为这是一个可逆反应，它建立了化学平衡，为了提高原料利用率，所以要循环。 化学平衡? 感受﹒ 理解 500 ℃时，容积为1 L的密闭容器中，充入1 mol N2、3 mol H2发生如下反应： ①当反刚开始时，正反应和逆反应如何？ 浓度最大 υ(正)最大 浓度为0 υ(逆)＝0 t υ υ(正) υ(逆) 感受﹒ 理解 500 ℃时，容积为1 L的密闭容器中，充入1 mol N2、3 mol H2发生如下反应： ②随着反应的进行， υ(正)、 υ(逆)怎样变化？ 浓度减少 υ(正)变小 浓度变大 υ(逆)变大 t υ υ(正) υ(逆) υ (正) υ(逆) 感受﹒ 理解 500 ℃时，容积为1 L的密闭容器中，充入1 mol N2、3 mol H2发生如下反应： ③反应进行到什么时候“停止”？ t υ υ(正) υ(逆) υ (正) υ(逆) t1 υ(正)=υ(逆) 当正反应速率与逆反应速率相等时 ④此时，反应物和生成物浓度还会发生改变吗？ 反应物浓度 生成物浓度 不变 保持恒定不变 ⑤请你给这个状态命名。 化学平衡状态 ⑥反应真的停止了吗？ 未停止，处于动态平衡 时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 c(N2) 1 0.8 0.7 0.63 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 c(H2) 3 2.4 2.1 1.89 1.8 1.8 1.8 1.8 1.8 c(NH3) 0 0.4 0.6 0.74 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 观察与思考 根据上表绘图 500 ℃时，容积为1 L的密闭容器中，充入1 mol N2、3 mol H2发生如下反应： 测得随反应的进行，各物质的浓度如下表： 各物质的浓度 不再变化 v(正)=v(逆) ≠0 若反应物为NH3，情况又怎样？ 感受﹒ 理解 t υ υ(逆) υ(正) t1 υ(正)=υ(逆) 二、化学平衡 概念 如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当______反应进行到一定程度时，____________与____________相等，反应物的浓度与生成物的浓度__________，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。 可逆 正反应速率 逆反应速率 不再改变 可逆反应真的存在正反应和逆反应吗？ 它们真的在同时进行着吗？ 红棕色 无色 问题探究 A．开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零 B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后正反应速率减小为零 C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定 D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定 在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述中错误的是 看谁做得既准又快 化学反应达平衡，有何特征？ ① 研究的是什么类型的反应？ 思考﹒ 讨论 t υ υ (正) υ(逆) t1 υ(正)=υ(逆) 二、化学平衡 概念 如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当______反应进行到一定程度时，____________与____________相等，反应物的浓度与生成物的浓度__________，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。 可逆 正反应速率 逆反应速率 不再改变 特征 逆 研究对象 化学反应达平衡，有何特征？ ① 研究的是什么类型的反应？ 思考﹒ 讨论 t υ υ (正) υ(逆) t1 υ(正)=υ(逆) ② 正、逆反应速率有何关系？ υ(正) υ(逆) ＝ 二、化学平衡 概念 如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当______反应进行到一定程度时，____________与____________相等，反应物的浓度与生成物的浓度__________，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。 可逆 正反应速率 逆反应速率 不再改变 特征 逆 研究对象 等 平衡实质 υ(正)＝υ v(逆)≠0 化学反应达平衡，有何特征？ ① 研究的是什么类型的反应？ 思考﹒ 讨论 t υ υ (正) υ(逆) t1 υ(正)=υ(逆) ② 正、逆反应速率有何关系？ υ(正) υ(逆) ＝ ③ 各物质的浓度会发生变化吗？ A、B、C、D的n、m不变 浓度、百分含量均保持一定 单位时间内： 二、化学平衡 概念 如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当______反应进行到一定程度时，____________与____________相等，反应物的浓度与生成物的浓度__________，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。 可逆 正反应速率 逆反应速率 不再改变 特征 逆 研究对象 等 平衡实质 定 平衡结果 各组分的量保持不变 不是相等 也不是计量数之比 化学反应达平衡，有何特征？ ① 研究的是什么类型的反应？ 思考﹒ 讨论 t υ υ (正) υ(逆) t1 υ(正)=υ(逆) ② 正、逆反应速率有何关系？ υ(正) υ(逆) ＝ ③ 各物质的浓度会发生变化吗？ 浓度、百分含量均保持一定 ④ 反应停止了吗？ υ(正) υ(逆) ＝ 二、化学平衡 概念 如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当______反应进行到一定程度时，____________与____________相等，反应物的浓度与生成物的浓度__________，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。 可逆 正反应速率 逆反应速率 不再改变 特征 逆 研究对象 等 平衡实质 定 平衡结果 动 动态平衡 反应未停止 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． M、N、Q的浓度都保持不变 D．反应已经停止 牛刀小试 化学反应达平衡，有何特征？ ① 研究的是什么类型的反应？ 思考﹒ 讨论 t υ υ (正) υ(逆) t1 υ(正)=υ(逆) ② 正、逆反应速率有何关系？ ③ 各物质的浓度会发生变化吗？ ④ 反应停止了吗？ ⑤外界条件改变，平衡被破坏还会是“老样子吗”？ 在新的条件下建立新的化学平衡 υ(正) υ(逆) ＝ 二、化学平衡 概念 如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当______反应进行到一定程度时，____________与____________相等，反应物的浓度与生成物的浓度__________，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。 可逆 正反应速率 逆反应速率 不再改变 特征 逆 研究对象 等 平衡实质 定 平衡结果 动 动态平衡 变 平衡移动 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． M、N、Q的浓度都保持不变 D．反应已经停止 牛刀小试 如何理解v(正)＝v(逆)? 一定条件下，可逆反应： 1．同一物质 ① 单位时间内，有1 mol N2反应掉，同时有________生成 ② 单位时间内，有2 mol NH3生成，同时有__________消耗 ③ 单位时间内，有1 mol H2生成，同时有__________消耗 1 mol H2 感受•理解 2．不同物质 ① 单位时间内，有1 mol N2反应掉，同时有__________生成，___________反应掉。 如何理解v(正)＝v(逆)? 3 mol H2 感受•理解 一定条件下，可逆反应： υ(N2)正 υ(H2)逆 1 2 mol NH3 3 υ(N2)正 υ(NH3)逆 1 2 ② 单位时间内，有3 mol H2反应掉，同时有__________反应掉。 2 mol NH3 υ(H2)正 υ(NH3)逆 3 2 如何判断化学反应达到平衡呢？ 化学平衡状态的判断 感受﹒ 理解 在恒温恒容容器中发生反应 ，如何判断该反应是否达到化学平衡状态？ 2NO2 N2O4 ① NO2与N2O4浓度比之比为2 ∶ 1 ② 混合气体的颜色不再变化 ③ 消耗2 mol NO2同时生成1 mol N2O4 ④ 消耗2 mol NO2同时消耗1 mol N2O4 ⑤ NO2的生成速率等于NO2的消耗速率 ⑥ NO2的生成速率等于N2O4生成速率 ⑦ 混合气的压强不随时间变化而改变 ⑧ 混合气的密度不随时间变化而改变 三、反应达到化学平衡的标志 直接标志 正逆反应速率相等 同一物质 生成速率等于其消耗速率 不同物质 一物质生成速率与另一物质消耗速率之比等于化学计量数之比 生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比 各组分的量保持不变 浓度不随时间的改变而改变 质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变 方程式两边的物质： 方程式同一边物质： 间接标志 变量不变 如果一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时反应达到平衡状态 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 感受﹒ 理解 反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 是否平衡 压强 x＋y≠p＋q时，总压强一定 x＋y＝p＋q时，总压强一定 气体密度 若体系的体积不变，密度一定 混合气体平均相对分子质量 当m+n≠p+q时，平均相对分子质量一定 当m+n=p+q时，平均相对分子质量一定 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 温度 体系温度一定(其他不变) 平衡 不一定 平衡 不一定 平衡 判断下列条件下，恒温恒容时发生的反应是否达到平衡？ 