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

年 级：高一 学 科：化学（人教版） 主讲人：lrp 学 校：四川省华蓥中学 课时 6.2.3 化学反应的限度及条件控制 第六章 化学反应与能量 1 【学习目标】 1．通过实例分析，体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征，初步学会判断化学平衡状态，发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养。 2．通过问题探究，发展认识化学的基本角度，能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中的简单化学现象，体会从限度和快慢两各方面去认识和调控化学反应的重要性。 3．通过讨论交流，进一步认识控制反应条件在生产和科学研究中的作用，知道提高燃料的燃烧效率的重要性和方法，体会化学学科价值，树立将化学知识应用于生产、生活实践的意识。 重点：化学平衡状态的特征，判断化学平衡状态。 难点：化学平衡状态的特征，判断化学平衡状态。 教学模型：实验探究→问题驱动→概念建构→应用迁移 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 2 旧知回顾：1．除物质本身的性质外，影响化学反应速率的主要因素有哪些？影响化学反应速率的外在因素主要有 等外，反应物颗粒的大小、溶剂的性质、光、超声波、磁场等也会对化学反应速率产生影响。2.压强对化学反应速率的影响有何特点何规律？对于有气体参与的化学反应，通过改变容器体积而使压强变化的情况：压强增大，浓度增大， 反应物和生成物的浓度都增大，正逆反应速率都 ，相反，亦然。 浓度、压强、温度、催化剂 增大 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 一、化学反应的限度1、认识可逆反应 阅读思考：阅读教材P46页内容，结合视频“炼铁高炉尾气之迷”，思考是否所有化学反应都能进行得很完全呢？结论：在一定条件下很多化学反应并不能进行到底。 ①定义：在 下既可以向 进行，同时又可以向 进行的化学反应。 正反应方 同一条件 逆反应方向 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 ②特点： a.相同条件下，正逆反应 进行。b.反应物与生成物同时存在，反应不能进行到底，反应物的转化率都 。c.在方程式中用“ ”而不能用“==”表示。 注意：不是所有化学反应都是可逆反应。大多数的化学反应都具有可逆性，有些化学反应在某一条件下可逆程度很小（逆反应倾向很小），通常称为不可逆反应。如金属镁与盐酸的反应等，可逆是绝对的，不可逆是相对的。 同时 小于100% 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 常见的 可逆反应 2SO2+O2 2SO3 催化剂 Cl2+H2O HClO+HCl SO2+H2O H2SO3 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 【对应训练】 1.一定温度下,向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理的是(　　)A.该反应的化学方程式为3B+4D 6A+2CB.反应进行到1 s时,v(A)= v(D)C.反应进行到6 s时,B的平均反应速率为0.05 mol·L-1·s-1D.反应进行到6 s时,各物质的反应速率相等 C 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 2．下列反应不属于可逆反应的是(　　)A．SO2与O2在一定条件下生成SO3，同时SO3又分解为SO2和O2B．N2与H2在一定条件下生成NH3，同时NH3又分解为N2和H2C．电解水生成H2和O2，氢气在氧气中燃烧生成H2OD．SO2溶于水生成H2SO3，同时H2SO3又分解为SO2和H2O C 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 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 可逆反应有一定的限度 某密闭容器中发生如下反应： 各物质的浓度保持不变 达到了反应的限度 此时的反应是否停止了？ 2SO2+O2 2SO3 催化剂 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 任务3：请同学们根据表格数据画出： ①试着画出该反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线图。 ②密闭容器内SO2、SO3、O2的浓度随时间变化的图像。 SO2 SO3 O2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 各物质的浓度不再变化 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 2、探究化学反应的限度—化学平衡 （1）化学平衡的建立在1L密闭容器中加入1mol H2 和1mol I2 发生反应：H2(g) ＋ I2(g ) 2HI(g) ，请结合可逆反应的特点，填写下表内容。 浓度 速率变化 v正、v逆关系 反应开始 反应物浓度 ； v正 ； v正 v逆 生成物浓度为 ； v逆 ； 反应进行中 反应物浓度 ； v正 ； v正 v逆 生成物浓度 ； v逆 ； 反应一段时间(t1)后 反应物浓度 ； v正 ； v正 v逆≠0 生成物浓度 ； v逆 ； 最大 0 最大 0 ＞ 逐渐减小 逐渐增大 逐渐减小 逐渐增大 ＞ 不再改变 不变 ＝ 不再改变 不变 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 （2）速率—时间图像： （3）化学平衡状态 ①定义：化学平衡状态(简称化学平衡)是指在一定条件下， 进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率 （即同一物质的生成速率和消耗速率相等），反应物和生成物的 的表面静止状态。 可逆反应 相等 浓度不再改变 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 ②化学平衡状态的特征概括为： 逆：化学平衡状态研究的对象是 反应； 等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率 ，即：v正 v逆≠0(实质)； 动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种 平衡。 定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量( )、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量 。 变：外界条件改变时，平衡可能被 ，并在新的条件下建立新 的 ，即发生化学平衡移动。 可逆 相等 ＝ 动态 全部恒定 破坏 化学平衡 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 ③判断可逆反应已达到平衡状态的依据（标志）：可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：① v正 v逆； ②混合物中各组分的百分含量 。