6.2.2 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

第六章 化学反应与能量 第二节　化学反应的速率与限度 第2课时　化学反应的限度 人教版 高一年级 必修二 开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是设法增加高炉的高度。然而，令人吃惊的是，高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟然没有改变。 炼制1 t 生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需用量，从高炉炉顶出来的气体中总是含有未利用的CO气体。 高炉炼铁原理： C+O2 CO2 点燃 C+CO2 2CO 高温 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 高温 (放出热量) (吸收热量) 思考：为什么增加炼铁高炉的高度不能改变高炉尾气中的CO比例呢？ 科学史话 在同一条件下______________和_____________均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“ ”，用“ ”。 正反应方向 逆反应方向 H2 + I2 2HI △ SO2+H2O H2SO3 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 △ 催化剂 高温、高压 N2 + 3H2 2NH3 NH3+H2O NH3·H2O 反应物不能完全(100%)转化为生成物 可逆反应的特点： 同一条件下 可逆反应 1.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O2 B．N2与H2在一定条件下生成NH3，同时NH3又分解为N2和H2 C．电解水生成H2和O2，氢气在氧气中燃烧生成H2O D．SO2溶于水生成H2SO3，同时H2SO3又分解为SO2和H2O 2. 14CO2 + C CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子有 。 14CO2、14C、14CO C 课堂检测 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 某温度和压强下的密闭容器中，2SO2+O2 2SO3 思考：整个过程中，反应物和生成物浓度变化趋势为？ 开始时：反应物浓度最大，生成物浓度为0 △ 催化剂 反应进行： 反应物浓度减小， 生成物浓度增大 某一时刻： 反应物浓度不变，生成物浓度不变 化学平衡状态 时间 速率 0 正反应 逆反应 0 时间 浓度 生成物 反应物 平衡时：C反、C生不再变化， 达到了平衡状态，v正=v逆≠0 反应开始时：C反最大, v正最大; 反应进行过程中：C反↓, v正↓; C生=0 ， v逆=0 C生↑ v逆↑ 化学平衡状态 (1)定义： 在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 达到平衡 (2)特征： ③动： ②等： ④定： ⑤变： ①逆: 动态平衡（v(正)= v(逆) ≠0） v(正)= v(逆) 各组分的浓度和含量保持不变 条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡 可逆反应 1.化学平衡状态 时间 速率 0 正反应 逆反应 思考：你觉得这些特征中，哪些可以说明一个可逆反应达到了一定条件下的反应限度（化学平衡状态）？ V正=V逆≠0 化学平衡状态 【例1】一定条件下，对于可逆反应N2＋3H2 ⇌ 2NH3，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：下列能表示反应达到化学平衡状态的是 （1）单位时间内，有1mol N2消耗，同时有1mol N2生成 （2）单位时间内，有3mol H2消耗，同时有2mol NH3生成 （3）单位时间内，有1mol N2消耗，同时有3mol H2消耗 （4）1mol N≡N 键断裂的同时有2mol N-H 键断裂 （5）2v正（N2）=v逆（NH3） （6）v(H2)： v(N2) =3:1 (1) (5) 等速标志： V正= V逆 核心： ①有正有逆的描述 ②比例符合系数比 有正有逆 符合比例 化学平衡状态 思考：如何理解 “定”？ 核心：一个量随反应一直变，突然不变 变量不变 即平衡 a、各物质的质量、物质的量、分子数目保持不变 b、各物质的物质的量浓度、质量分数保持不变 c、反应物的转化率、生成物的产率保持不变 d、体系的颜色和温度不变 ①一定是变量的物理量——单一物质 （2）各组分的浓度保持不变 总压强、气体密度、气体的总物质的量、气体平均分子质量需要具体情况具体分析 ②不一定是变量的物理量——混合气体 化学平衡状态 变量不变 【例2】一定条件下，对于可逆反应N2＋3H2 ⇌ 2NH3，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示，下列能表示反应达到化学平衡状态的是 （1）容器内氮气的物质的量不再改变 （2）c(N2):c(H2):c(NH3)=1:3:2 （3）容器内颜色不再改变 （4）固定容器恒温恒容条件下，容器内气体压强不再改变 （5）固定容器恒容条件下，容器内气体密度不再改变 （6）恒容或恒压条件，容器内气体平均相对分子质量不再改变 (1) (4) (6) 不是相等， 也不是成比例 化学平衡状态 达到平衡的标志： v正=v逆 浓度不再改变 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 （一定条件下） v正=v逆 同种物质 不同种物质 速率反向且与系数成比例 课堂小结 1.下列说法中可以证明2HI(g) ⇌ H2(g)+I2(g)（紫色） 已达到平衡状态的是___________。 ① 单位时间内生成 n mol H2 的同时生成 n mol HI ② 一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂 ③ 反应速率 v(H2) = v(I2) 时 ④ c(HI):c(H2):c(I2) = 2:1:1时 ⑤ 温度和体积一定，容器内压强不再变化时 ⑥ 温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化时 ⑦ 条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时 ⑧ 温度和压强一定，混合气体的密度不再变化时 ② ⑥ 课堂检测 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 ② 同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即： 改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。 ① 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 初 △ 末 化学反应的限度 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 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 固体表面积 浓度越大 速率越快 温度越高 速率越快 通常加快速率 表面积越大 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 (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的，烟道废气中的热量用来加热水、发电等，以提高热量利用率。 P48 思考与讨论 化学反应条件的控制 思考1：结合教材P48回答调控反应时要考虑什么？ 思考2：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？ 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 放热反应 化学反应条件的控制 1. 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， 有关说法错的( ) 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 2. 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 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 △ 课堂检测 $