6.2　第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制课件)2025-2026学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

该高中化学课件聚焦可逆反应、化学平衡状态（建立、特征、判断）及反应限度与条件控制，通过向KI溶液中加FeCl3后滴加KSCN的实验（含视频观看），以预测不变红与实际变红的现象冲突引出反应限度，衔接上一课时反应速率，搭建“速率-限度”学习支架。 其亮点在于以实验探究（提出问题-预测-现象分析）和模型认知（浓度/速率图像、表格对比平衡建立过程）为主线，结合合成氨工业条件选择等实例，培养科学探究与实践、科学思维及化学观念。学生通过直观实验和图像理解抽象平衡，教师可借助例题和应用体验提升教学效率。

四川大学附属中学 高一化学备课组 第六章　第二节 化学反应的速率与限度 第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制 向 2 mL 0.01 mol·L－1 KI溶液中逐滴加入 1 mL 0.01 mol·L－1 FeCl3溶液，然后加入0.1 mol·L－1 KSCN溶液，预测现象，观看实验视频，分析原因？ 结论：说明某些化学反应不能进行到底，存在一定的限度。 2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2 == 过量 预测：加入KSCN溶液，不变红。 加入KSCN溶液后，溶液变红色 I－过量， Fe3＋仍没完全反应 ⇌ 提出问题 核心问题：通过分析可逆反应建立化学平衡状态的过程，理解化学平衡的建立、特征与判断方法，认识到外界条件改变会使化学平衡发生移动，并能运用这一规律分析和评价生产、生活中控制反应条件的实际意义。 1.可逆反应 (1)定义 同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。 书写时，不用“===”，用“ ⇌ ”。 N2+3H2 2NH3 高温高压 催化剂 高温 2SO2+O2 2SO3 催化剂 (2)特征 双向 双同 共存 反应物、生成物共存，任一反应物转化率小于100% 解决问题 一、化学反应的限度 (1)以下几个反应是不是可逆反应？(填“√”或“×”) √ √ × × (2)14CO2＋C 2CO，达到化学平衡后， 平衡混合物中含14C的粒子有 。 14CO2、14C、14CO ⇌ 思考 1 2.化学平衡状态的建立 一定条件下向反应容器中加入SO2和O2： Δ 2SO2+O2 2SO3 反应开始时，c(反应物)和c(生成物) 哪个大？随着反应进行，浓度又如何变化？ 反应刚开始时， υ正 与υ逆 哪个大？随着反应的进行， υ正 与υ逆怎样变化？ 反应会进行到什么时候“停止”？是真的停止了吗？ 此时，反应物和生成物浓度如何变化？   浓度 速率变化 v正、v逆关系 开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 过程中 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆 生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆 生成物浓度不变 v逆不变 2.化学平衡状态的建立 (1)化学平衡状态的建立过程 Δ 2SO2+O2 2SO3 （2）用浓度变化图像表示化学平衡状态的建立 c/mol∙L t t1 SO2 SO3 O2 开始时： SO2最大， 过程中： SO2 、 O2逐渐减小 一段 时间后： SO2 、 O2、 SO3各微粒浓度不再发生变化 O2最大 SO3从零逐渐增大 （3）用速率变化图像表示化学平衡状态的建立 开始时： v(正) 最大， 过程中： v(正) 逐渐减小 一段 时间后： v(逆)为零 v(逆) 从零逐渐增大 v(正)＝v(逆) υ t υ正 υ逆 υ逆 υ正 = t1 反应达到最大限度 3.化学平衡状态 (1)化学平衡状态的概念 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，反应物的浓度和生成物的浓度都 ，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 适用对象： 实质： 外在标志： 反应混合物中各组分的浓度保持不变 v(正)＝v(逆) ≠ 0 可逆反应 ✪正确理解： (2)化学平衡状态的特征 可逆反应 相等 不再 改变 3.判断化学平衡状态的标志 “表现” “本质” 判断可逆反应是否达到平衡的直接标志。 等 定 ν (正) = ν (逆) 各组分的浓度保持不变 同种物质：速率相等，v (A)正＝v (A)逆 不同物质：一正一逆成比例， v (A)正：v (B)逆＝a：b 必须是不同方向的速率 （1）直接标志 标志一 ：v正 = v逆 ≠ 0 【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）v正（N2）=v逆（N2） （2）2v正（N2）=v逆（NH3） （3）单位时间内，有1mol N2消耗，同时有1mol N2生成 （4）单位时间内，有3mol H2消耗，同时有2mol NH3生成 （5）单位时间内，有1mol N2消耗，同时有3mol H2消耗 （6）1mol N三N 键断裂的同时有2mol N-H 键断裂 （7）当有3个H—H键断裂，同时有2个N—H键断裂 标志二：各组分的浓度保持不变 ①各组分的 物质的量 或 物质的量分数 保持不变 ②各气体的 体积 或 体积分数 保持不变 ③各组分的 质量 或 质量分数 保持不变 注意不是相等，也不是成一定的比值！ 