除百分含量外，其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“ ”达“ ”，以上两个特征可作为判断可逆反应达平衡的标志 ＝ 不变 变化量 定量 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 1、直接标志(1)正、逆反应速率相等①同种物质：v正 v逆≠0，(同一种物质的 速率等于 速率)②不同种物质： ＝ 。(2)各组分的浓度保持一定①各组分的浓度不随时间的改变而改变②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变 ＝ 生成 消耗 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 2、间接判断依据——“变量不变” 以mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例 类型 条件 是否平衡 正、逆反应速率的关系 在单位时间内消耗了mmol A，同时生成mmol A，则v正＝v逆 在单位时间内消耗了nmol B，同时消耗了pmol C，则v正＝v逆 v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q， v正不一定等于v逆 在单位时间内生成了nmol B，同时消耗了qmol D，v正不一定等于v逆 变化量达不变的关系 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定 各物质的质量或各物质的质量分数一定 各气体的体积或体积分数一定 总体积、总压强、总物质的量一定 平衡 平衡 不一定平衡 不一定平衡 平衡 平衡 平衡 不一定平衡 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 类型 条件 是否平衡 变化量达不变的关系 压强 m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定) m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定) 混合气体的平均相对分子质量( ) 一定，且m＋n≠p＋q 一定，且m＋n＝p＋q 温度 任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件一定) 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 其他 如体系颜色不再变化等 2、间接判断依据——“变量不变” 以mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例 平衡 不一定平衡 平衡 不一定平衡 平衡 不一定平衡 平衡 平衡 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 注意：①对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等则一定处于平衡状态②对绝热密闭容器，温度保持不变则 处于平衡状态③若反应中有固体或液体，平均相对分子质量一定、密度一定则 处于平衡状态 一定 一定 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 应用探究：结合教材P47页内容，思考什么是化学反应的限度？研究化学反应的限度有何意义？①可逆反应在一定条件下达到的一种特殊的化学平衡状态，是在 化学反应所能达到或完成的 ，即该反应进行的限度。②化学反应的限度决定了 不再随时间的变化而变化，因此反应物的转化率在一定条件下达 ，且保持不变。③同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度 ，即 可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。④研究化学反应的限度对于化学研究和化工生产有着重要的意义。 给定的条件下 最大程度 反应物的量 最大值 不同 改变条件 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 【对应训练】1．下列理解错误的是(　　)A．化学平衡是一个动态平衡B．化学反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，是对反应中不同物质而言C．化学反应速率是研究化学反应进行快慢的问题，化学平衡是研究化学反应进行的限度问题D．化学平衡研究的对象主要是可逆反应 B 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 2.可逆反应：2NO22NO＋O2在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(　　)①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 A 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 二、化学反应条件的控制1、化学反应条件控制的目的和措施阅读思考：阅读教材P47最后自然段，思考化学反应条件控制的目的和措施是什么？①目的：a.促进有利的化学反应：提高反应速率；提高反应物的转化率，即原料的利用率。b.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。②措施：a.改变化学反应速率：改变反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等。b.改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等。 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 任务二、讨论交流：结合教材P48页“思考与讨论”栏目，思考为提高煤的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？①煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉。目的是增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分，反应速率快；②通入过量的空气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。③选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料，主要目的是防止热量散失。④为充分利用煤燃烧后的废气中的热量，可将燃烧后的废气通过热交换装置，供其他方面使用。 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 【对应训练】1.生活中家庭常用的燃料气体有三种：天然气、水煤气和液化石油气。天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为CH4+2O2 CO2+2H2O，C3H8+5O2 3CO2+4H2O，现有一套以天然气为燃料的灶具，今改为烧液化石油气，应采用的正确措施是 (　　) A.减少空气进入量，增大石油气进入量 B.增大空气进入量，减少石油气进入量C.减少空气进入量，减少石油气进入量 D.增大空气进入量，增大石油气进入量 B 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 2.