化学人教版（2019）必修第二册6.2 .3化学反应的速率与限度（共31张ppt）

(共31张PPT)
化学反应速率和限度复习课
第3课时
第二节　化学反应的速率与限度
1.理解化学平衡状态的主要特征，会判断化学反应是否达到平衡。
2.学会列“三段式”进行某物质“转化量”“平衡量”“化学反应速率”的
计算。
判断化学反应的平衡状态、化学反应速率及化学平衡的简单计算。
[学习目标]
[重点难点]
化学反应速率及平衡的相关计算
1.列出一个模型——“三段式”思维模型
“三段式”指的是在方程式下方三行分别写上该物质的起始浓度、变化浓度和反应后该物质的浓度。其中起始浓度＝变化浓度＋反应后浓度。
(1)计算原理：化学反应速率之比＝浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。
(2)计算模式：设A、B两物质的起始浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，反应物A的转化浓度为mx mol·L－1，B的转化浓度为nx mol·L－1，则：
　　　　　　　　　　mA(g)＋　nB(g) pC(g)＋qD(g)
起始浓度/(mol·L－1)　　a　　　　b　　　0　　　0
变化浓度/(mol·L－1)　　mx　　　 nx　　 px　　qx
终态浓度/(mol·L－1)　　a－mx　　b－nx　px　　qx
(3)注意事项：a.起始量、变化量、一段时间后的量三者单位要统一。
b.只有不同物质的变化量之比等于对应物质的化学计量数之比。
2.掌握四个公式——“三段式”应用
练习1
(2022·泰安高一检测)在4 L密闭容器中充入6 mol A气体和5 mol B气体，在一定条件下发生反应3A(g)＋B(g) 2C(g)＋xD(g)，达到平衡时，生成了2 mol C，经测定，D的浓度为0.5 mol·L－1，下列判断正确的是
A.x＝2
B.达到平衡时，在相同温度下容器内混合气体的压强是反应前的85%
C.平衡时A的浓度为1.50 mol·L－1
D.B的转化率为10%
√
0.5 mol·L－1×4 L＝2 mol，则平衡时生成C与D的物质的量相同，结合反应可知x＝2，则根据三段式法分析：
　　　　　　　3A(g)＋B(g) 2C(g)＋2D(g)
开始/mol　　　6　　　5　　　 0　　　0
转化/mol　　　3　　　1　　　 2　　　2
平衡/mol　　　3　　　4　　　 2　　　2
由上述分析可知，x＝2，A项正确；
题给反应是反应前后气体体积不变的反应，即压强始终不变，B项错误；
(2022·山西运城高一检测)一定温度下，物质的量为0.1 mol的X(g)与0.3 mol的Y(g)在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应：X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，5 min达到平衡状态，测得密闭容器中Z的物质的量为0.12 mol，下列说法正确的是
A.5 min内，用X表示的平均反应速率为0.003 mol·L－1·min－ 1
B.达到平衡时，容器内的压强是反应前的0.7倍
C.达到平衡时，2n(Y)＝3n(Z)
D.达到平衡时，增加少量氦气(不参与反应)，反应速率增大
√
练习2
根据选项B分析可知达到平衡时n(Y)＝n(Z)＝0.12 mol，C错误；
反应达到平衡时，增加少量氦气，在恒容下各物质浓度不变，反应速率不变，D错误。
化学平衡状态的判断方法
1.化学平衡状态的判断依据
(1)直接特征，直接判断
①同一物质的正反应速率和逆反应速率相等，即v正＝v逆。
②由反应混合物中各组分的质量、物质的量、浓度、百分含量和体系的温度、颜色等特征不变可直接判断反应达到平衡状态。
(2)间接特征，变量不变
若由m、n、p、ρ、 等物理量来判断可逆反应是否达到平衡，可以归纳为一句话：反应过程中始终保持不变的量，不能作为判断反应是否达到平衡的依据；当变化的量不再变化时，表明反应已达到平衡。可记忆为“变量不变，平衡建立”。
2.综合分析
项目 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) 状态
混合物中各组分的含量 各物质的“量”[物质的量或质量(g)]或各物质的“量”分数(物质的量分数或质量分数)一定 平衡
各气体的体积或体积分数一定 平衡
总压强、总体积、总物质的量一定 不一定平衡
压强 a＋b＝c＋d时，总压强一定(其他条件一定) 不一定平衡
a＋b≠c＋d时，总压强一定(其他条件一定) 平衡
混合气体的平均相对分子质量( ) a＋b＝c＋d时， 一定 不一定平衡
a＋b≠c＋d时， 一定 平衡
密度 密度不变 不一定平衡
练习1
下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是
A.H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)，恒温恒容时，反应体系中气体的颜色保持不变
B.2NO2(g) N2O4(g)，恒温恒容时，反应体系中气体的压强保持不变
C.CaCO3(s) CO2(g)＋CaO(s)，恒温恒容时，反应体系中气体的密度保持
不变
D.N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1
√
H2(g)＋Br2(g) 2HBr(g)，恒温恒容时，反应体系中气体的颜色保持不变，说明溴单质的浓度不再变化，达到了平衡状态，A不符合；
2NO2(g) N2O4(g)是反应前后气体分子数变化的反应，当恒温恒容时，反应体系中气体的压强保持不变，达到了平衡状态，B不符合；
CaCO3(s) CO2(g)＋CaO(s)，恒温恒容时，反应过程中气体质量变化，容积不变，所以密度变化，当气体密度保持不变，说明达到平衡状态，C不符合；
3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3∶1，不能证明正、逆反应速率相等，不一定是平衡状态，D符合。
(2022·天津红桥区高一检测)甲烷消除NO2污染的原理为CH4(g)＋2NO2(g)
