(共27张PPT)
2
化学反应的限度
1.可逆反应
从右向左进行
根据课本 P43 图 226 所示,SO2 和 O2 反应生成 SO3 的反应
方程式表示为____________________,在反应体系中存在的分
子有________________。
SO2、O2、SO3
可逆反应:在_____条件下同时向___________________进
行的反应。
相同
正、反两个方向
从左向右进行
在可逆反应的化学方程式中,用“_____”代替“_____”。
通常把_________________的反应叫正反应,把______________
的反应叫逆反应。试写出常见的可逆反应方程式:
===
2SO2+O2
2SO3
_____________________、__________________________、
________________________ 等。由此可知,判断是否是可逆
反应必须在_________下,能同时向___和____两个方向进行。
2SO2+O2
2SO3
NH3+H2O
NH3·H2O
高温、高压
催化剂
2NH3
N2+3H2
相同条件
正
反
在反应 2SO2+O2
2SO3 的反应过程中,反应物浓度
__________,正反应速率____________,生成物浓度不断_____,
逆反应速率不断______。最终在时间 t 时反应物浓度不再_____,
生成物浓度不再_____。正反应速率和逆反应速率_____。
不断减小
不断减小
增大
增大
减小
增大
相等
上述反应中,正反应速率和逆反应速率相等时反应是否停
止?
答案:反应没有停止。因为正反应速率和逆反应速率相等
时,SO2 和 O2 继续转化为 SO3,同时 SO3 继续转化为 SO2 和 O2,
即正反应和逆反应还在进行,因此反应并没有停止。
2.化学平衡
在一定条件下_____反应进行到一定程度时,反应物和生成
物的浓度不再发生_____,正反应速率和逆反应速率_____,反
应混合物中各组分的质量分数保持不变的状态称为化学平衡状
态,简称化学平衡。当可逆反应达到化学平衡时,无论是正反
应还是逆反应,都在继续进行着,因而化学平衡是一种______
平衡。
可逆
变化
相等
动态
3.化学平衡的移动
(1)实验:教材 P44“观察·思考”的实验中,对于“2NO2
N2O4”的反应体系,可观察到浸入冷水中的烧瓶里的气体
混合物颜色_____,这是因为温度降低后原平衡被破坏,在新的
条件下达到__________,导致二氧化氮浓度_____,四氧化二氮
浓度______;浸入热水中的烧瓶里的气体混合物颜色______,
这是因为温度升高后,原平衡被破坏,在新的条件下达到_____
______,导致二氧化氮浓度______,四氧化二氮浓度_____,可
见化学平衡是在一定条件下建立的,同一可逆反应条件不同平
衡状态不同,即条件改变,原平衡被破坏,化学平衡发生移动。
变浅
平衡状态
减小
增加
变深
状态
平衡
增加
减小
(2)化学平衡移动:化学平衡只有在一定的条件下才能保持
平衡。如果一个可逆反应达到平衡状态以后,反应条件(如_____
___________等)改变了,平衡混合物里各组成物的质量分数也
就随之改变而达到新的平衡状态,这叫化学平衡的移动。
平衡状态——不平衡状态——新平衡状态
v(正)=v(逆)——v(正)≠v(逆)——v′(正)=v′(逆)
压强、温度
浓度、
1.可逆反应的特点
(1)可逆性
可逆反应是正反应和逆反应的对立统一体。正反应和逆反
”
应的反应方向相反,在可逆反应的化学方程式中,用“
代替“===”。
反的反应不是可逆反应,如2H2+O2=====2H2O和
2H2O=====2H2↑+O2↑不是可逆反应。
(2)同条件
正、逆反应发生的条件相同。在不同条件下发生的方向相
点燃
电解
(3)同时性
正反应和逆反应是两个完全相反的不同的化学反应,但它
们同时存在,不可分离。
(4)能量类型的转化互逆
如果正反应是放热(或吸热)反应,则逆反应就是吸热(或放
热)反应,且吸收和放出的热量相等。
(5)普遍性
大部分化学反应都是可逆反应,只不过有的逆反应较弱,
有的逆反应较强。
2.化学平衡
(1)化学平衡
在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,反应物和生成
物的浓度不再随时间的延长而发生变化,正反应速率和逆反应
速率相等,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。
(2)化学平衡状态的特征
化学平衡的特征可概括为:逆、等、动、定、变。