【例2】一定条件下的密闭容器中,发生可逆反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是(　 　) A、H2的质量保持不变 B、CH4的含量保持不变 C、正反应和逆反应的速率相等 D、CH4、CO2、CO和 H2 的物质的量之比为1∶1∶2∶2 （2）间接标志 ——“变量不变” 分析该量是“变量”还是“恒量”：如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 体系的 P（总压强） 、V（总体积）、m（总质量）、ρ（密度）、 Mr（平均相对分子质量）等不再变化 判断是“定量”还是“变量” 常见公式：PV=nRT 、ρ= 、Mr(气体)= ①混合气体总压强 PV=nRT 例3：恒容、恒温条件下 ， C (s)+O2(g) CO2(g) ，当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态 CO2(g)+C(s) 2CO(g) ，当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ，当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态 H2(g)+I2(g) 2HI(g) ，当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态 mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g) 思考：若改为恒容、绝热条件下，压强不变，能否判断反应是否达到平衡？ ②气体的平均相对分子质量 取决于有无非气体 取决于气体系数差 若m+n≠p+q 若m+n=p+q m总为定值 n总为变量 Mr为变量 平衡状态 n总为定值 Mr为定值 不一定为平衡状态 （1）若各物质均为气体 mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g) mA(g)＋nB(g) ⇌pC(s)＋qD(g) （2）若有非气体参与 m总为变量 Mr为变量 平衡状态 （2）C(s)+O2(g) CO2(g) 当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态 CO2(g)+C(s) 2CO(g) 当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) 当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态 H2(g)+I2(g) 2HI(g) 当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态 例4： ③气体密度ρ ρ= m总 V容器 取决于有无非气体 取决于气体系数差（恒压情况） (2)若有非气体参与，恒压或是恒容 (1)若各物质均为气体 ρ不变时， 不一定为平衡状态 恒容 恒压 若m+n≠p+q 若m+n=p+q ρ不变时， 一定为平衡状态 mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g) 例5： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ， 恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态 恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态 H2(g)+I2(g) 2HI(g) 恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态 恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态 CO2(g)+C(s) 2CO(g) 恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态 恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态 ④体系的颜色和温度不变 一定为平衡状态 绝热容器中，当体系温度不变，则达平衡。 （若为恒温容器，则不可作为平衡判据） b、体系温度不变： a、体系颜色不变： H2 + I2 2HI 2NO2 N2O4 例6：在一定温度下，在一恒容密闭容器中，进行下列可逆反应：2SO2 (g) + O2(g) 2SO3(g)，下列能说明反应已达平衡的事实是（　　　） A. 容器内SO2、O2、SO3三种气体共存 B. SO2和SO3物质的量浓度相等 C. 容器中SO2、O2、SO3物质的量之比为2:1:2 D. 容器内压强保持不变 E. SO2的消耗速率等于SO3的生成速率 F. SO2的消耗速率：O2生成速率＝2:1 G. SO2的消耗速率＝SO3的消耗速率 H. 混合气体的密度保持不变 I. 混合气体平均相对分子质量保持不变 J. SO3的体积百分含量不随时间变化 K. SO2的转化率保持不变 　一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应：N2(g)+3H2(g)　　2NH3(g)。下列哪些情况能说明正反应速率和逆反应速率相等，反应达到了平衡状态。 ①生成2 mol NH3的同时消耗1 mol N2 ②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2 ③2v正(H2)=3v正(NH3) ④1个N≡N断裂的同时，有6个N—H断裂 ⑤H2的百分含量保持不变 ⑥NH3的体积分数保持不变 答　④⑤⑥ 思考 1 4.化学反应的限度 (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 ，即该反应进行的限度。 (2)对化学反应限度的理解 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 。 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 。 最大程度 转化率 限度 转化率： 已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的量之比 ð= ×100% c(A)始 ∆c(A) 量可指：物质的量、浓度、体积、质量等 转化率： 1.