平衡 不一定 在一定温度下，体积不变的密闭容器中，可逆反应X(g) ＋3Y(g) 2Z(g)达到平衡的标志是 A．气体总质量最保持不变 B．X、Y、Z的分子数之比为1∶3∶2 C．X、Y、Z的浓度不再发生变化 D． X、Y、Z的浓度都相等 牛刀小试 单击此处编辑母版文本样式 二级 三级 四级 五级 一定温度下，某一恒容的密闭容器内发生反应：A(g)＋3B(g) 2C(g)，达平衡的标志是 A．C的生成速率与C的分解速率相等 B．容器内混合气体的密度不随时间而变化 C．单位时间生成n mol A，同时生成3n mol B D．A、B、C的物质的量之比为1∶3∶2 看谁做得既准又快 易错警示 1 改变温度、浓度，化学平衡(反应限度)一定改变 2 加入催化剂只能改变反应速率， 但不改变化学平衡(反应限度) 3 改变压强，化学平衡不一定改变 如：所有物质均为气体，且反应前后化学计量数相等 如：反应物均为固体，生成物均气体 4 气体的含量不变，化学平衡不一定改变 常压 联想与质疑 化学反应条件的控制 化学平衡是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的 探究﹒ 拓展 最大限度 最大转化率 改变条件 改变限度 （改变化学平衡） ①改变温度、浓度，化学平衡(反应限度)一定改变 ②改变压强，化学平衡不一定改变 ③加入催化剂只能改变反应速率， 但不改变化学平衡(反应限度) 这就需要进行化学反应条件的控制 四、化学反应条件的控制 目的 促进有利的反应 提高反应速率 提高反应物的转化率即原料的利用率 抑制有害的反应 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 化工生产 提高反应的程度，控制反应条件 考虑控制条件的成本和实际可能性 四、化学反应条件的控制 目的 促进有利的反应 抑制有害的反应 化工生产 提高反应的程度，控制反应条件 温度较低时氨的产率较高，但温度低时反应速率小，达到平衡需要的时间很长生产成本高 压强越大，氨的产率越高，但对动力和生产设备的要求越高 400～500℃ 10 MPa～30 MPa 常压下SO2的转化率很大 实际生产中用常压 常压下氮的转化率很小 实际生产中用高压 这节课我学到了什么？ （用一句话表示） 你还有什么疑问？ 课堂小结 课堂小结 双向性 1 2 3 双同性 共存性 方向相反的两个方向：正反应方向和逆反应方向 正、逆反应在相同条件下，同时进行 反应物的转化率小于100%，反应物与生成物共存 三特征 可逆反应 课堂小结 化学平衡状态的“五大特征” 逆 等 动 定 变 研究的对象是可逆反应 υ(正)＝υ(逆) 各组分的浓度或百分含量保持不变 外界条件改变时，平衡可能发生改变 课堂小结 化学平衡判断二标志 课堂小结 化学平衡状态的判断 从“速率”角度 一看方向 正反应速率、逆反应速率 二看数值 同种物质： υ(正)A＝υ(逆)A 异种物质： υ(正)A:υ(逆)B等于A、B的化学计量数之比 从“变量”角度 变化的量 不再变化 变量不变 必须是变化量 可逆反应： 达到平衡的标志是______ A．H2在混合气体中的体积分数不变 B．H2、HI的浓度相等 C．H2、HI的浓度不再变化 D．H2、I2、HI的浓度比为1∶ 1 ∶ 2 E ．混合气体的颜色不再变化 F ．混合气体的质量不再变化 G ．混合气体的密度不再变化 将I2由气体改变固体，则答案为_______ 考考你自己 一定条件下，在体积一定的密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2发生反应：N2＋3H2 NH3，下列有关说法正确的是 A．降低温度可以加快反应速率 B．达到化学反应限度时，生成2 mol NH3 C．向容器中再加入N2可以加快反应速率 D．当压强不变时，反应达平衡状态 看谁做得既准又快 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) 成功体验 利用反应速率与化学平衡 调控外界条件提高生产效率 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.1 Strength Of A Thousand Men Two Steps From Hell Nero, track 5 139865.42 eng - 163 key(Don't modify):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 Lavf58.12.100 $