逆:化学平衡研究的对象是可逆反应;
等:v(正)=v(逆)≠0,这是可逆反应达到平衡状态的重要
标志;
动:化学平衡达到平衡状态时,反应并没有停止,实际上
正反应和逆反应始终在进行,且正反应速率等于逆反应速率,
所以化学平衡是一种动态平衡;
定:外界条件一定,各组成的百分含量(即物质的量、物质
的量浓度、质量分数)不再改变,这是判断体系是否处于平衡状
态的重要依据;
变:外界条件改变,平衡被破坏,平衡会发生移动而建立
新的平衡。
化学平衡只有在一定的条件下才能保持平衡。如果一个可
逆反应达到平衡状态以后,反应条件(如浓度、压强、温度等)
改变了,平衡混合物里各成分的质量分数也就随之改变而达到
新的平衡状态,因而化学平衡是动态平衡。
3.化学平衡的移动及影响因素
(1)化学平衡的移动的含义
一个处于平衡状态的可逆反应,如果改变影响平衡的条
件,原来的化学平衡将被破坏,并在新的条件下建立新的化学
平衡,像这样,可逆反应从一个化学平衡状态到另一个化学平
衡状态,叫做化学平衡的移动。
条件 条件改变对化学平衡的影响
浓度 在其他条件不变时,增大反应物(或减小生成物)浓度,平衡向正反应方向移动
温度 在其他条件不变时,升高(或降低)温度,平衡向吸热(或放热)方向移动
催化剂 对化学平衡移动无影响
(2)填写下表,总结影响化学平衡的因素
(3)正、逆反应速率的变化与化学平衡移动的关系
化学平衡的实质是 v(正)=v(逆),化学平衡移动的实质是
v(正)=v(逆)→v(正)≠v(逆)→v′(正)=v′(逆)。
条件变化后的 v(正)与 v(逆)的关系 化学平衡移
动的方向
v(正)=v(逆)→v(正)>v(逆)→v′(正)=v′(逆) 正反应方向
v(正)=v(逆)→v(正)<v(逆)→v′(正)=v′(逆) 逆反应方向
v(正)=v(逆)→v(正)=v(逆)→v′(正)=v′(逆)或
v(正)=v(逆)→v′(正)=v′(逆)→v′(正)=
v′(逆) 不移动
由此可知,化学平衡的移动与正、逆反应速率的变化有着
必然的联系,具体情况如下表:
例1.在已达到平衡的可逆反应 2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)中,充入由 18O 组成的氧气一段时间后,18O 存在于下
列物质中的(
)。
D
A.多余的氧气中
C.氧气和二氧化硫中
B.生成的三氧化硫中
D. 二氧化硫、氧气和三氧化硫中
解析:化学平衡是动态平衡,18O2的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3,同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2,使SO2、O2中也含有18O,因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
可逆反应是既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进
行,反应物和产物中的同一元素的原子可以进行互相转化。可
逆反应不能进行到底,有一定的限度,一段时间后都会达到化
学平衡。
例2.(2011 广东揭阳检测)一定温度下在容积恒定的密闭容
器中,进行如下可逆反应:A(s)+2B(g)
C(g)+D(g),下列
叙述能表明该反应已达到平衡状态的是(
)。
A
①混合气体的密度不再变化时
②容器内气体的压强不再
变化时
③混合气体的总物质的量不再变化时
④B 物质的量
浓度不再变化时
⑤当 v正(C)=v逆(D)时 ⑥当 v正(B)=2v逆(C)
A.①④⑤⑥ B.②③⑥
C.②④⑤⑥ D.只有④
解析:①由于A 是固体,混合气体的密度不再发生变化,
说明混合气体总质量保持不变,反应达到化学平衡;②由于该
可逆反应反应前后气体分子总数保持不变,压强不变无法判断
反应是否处于化学平衡;③同②,也无法判断;④可以判断该
反应处于化学平衡态;⑤、⑥v正=v逆表明该可逆反应达到化学
平衡态。
例3.对于反应 A(g)+3B(g)
2C(g)+D(g)(正反应放热);
有如右图所示的变化,请分析引起平衡移动的因素可能是什
么?并说明理由。
解析:由于 v(正)、v(逆)均有不同
程度的增大,引起平衡移动的因素可能
是 a.升高温度;b.增大压强。根据反
应方程式,正反应是体积减小的放热反
应,则升高温度平衡向逆反应方向移动,与图示相符;增大压
强平衡向正反应方向移动,与图示不相符。故此题中引起平衡
移动的因素是升高温度。
答案:引起平衡移动的因素是升高温度。正反应是体积减
小的放热反应,则升高温度平衡向逆反应方向移动。
