6.2.2 化学反应的限度（PPT课件）-2026-2027学年高一下学期化学同步课件（人教版2019必修第二册）

第 2 课时 化学反应限度 第二节 化学反应的速率与限度 饱和食盐水 氯水 阅读：P48 科学史话，从这一材料中，你得到什么启示？ 炼铁高炉尾气之谜 增加炼铁高炉的高度，不能改变高炉尾气中CO的比例，原因是： C+CO2 2CO是一个可逆反应，不能完全进行，存在一定的反应限度。在高炉中Fe2O3与CO的反应也不能全部转化为Fe和CO2。 认识可逆反应 【实验】取2mL 0.1mol·L-1KI溶液，滴加0.1mol·L-1 FeCl3溶液2~3滴。再加入几滴KSCN溶液，你认为能观察到什么现象？为什么？ 即反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2为可逆反应，反应存在一定的限度 已知：2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 加入KSCN溶液后，溶液变红色 I- 过量， Fe3+ 仍没完全反应 1. 可逆反应 N2 +3H2 2NH3 高温 高压 催化剂 典型的可逆反应 H2 +I2 2HI 2SO2+O2 2SO3 催化剂 SO2 +H2O H2SO3 Cl2+H2O HCl+HClO 1. 可逆反应 在相同条件下, 既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应, 叫做可逆反应。 1、定义： 如 N2 +3H2 2NH3 高温 高压 催化剂 2、特点： 一、可逆反应 双向性 双同性 共存性 正、逆反应是在相同条件下同时进行的 反应物和生成物同时存在，反应物转化率小于100% 反应物 生成物 正反应 逆反应 正反应：反应物→生成物 逆反应：生成物→反应物 课堂练习 2. 14CO2 + C CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子有 。 Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放电 充电 2H2O 2H2↑+O2 ↑ 电解 点燃 14CO2、14C、14CO 1. 以下几个反应是否是可逆反应？为什么？ 时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 c(SO2) 10 6 3 2 1.2 1 1 1 1 c(O2) 5 3 1.5 1 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 c(SO3) 0 4 7 8 8.8 9 9 9 9 在某固定密闭容器中发生反应：2SO2+O2 2SO3，各物质浓度随反应时间变化如下： 催化剂 △ 在可逆反应 2SO2+O2⇌2SO3中，向反应容器中加入一定量的 SO2 和 O2，结合反应中物质浓度的变化情况分析：随着反应进行，正、逆反应速率如何变化？ 浓度 时间（t） 0 c(SO2) c(O2) c(SO3) c(SO2) c(O2) c(SO3) 浓度变化 速率变化 开始时 反应物浓度____ v正______ 生成物浓度____ v逆________ 进行中 反应物浓度____ v正________ 生成物浓度____ v逆________ 一段时间后 反应物浓度____ v正________ 生成物浓度____ v逆_______ 最大 最大 最小=0 最小=0 逐渐减小 逐渐减小 逐渐增大 逐渐增大 不变 不变 不变 不变 认识化学平衡状态 如何用图像描述 v正 和 v逆 变化规律 ？ 反应速率 时间（t） 0 化学平衡状态 v(正) = v(正) v(逆) ≠0 v(逆) 生成物 时间 · · 反应物 浓度 O 1. 概念：在一定条件下，可逆反应中，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应物的浓度和生成物的浓度都不在改变。达到了一种表面静止的状态，我们称之为“化学平衡状态”。 可逆反应 ν (正) = ν (逆) 逆 等 动 ≠0 2. 特征 动态平衡 定 达到化学平衡状态，各组分浓度保持不变 变 条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡 时间t V正 V逆 V正=V逆 反应速率 达到平衡 0 t1 判断可逆反应是否达到化学平衡的直接标志。 二. 化学平衡状态 11 3. 化学平衡状态的判定 (1) v正＝ v 逆≠0 同一物质： V正 (A)= V逆(A) 不同物质：V正 和 V逆 之比等于相应的化学计量系数之比 ═ V正(A) V逆(B) a b 如 aA + bB cC + dD ⇌ 直接判据： (2) 各组分浓度或含量保持不变 c(B)、n(B)、n(B)%、m(B)、m(B)%、V(B) 等 化学平衡状态的判定 以反应 mA(g)+nB (g) pC(g)为例，达到平衡的标志为： (1)A的消耗速率与A的生成速率_____ (2)A的消耗速率与C的____速率之比等于____ (4)A的生成速率与B的____速率之比等于_____ 消耗 m ：n 相等 m ：p 消耗 探究课堂 速率标志（v正= v逆）思维建模：同种物质反向相等，不同物质反向成比例。 （1）单位时间内，消耗1molN2，同时生成1mol N2 （2）单位时间内，消耗3mol H2，同时消耗 2mol NH3 （3）单位时间内，生成1mol N2，同时生成3mol H2 【例1】一定条件下，可逆反应 N2＋3H2 2NH3，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示，试判断下列反应历程中，v正和v逆是否相等,该反应是否达到平衡状态. √ √ × （5）一个N≡N键断裂同时，有三个H－H键形成 （4）1mol N≡N 键断裂的同时有2mol N-H 键断裂 （6）υ正（ N2 ）= 3 υ逆（H2） （7）2υ正（ H2 ）=3υ逆（ NH3 ） × √ × √ 3. 化学平衡状态的判定 间接判据：变量不变 如 n总、P总、气体平均相对分子质量M、气体密度ρ P总 ： 以 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例 若m+n≠p+q 若m+n=p+q n总为变量 n总为恒量 恒温恒容，n气 P气 决定 反应中各物质均为气体 反应中有非气体参与 m总为恒量 m总为变量 ① ② ③ 例3 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 A(？)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是 (1).B的物质的量浓度 (2).混合气体的总物质的量 (3).混合气体的压强 (4).混合气体的密度 (5).混合气体的平均相对分子质量 (6). 混合气体中C和 D的物质的量之比 I.当A为气体时 II.当A为固体时 (1)(2)(3)(5) (1)(4)(5) 例 可逆反应：2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)，在体积不变的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是（      ） ①单位时间内生成 n molO2的同时生成 2n molNO2 ②容器内气体的密度保持不变 ③2V(O2)=V(NO) ④混合气体的颜色保持不变 A．①④ B．②③ C．①②④ D．①②③④ A 三. 化学反应条件的控制 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 改变化学反应速率： 改变温度、反应物或产物的浓度、气体压强、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、反应物或产物的浓度、气体压强 1. 控制化学反应条件的目的 2. 控制化学反应条件的方法 0.1 10 20 30 60 100 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4 压强 NH3含量 温度 【思考】工业上合成氨通常将温度控制在400~500℃，压强控制在10MPa~30MPa，请结合下列图表信息和实际工业生产情况分析原因。 温度较低时，氨的产率较高，但反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本较高，通常选择400~500℃。 压强越大时，氨的产率越高，但压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，采用的压强通常为10~30MPa。 不同温度下，铁触媒对合成氨反应的催化能力 三. 化学反应条件的控制 核心思想 多 省 快 好 限度大、产率高、产物纯度高 反应速率快、效率高 环境友好、原子经济 成本低、设备要求低、能耗小、原料易得 思考与讨论 为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？ （提示：燃料的状态、空气用量、炉膛材料、尾气热能利用等） 教材48页 煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉： 增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分，反应速率更快 通入适当过量的空气： 增大O2浓度煤粉充分燃烧，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 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。 课堂小结 化学平衡状态的标志——“v正＝ v 逆≠0”或“变量不变” 化学平衡状态是在给定条件下一个可逆反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。 化学平衡状态的特征——“逆”“等”“动”“定”“变” $