判断正误 (1)1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3 (2)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等 (3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等 (4)化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止 (5)一定条件下，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率 × × √ × × 应用体验 2.下列对于化学反应的限度的叙述错误的是 A.任何可逆反应都有一定的限度 B.有一定限度的化学反应，都是可逆反应 C.化学反应的限度与时间的长短无关 D.同一可逆反应在不同条件下(如温度、浓度等)，其反应的限度相同 √ 3.SO2与18O2在高温条件下发生反应：2SO2(g)+O2(g)　　2SO3(g)，反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1，以下说法正确的是 A.分离SO3可加快该反应速率 B.平衡时可能存在SO2浓度为0.4 mol·L-1，O2浓度为0.2 mol·L-1 C.平衡混合物中含有18O的微粒有SO2、SO3、O2 D.若SO2与O2的浓度比保持2∶1不变，则说明该反应已达平衡状态 √ (1)两审 ①审反应条件：看反应是在恒温恒容还是恒温恒压下进行。 ②审反应特点：看反应物和生成物是否存在固体或液体，看反应前后气体分子总数是否发生变化。 归纳总结 (2)基本方法 化学平衡状态的判断的思维模型 在化工生产中，利用化学反应时，要使反应（包括有利的和有害的）符合或接近人们的期望，你认为可供考虑的探索条件有哪些？ 1.化学反应条件控制的目的 (1)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。 (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。 二、化学反应条件的控制 2.化工生产中反应条件的调控 (1)考虑因素： (2)实例——合成氨生产条件的选择 N2+3H2 2NH3 高温高压 催化剂 控制反应条件的成本 实际可能性 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， 生产成本高； 催化剂能很大程度提高反应速率。 温度400~500 ℃； 压强10 MPa~30 Mpa； 使用催化剂 综合考虑 　为实现“碳达峰”“碳中和”的目标，提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一。试回答下列问题。 (1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么？ 提示　将煤块粉碎成煤粉的目的是增大其与空气中O2的接触面积，提高反应速率，使煤粉燃烧更充分；通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，生成CO2放出能量，若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量少，且造成污染。 (2)煤燃烧时，选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？ 提示　减少热量损失，提高煤燃烧的效率。 (3)煤燃烧后的废气中的热量，采取什么措施可充分利用？ 提示　可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面使用。 思考 1 1.工业制硫酸中的一步重要反应是SO2在400~500 ℃下的催化氧化：2SO2+O2　　2SO3，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，下述有关说法中不正确的是 A.在上述条件下，SO2不可能100%转化为SO3 B.使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率 C.达到平衡时，SO2与O2的浓度比始终保持2∶1 D.为了提高SO2的转化率，可以适当提高O2的浓度 √ 应用体验 2.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”可以防止杂质与催化剂作用，降低其活性 (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) 一、概念结论 可逆反应：同一条件下正反应和逆反应同时进行 化学平衡：正反应速率=逆反应速率，各组分浓度保持不变 化学平衡的特征：动、等、定、变 二、思想方法 动态平衡思想、模型认知、对比法 三、价值观念 对立统一的辩证观（正反应与逆反应并存） 平衡移动原理在工业合成中的指导意义 实际生产中“转化率”与“速率”的综合优化 反思提升 评价反馈 已知在2 L的密闭容器中进行如下可逆反应，各物质的有关数据如下： 　　　　　　　　aA(g)＋bB(g) 2C(g) 起始/(mol·L－1)　　1.5　　1　　　 0 2 s末/(mol·L－1)　　0.9　　0.8　　 0.4 请回答下列问题： (1)该可逆反应的化学方程式可表示为___________________。 (2)用物质B来表示0～2 s的平均反应速率为_______________。 0.1 mol·L－1·s－1 (3)从反应开始到2 s末，A的转化率为______。 40% 35 本节课结束 Lavf59.27.100  ①N2＋3H22NH3(　　) ②NH3＋H2ONH3·H2O(　　) ③Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2(　　) ④2H2O2H2↑＋O2↑(　　)  3A(g)＋B(g)2C(g) $