例4.一定条件下,向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2
和1 mol O2,发生下列反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)达
到平衡后改变下述条件,SO3 气体平衡浓度不改变的是( )。
A.保持温度和容器体积不变,充入 1 mol SO2(g)
B.保持温度和容器内压强不变,充入 1 mol SO3(g)
C.保持温度和容器内压强不变,充入 1 mol O2(g)
D.保持温度和容器内压强不变,充入 1 mol Ar(g)
答案:B
解析:A项体积不变,充入 SO2即增加反应物浓度,平衡向右移动,SO3的浓度增大;B项压强不变,充入 SO3时,虽然平衡向左移动,但由于开始加入的SO2与O2的物质的量之比为2∶1,达新平衡时,其平衡状态与原平衡相同,所以SO3的浓度也与原来相等;C项压强不变,充入 O2时,一方面平衡向右移动SO3的量增加,另一方面气体体积增大使物质的浓度减小,我们可以用极限法来思考,当加入无限多的O2时,SO3的浓度应趋于零,即SO3的浓度应是逐渐减小的;D项压强不变,充入 Ar气,相当于扩大容器体积,平衡向左移动,SO3的量减少,SO3的浓度也减少。
1.在一定温度不同压强(p1<p2)下,可逆反应 2X(g)
2Y(g)
+Z(g)中,生成物Z在反应混合物中的体积分数(φ)与反应时间(t)
的关系有以下图示,正确的是(
)。
B
2.(2011 广东梅州检测,双选)已知N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g),现向一密闭容器中充入 1 mol N2 和 3 mol H2,在高温、
高压和催化剂存在条件下发生反应。下列有关说法正确的是
(
)。
AD
A.在反应开始后的任何时刻,3v(N2)=v(H2)
B.达到化学平衡状态时,正反应和逆反应的速率都为 0
C.达到化学平衡状态时,容器中 N2、H2 和 NH3 的物质的
量之比为 1∶3∶2
D.达到化学平衡状态时,N2、H2 和 NH3 的物质的量浓度
不再变化
B
A.2A+3B
C.3A+B
2C
2C
B.A+3B
D.A+B
2C
C
解析:反应速率快慢的比较,需要将所给的量化成同一单
位比较。若用不同物质表示的反应速率,则可用它们的化学计
pC+qD,
量数进行转化后再比较。如,对于反应mA+nB
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。
3.在密闭容器中进行可逆反应,A与B反应生成C,其反应速率分别用v(A)、v(B)、v(C)(mol·L-1·s-1)表示,且v(A)、v(B)、v(C)之间有以下关系:v(B)=3v(A),3v(C)=2v(B)。则此反应可表示为( )。
内容特点
在学生认识了化学反应中的物质变化和能量变化的实质
后,引入化学反应进行的快慢和限度,使学生从化学反应快慢
和限度这一全新的视角,继续认识化学反应。化学反应的快慢
和限度是认识化学反应的一个必不可少的维度,是解决“如何
更好地利用化学反应”这一问题的重要依据。
化学反应速率和化学平衡分别属于化学动力学和化学热力
学的范畴,但本节的目的是让学生认识化学反应有快慢之分,
建立化学平衡的观点,知道化学平衡状态是相对的,可以随外
界条件的改变而改变。影响化学反应速率的因素和化学平衡的
建立是本节重点。另外,本节通过探究活动使学生在获得化学
知识的同时发展能力,体会化学理论学习对生产实践的重要指
导作用。本节的知识框架为:
教学指要
化学反应的快慢和限度是认识化学反应的两个视角。研究
化学反应的速率和限度对于优化化工生产工艺具有重要的指导
意义。教师在进行本节内容教学时可以以工业制硫酸生产条件
的优化为背景展开,使学生认识到理论学习的重要性。
在探究化学反应的快慢时可利用“活动·探究”通过分析
——讨论——设计——实验的程序完成探究任务。要充分注意
引导学生进行组内讨论和组间讨论。
在引入“化学反应的限度”时可组织学生就“是不是所有
的化学反应都进行得很完全?举例说明。”这一问题展开讨论,
从而引入可逆反应、化学平衡的概念。本部分教学的关键是帮
助学生建立化学平衡的观点,让学生对“化学平衡状态”有更
深刻的理解,要求学生掌握化学平衡状态的标志,即“动”——
动态平衡,“定”——各组分含量固定,“等”——正、逆反
应速率相等,并会判断一个反应是否处于化学平衡状态。
化学反应的快慢和限度是认识化学反应的两个重要角度,
它们属于不同的研究领域,关注的问题也不相同,不要将两者
混淆。