6.2.2化学反应的限度 课件 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 6.2.2 化学反应的限度 学习目标 1、能判断一个反应是否为可逆反应，了解可逆反应的特点。 2、理解化学平衡状态的特征及标志，知道改变条件化学平衡会发生改变。 3、了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。 思考：在化学反应中，反应物是按照化学方程式中的系数比进行反应的，在实际生产中，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 ? 可逆反应中反应物不能全部转化为生成物，存在化学反应限度。 一定条件 问题导学 一、可逆反应 1、定义：在同一条件下既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。 2、特点： 双向性 双同性 共存性 指可逆反应分为方向相反的两个反应： 和 . 正反应 逆反应 指正、逆反应是在 下 进行的. 同一条件 同时 指反应物与生成物 ，反应物的转化率<100% 共存 N2+3H2 2NH3 催化剂 高温高压 2SO2+O2 2SO3 催化剂 高温 Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放电 充电 2H2O H2↑+O2 ↑ 电解 点燃 √ × √ × 14CO2、14C、14CO 2.14CO2 + C CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子有 。 1.以下几个反应是否是可逆反应？为什么？ 课堂小练 总结归纳 ①H2与I2 H2 + I2 ⇌2HI②SO2与O2的催化氧化 2SO2 + O2 ⇌2SO3 (条件：催化剂、高温高压)③工业合成氨气 N2 + 3H2 ⇌2NH3 (条件：催化剂、高温高压)④NO2的二聚反应 2NO2 ⇌N2O4⑤PCl3与Cl2 PCl3 + Cl2 ⇌PCl5 ⑥CO2 、Cl2、SO2与H2O CO2 +H2O ⇌H2CO3 SO2 +H2O ⇌H2SO3 Cl2+H2O ⇌HCl+HClO ⑦弱电解质得电离与水解⑧氨水中的系列平衡 NH3+H2O ⇌NH3·H2O ⇌ NH4+ + OH- 常见的可逆反应 二、化学平衡的建立 某温度和压强下的密闭容器中，2SO2 + O2 2SO3 时间(min) /浓度(mol/L) 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 思考：反应刚开始时和一段时间后，浓度、速率有什么特点？ 开始时，c(SO2) 、c(O2)最大，c(SO3) = 0 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 一段时间后，反应物、生成物浓度不变 v正 = v逆 ≠ 0 ？ v正 > 0，v逆 = 0 (1)开始 反应速率 v(正) v(逆) t1 时间（t） 0 c(SO2) 、c(O2)最大， c(SO3)＝0 2SO2 + O2 2SO3 v(正)最大，v(逆)=0 反应速率 v(正) v(逆) t1 时间（t） 0 v(正) v(逆) 反应速率 t1 时间（t） 0 (3)平衡 (2)变化 v(正)减小，v(逆)增大 v(逆)≠0，v(正)＞v(逆) v(正)=v(逆) ≠0 c(SO2) 、c(O2 )减小, c(SO3)增大 2SO2 + O2 2SO3 c(SO2) 、c(O2 )不变, c(SO3)不变 2SO2+O2 2SO3 催化剂 △ 反应物浓度最大，生成物浓度为0 反应物浓度不变，生成物浓度不变 反应物浓度减小，生成物浓度增大 v(正) v(逆) v正= v逆(化学平衡状态） 时间 反应速率 3.化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 在一定条件下，一个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时，反应物浓度和生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。 t1 (1) 0-t1 ： v(正)____v(逆) (2) t1以后：v(正)____v(逆) ＞ = 一、化学反应限度 2、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 标志：“等”“定” 3.化学反应的限度 ( 2 )对化学反应限度的理解 ( 1 )化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 ①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下转化为生成物的最大转化率。 ②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。 1、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. 反应物和生成物的浓度都保持不变 D. 反应已经停止 C 2. 可逆反应达到平衡的重要特征（　　　） A. 反应停止了 B. 正、逆反应速率都为零 C. 反应物和生成物的浓度相等 D. 正、逆反应的速率相等 D 课堂小练 直 接 标 志 速率 v(正）=v(逆） 浓度不再改变 4、化学平衡状态的判断 方法1：一正一逆，符合比例 方法2：变量不变，平衡出现 一、化学反应限度 ① 速率: V正(A)= V逆(A) ≠ 0 同一物质: V生成(A) = V消耗(A) 1.直接标志 4、化学平衡状态的判断 不同物质： ①表示两个不同的方向(一正一逆 ) ②V正(A) : V逆(B) =化学计量数之比 方法1：一正一逆，符合比例 我们该如何判断一个反应是否到达了化学平衡状态？ 14 ⑤单位时间内有 2mol SO2生成，同时有_____ O2 ______ 2mol 2mol 1mol 2mol 生成 消耗 生成 标志一 ：V正(A)= V逆(A) ≠ 0 ①单位时间内有 2mol SO2消耗，同时有 2mol SO2生成； ②单位时间内有 2mol SO3生成，同时有_____ SO3消耗； ③单位时间内有 2mol SO2生成，同时有_______ SO3 ______ ; ④单位时间内有 1mol O2生成， 同时有 ____ SO3 ______ ; 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 △ 同一物质 不同物质 直接依据： 相同物质看正逆、不同物质成比例 N2+3H2 2NH3 1mol N≡N键断裂的同时，有6mol N－H键断裂 1mol N≡N键断裂的同时，有6mol N－H键形成 N2的消耗速率与N2的生成速率 N2的消耗速率与NH3的 速率之比等于——— H2的生成速率与NH3的 速率之比等于——— 相等 消耗 1:2 3:2 生成 达到平衡的标志是: v(H2)： v(N2) =3:1可否判断反应达平衡？ 