N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)。在一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量的CH4和NO2进行上述反应。下列表述能用来判断该反应达到化学平衡状态的是
A.v正(CH4)＝2v逆(NO2)
B.容器中混合气体的平均密度不再变化
C.容器中混合气体的平均摩尔质量不再发生变化
D.单位时间内，消耗1 mol CH4同时生成1 mol CO2
√
练习2
v正(CH4)＝2v逆(NO2)不满足化学计量数关系，说明没有达到平衡状态，故A不符合题意；
该反应前后都是气体，气体总质量、容器容积为定值，则混合气体密度始终不变，因此不能根据混合气体密度判断是否达到平衡状态，故B不符合题意；
该反应为气体体积增大的反应，气体的平均摩尔质量为变量，当容器中混合气体平均摩尔质量不再发生变化时，表明正、逆反应速率相等，达到平衡状态，故C符合题意；
单位时间内，消耗1 mol CH4同时生成1 mol CO2，表示的都是正反应速率，无法判断是否达到平衡状态，故D不符合题意。
1
2
3
自我测试
1.(2022·赣州高一检测)t ℃时，在一个体积为2 L的密闭容器中加入反应物A、B，发生如下反应：A(s)＋2B(g) 3C(g)。反应过程中的部分数据如表所示，下列说法正确的是
4
物质 起始 2 min 4 min 6 min
A 2 mol 1.4 mol
B 6 mol 4.2 mol
C 0 mol 2.7 mol
A.前2 min内，A的反应速率为
0.15 mol·L－1·min－1
B.4 min时，反应已达到平衡
状态
C.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
D.该反应达到平衡后其限度无法改变
√
1
2
3
自我测试
4
物质A的状态是固体，其浓度不变，因此不能用A物质的浓度变化表示该化学反应的反应速率，A错误；
反应进行4 min时B物质的物质的量减少1.8 mol，根据物质反应转化关系可知同时产生C的物质的量为1.8 mol× ＝2.7 mol，反应进行到6 min时C的物质的量仍然是2.7 mol，说明在4 min时该反应已经达到了平衡状态，B正确；
升高温度，无论是放热反应还是吸热反应，化学反应速率都会增大，因此升高温度，正反应速率增大，逆反应速率也增大，C错误；
化学反应限度是在一定条件下保持不变，当外界条件发生改变时，化学反应限度被破坏，就会建立新条件下新的化学反应限度，D错误。
自我测试
1
2
3
4
C.混合气体的密度不随时间变化
D.单位时间内有n mol H—H断裂，同时有n mol O—H生成
2.在一定温度下，向2 L固定容积的密闭容器中通入1 mol CO2、3 mol H2，发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)。能说明该反应已达到平衡状态的是
A.混合气体的平均相对分子质量不变
√
自我测试
1
2
3
4
因反应前后的气体体积不同，混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应已达到平衡，A正确；
二者均表示v正，不能说明反应是否达到平衡，D错误。
3.(2022·济南高一检测)将4 mol A气体和2 mol B气体置于1 L的密闭容器中，混合后发生如下反应：2A(g)＋B(g) 2C(g)，若经2 s后测得C的浓度为1.2 mol·L－1，下列说法正确的是
A.用物质A表示2 s末的反应速率为0.6 mol·L－1·s－1
B.反应后的压强是开始时的0.9倍
C.2 s时物质A的转化率为70%
D.2 s时物质C的产率为20%
自我测试
1
2
3
4
√
自我测试
1
2
3
4
相同条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，反应后气体的总物质的量为2.8 mol＋1.4 mol＋1.2 mol＝5.4 mol，反应前气体的总物质的量为4 mol＋2 mol＝6 mol，反应后的压强是开始时的0.9倍，故B正确；
自我测试
1
2
3
4
假设4 mol A气体和2 mol B气体完全反应，生成C的物质的量应为4 mol,2 s时物质C的物质的量为1.2 mol，则2 s时物质C的产率为30%，故D错误。
自我测试
1
2
3
4.在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应：
A(g)＋2B(g) 3C(g)＋xD(g)，开始时A为4 mol，B为6 mol，C为1 mol；5 min末时测得C的物质的量为4 mol，用D表示的化学反应速率v(D)＝0.2 mol·L－1·
min－1。计算：
(1)5 min末A的物质的量浓度为____________。
4
1.5 mol·L－1
自我测试
1
2
3
4
　　　　　　　　A(g)＋　2B(g) 3C(g)＋xD(g)
起始/mol　　　　4 mol　　6 mol　　1 mol　0
转化/mol　　　　1 mol　　2 mol　　3 mol　2 mol
5 min末/mol　 　3 mol　　4 mol　　4 mol　2 mol
自我测试
1
2
3
(2)前5 min内用B表示的化学反应速率v(B)＝__________________。
4
0.2 mol·L－1·min－1
(3)化学方程式中x值为____。
2
根据同一反应中、同一时间段内，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(B)∶v(D)＝0.2 mol·L－1·min－1∶0.2 mol·L－1·min－1＝2∶x，x＝2。
自我测试
1
2
3
(4)A在5 min时的转化率为______。
4
25%
(5)B在5 min时的物质的量分数为_______。
30.8%
自我测试
1
2
3
(6)5 min时与反应前容器的压强比为________。
4
5 min时与反应前容器的压强比等于其物质的量之比为(3 mol＋4 mol＋4 mol＋2 mol)∶(4 mol＋6 mol＋1 mol)＝13∶11。
13∶11