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是 (　 　)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 C 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 化学平衡是在给定条件下化学反应所能达到的或完成的最大限度 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 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 ⑵工业合成氨条件的控制 ①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。 ②压强越大，反应速率大，氨的产率越高，但对动力和生产设备的要求越高。 ③铁触媒催化剂大大加快反应速率，一般400~500 ℃催化剂活性最高。 ④工业上通常选择在 400~500 ℃下，压强通常为10MPa~30MPa，铁触媒催化剂进行。 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 化学反应条件的控制 ⑴目的 ①在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应（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），这就需要进行化学反应条件的控制。 ②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。 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 2、化工生产中反应条件的调控任务一、阅读思考：阅读教材P48页第一自然段，思考化工生产（工业合成氨）中理论上该如何调控反应条件？①考虑因素：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。②从反应速率来看，反应速率越快，越有利，应该选择 ，且温度越高越好；③从压强来看，压强越大，反应速率越快，应该选择 ，且压强越高越好；④使用催化剂，可以加快化学反应速率，所有应该使用催化剂。 高温 高压 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 任务二、实例探析：下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)，根据合成氨反应的数据分析合成氨的适宜条件是什么？ 温度/℃ 氨的含量/% 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 理论分析适宜条件： 时有利于提高氨的产率。工业实际适宜条件：a.温度—温度低，速率小，达到平衡所需时间长，生产成本高，通常选择在400~500℃。b.压强—压强大，对动力和生产设备的要求越高，通常采用压强为10~30MPa。 低温、高压 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 化学反应的限度 化学反应的限度 化学反应条件的控制 可逆反应 化学平衡的建立 影响平衡状态(反应限度)的因素 化学平衡状态 化学反应条件的控制 判断化学平衡状态的标志 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 【对应练习】1．工业上合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是(　　)A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好B．压强越大，反应速率越快，因此采取的压强越大越好C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率 C 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 2．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SO3B．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反应速率两方面的问题 D 【课后作业】 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 【例1】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( ) 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 B 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 【例2】可逆反应2NO2(g) ⇌2NO(g)＋O2(g)在恒容密闭容器中进行： ①单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO ③用NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的颜色不再改变 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变 可说明该反应达到化学平衡状态的是__________。 ①④⑥⑦ 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 【例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) 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 1 .对于可逆反应：2SO2＋O2 2SO3，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 D 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 2.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( ) C 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 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 3.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_______ 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 4,如图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 (　 ) A.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率,又可以加快反应速率 B.步骤③中反应温度提高至1000 ℃,反应速率加快且催化剂的活性更高 C.步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D.步骤⑤采用循环操作,主要是为了提高平衡混合物中氨的含量 A 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 高中化学必修二 高中化学高一下册 四川省华蓥中学lrp 第六章 化学反应与能量 $