不可以！！！因为任何时刻速率比都等于系数比 【练1】一定条件下，反应A2(g)+B2(g) ⇌ 2AB(g)达到平衡的标志是（ ） A.单位时间内生成n mol A2同时生成n molAB B.单位时间内生成2n mol AB 同时生成n mol B2 C.单位时间内生成n mol A2 同时生成n mol B2 D.单位时间内生成n mol A2 同时消耗n mol B2 BD 习题精练 随堂演练 一定条件下，可逆反应 ，下列能表示反应达到化学平衡状态的是： （1）单位时间内，消耗3mol H2，同时消耗2mol NH3 （2）单位时间内，生成1mol N2，同时生成3mol H2 （3）1mol N≡N 键断裂的同时有2mol N-H 键断裂 （4）一个 N≡N 键断裂的同时有三个H-H键形成 （5）v正(N2) = 3v逆(H2) （6）2v正(H2) = 3v逆(NH3) (1)(4)(6) 浓度不变标志：各组分的含量保持不变 （注意不是相等，也不是成一定的比例） 各组分浓度 c 不再改变 各组分物质的量 n 不再改变 各组分质量 m 不再改变 各组分百分含量不再改变，如质量分数 w 、体积分数 注意：是各组分，不是总组分 4、化学平衡状态的判断 温度：绝热的恒容反应体系中温度保持不变，说明已达平衡 颜色：针对有颜色变化的反应，若颜色保持不变，可认为已达平衡 ③反应体系中的总物质的量、总体积、总压强、平均摩尔质量、混合气体的密度、颜色等保持不变时，要根据具体情况判断是否为平衡状态。 方法2：变量不变，平衡出现 4、化学平衡状态的判断 分析该变量是“恒量”还是“变量” 恒量：随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡的依据 变量：随反应的进行而改变 当其”不变”，则为平衡状态 我们该如何判断一个反应是否到达了化学平衡状态？ 20 这些都不是某一种物质的数据，而是所有气体的整体量。 对于这三个量，若反应为等体反应，不能作为判断依据， 若反应为非等体反应，则根据变量不变原则可以作为判断依据。 气体的总物质的量n、体积V、压强P,要具体分析： A(g) + B(g) 2C(g) A(g) + B(g) C(g) 气体的总物质的量 n 恒温恒容时的压强 P 减少（变化） 不变 不变 减少（变化） 不变 减少（变化） 恒温恒压时的体积 V 等体反应 非等体反应 结论： 过程量 恒容时，凡是有固体参与的气体反应，其总质量会发生改变，那么其气体密度都会变，此时ρ是变量，可以作为判断依据。 2.恒温恒容时，气体的密度ρ不再变化时，要具体分析 ρ= m总 v 找固体 不会变 气体质量增加，ρ是变量，可以作为判断依据。 对于反应：A(s)+B(g) C(g) mA+m B= mC (质量守恒） 找固体，若方程式中有固体，则气体总质量会变化 对于反应：A(g)+B(g) C(g) 质量守恒，气体质量不变，ρ是不变量，不能作为判断依据。 找固体 看气体系数 3.混合气体的平均摩尔质量M,不再变化时，要具体分析 M= m总 n总 分子、分母只要有一个是变量， M即可作为判断平衡的依据 A(g)+B(g) 2C(g) A(g)+B(g) C(g) A(s)+B(g) C(g) m总 n总 M 不变 不变 不变 不变 变 变 变 变 不变 等体反应 缩体反应 有固体参加的等体反应 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，表明反应：A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是（ ）（其中只有B气体有颜色） A.混合气体的压强 B.混合气体的密度 C.气体的平均分子量 D.气体的颜色 BCD M＝ M总 n总 P1 P2 ＝ n1 n2 ρ＝ m V 有固体参加的等体反应 当堂检测 归纳总结 化学平衡状态的判断依据 1.在一恒容密闭容器中，发生反应：2SO2(g)+O2(g) ⇋ 2SO3(g)，下列说法能够证明上述反应已达平衡状态的是： ①各物质的物质的量浓度不再改变 ②SO2 、O2、SO3的浓度之比为2:1:2 ③ SO2的转化率不再改变 ④ SO3的体积分数不再改变 ⑤混合物的总质量不再改变 ⑥混合气体的密度不再改变 ⑦混合物的颜色不再改变 ⑧混合物的平均摩尔质量不再改变 ⑨绝热容器中反应体系的温度不再改变 ⑩恒温容器中混合气体的压强一定 ①③④⑧⑨⑩ 公式： 公式： 其他特别的反应类型： A(g)+B(s) C(g) 其他有颜色变化的反应： H2(g) +I2(g) ⇋ 2HI(g) (紫色) 公式： 公式：PV=nRT 课堂小练 2.一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应， 以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态（ ） N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) A. 单位时间内消耗 a mol N2，同时生成 2a mol NH3 B. H2的消耗速率等于N2生成速率的3倍 C. 容器内的压强不再变化 D. 混合气体的总质量不再变化 E. 混合气体的密度不再变化 BC 缩体反应 P1 P2 ＝ n1 n2 ρ＝ m V 3. 在一定温度下，可逆反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g) 在体积固定的密闭容器中进行，反应达到平衡状态的标志是（ ） ①单位时间内生成 n mol O2，同进生成 2n mol NO2 ②单位时间内生成 n mol O2，同进生成 2n mol NO ③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为 2∶2∶1 ④混合气体的密度不再改变 ⑤混合气体的颜色不再改变 ⑥混合气体平均相对分子质量保持不变 A．①⑤⑥ B．①③⑤ C．②④⑤ D．以上全部 A 28 $