高中化学人教版（2019）必修第二册第六章第二节《化学反应的速率与限度》第三课时课件（25张ppt）

(共25张PPT)
人教版高中化学必修二
第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应速率和限度 第三课时
学习目标
1．掌握可逆反应的定义和表示方法。
2．掌握化学平衡状态建立的过程。
3.掌握化学平衡状态的定义，特征和标志。
重点:化学平衡状态建立的过程，化学平衡状态的定义，特征和标志。
难点：化学平衡状态的标志。
炼铁高炉尾气之谜
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
可逆反应，在一定条件下建立化学平衡。
高炉炼铁原理：
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？
直到19世纪下半叶，法国化学家勒夏特列经过深入的研究，才将这一谜底揭开。
C+O2 CO2
点燃
C+CO2 2CO
高温
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
新知探究
、定义：在同一条件下，既能向正反应方向，又能向逆反应方向进行的反应，叫做可逆反应。
表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“ = ”而用“ ”。
1、可逆反应
注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物,反应会达到一定的限度。
三、化学反应的限度
例1、对于可逆反应2SO2+O2 2SO3，在混合气体中充入一定量的18O2足够长时间后，18O原子（ ）
A、只存在于O2中
B、只存在于O2和SO3中
C、只存在于SO2和O2中
D、存在于SO2、O2和SO3
D
【思考】可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度是什么？
在恒温恒容的条件下，往容器中充入1 mol N2和3 mol H2，发生反应：
N2 + 3H2 2NH3
⑤根据上述分析画出N2和H2反应过程中， v正 、v逆 随时间变化的关
系图。
①当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度哪个大？
②当反应刚开始时，正反应和逆反应哪个反应速率大？
③ 随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化？
④ 随着反应的进行，v(正)、 v(逆)怎样变化？
思考：当一个可逆反应达到平衡时，各物质的浓度保持不变，这时反应停止了吗？
v(正)
v(逆)
t1
反应速率
时间（t）
0
=
v(正)
v(逆)
动态平衡
≠0
2．化学平衡状态的建立过程
t1
浓度
时间（t）
0
c(H2)
c(N2)
c(NH3)
t1
c(H2)
c(N2)
c(NH3)
表面静止的状态
3、化学平衡状态：
．定义：化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，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。
前提条件：可逆反应
实质：正反应速率=逆反应速率
标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变
强调三点
②．化学平衡状态的特征
(3)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）
(5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡
(2)等：正反应速率=逆反应速率≠0
(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定
(1)逆：可逆反应
意义：可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即反应限度
．可逆反应达到化学平衡状态的标志
（1）直接标志：
a.正反应速率等于逆反应速率
可为同一物质，也可为不同物质(其比值不一定为1)
b.各组分的量不随时间改变而改变
浓度或含量
(物质的量分数、质量分数、体积分数)
注意：用同一种物质来表示反应速率时，当反应达到化学平衡状态时，该物质的生成速率与消耗速率相等，即单位时间内生成与消耗某物质的物质的量相等。
例2、对于反应 2SO2 + O2 2SO3 ，达到化学平衡状态时，
试推断
a.单位时间内有2 mol SO2消耗，同时有2 mol SO2 ；
b.单位时间内有2 mol SO3生成，同时有 SO3消耗；
2 mol
生成
催化剂
△
例3、一定条件下，可逆反应
同一物质
② 单位时间内，有2 mol NH3生成，同时有__________消耗
③ 单位时间内，有1 mol H2生成，同时有__________消耗
1 mol H2
① 单位时间内，有1 mol N2反应掉，同时有_______生成
不同物质
① 单位时间内，有1 mol N2反应掉，同时有__________生成，___________反应掉。
3 mol H2
2 mol NH3
例4.在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y
气体，发生如下反应：X(g)＋ 2Y(g) 2 Z(g)，不能作为
反应达到化学平衡状态标志的是( )
A.单位时间内生成和消耗的X的物质的量相等
B.容器内各物质的浓度不随时间变化
C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2
D.单位时间消耗0.1 mol X的同时消耗0.2 mol Z
C
反应物和生成物的浓度都不再改变（注意不是相等）
【小结】对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前后（反应过程中）是否发生变化，若是,则可以作为依据；否则，不行。
（2）间接标志：
a.各物质的物质的量不随时间改变而改变
b.体系的压强不随时间改变而改变
c.气体的颜色不随时间改变而改变
d.气体的密度或平均相对分子质量不随时间改变而改变
如：对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应来说，如：2SO2+O2 2SO3
可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。
对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应，如：
H2+I2(g) 2HI
不能用气体的总压、总体积、总物质的量不变来作为判断反应是否达到平衡的标志，因为在此反应过程中，气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。
【例5】 下列说法中可以充分说明反应:
P(气)+Q(气) R(气)+S(气) , 在恒温下已达平衡状态 的是（　　　）
A. 反应容器内压强不随时间变化
B. P和S的生成速率相等
C. 反应容器内P、Q、R、S四者共存
D. 反应容器内总物质的量不随时间而变化
B
①混合气体的颜色不再改变
②混合气体的平均相对分子质量不变
③混合气体的密度不变
④混合气体的压强不变
⑤单位时间内消耗2nmolNO2的同时生成2nmolO2
⑥O2气体的物质的量浓度不变
例6．在固定体积的的密闭容器中发生反应：
2NO2 2NO + O2
该反应达到平衡的标志是：　　　　　　　　　　　
① ② ④ ⑥
例7．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(固)+3B(气) 2C(气)+D(气)
已达平衡状态的是 ( )
A. 混合气体的压强
B. 混合气体的密度
C. B的物质的量浓度
D. 气体的总物质的量
B C
例8．下列说法可以证明反应 N2+3H2 2NH3
已达平衡状态的是( )
A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂
C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键形成
AC
例9．在一定温度下,下列叙述不是可逆反应
A(气)+3B(气) 2C(气)+2D(固)达到平衡的标志的是
①C的生成 速率与C的分解速率相等
②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB
③A、B、C的浓度不再变化
④A、B、C的分压强不再变化
⑤混合气体的总压强不再变化
⑥混合气体的物质的量不再变化
⑦单位时间内消耗amolA,同时生成 3amolB
⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2
②⑧
四、化学反应条件的控制
1.化学反应条件控制的目的
2. 考虑因素：化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
3．“提高煤的燃烧效率”的研究
(1)燃料燃烧的条件
①燃料与空气或氧气接触；
②温度达到燃料的着火点。
(2)影响煤燃烧效率的条件
粉末状（接触面积足够大）
燃料状态：
空气用量：
足够的空气（适当的量）
注意： 空气的通入量要适当，否则过量的空气会带走部分热量，同样会造成浪费。
炉膛材料：
烟道废气中的热能：
保温隔热材料（防止热量散失）
循环利用
(3)提高燃料燃烧效率的措施
①尽可能使燃料完全燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能充分接触，且空气要过量。
②尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高
能源利用率。
(1)速率:
ν正= ν逆
①同一物质: ν生成(A) = ν消耗(A）)
直接标志
(2) 各组分的浓度保持不变
间接标志
——各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。
②不同物质v正(A):v逆(B)=化学计量数之比
——压强、物质的量、混合气体的r 、体系的密度等
（根据具体情况分析）
判断标志
定义
特征
逆、动、等、定、变
化学平衡状态
可逆反应
化学反应的限度
化学平衡状态的建立过程
在同一条件下，既能向正反应方向，又能向逆反应方向进行的反应。
指在一定条件下的可逆反应里，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。
课堂小结