6.2《化学反应的速率与限度——化学反应的限度》（第2课时）课件(共28张PPT)

(共28张PPT)
第2课时　化学反应的限度
第六章
化学反应与能量
第二节　化学反应的速率和限度
选择性必修一
2st
化工生产中的重要非金属元素
学习目标
1、了解可逆反应。
2、理解化学平衡状态和学会平衡状态的判断。
3、了解控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用。
核心素养
1、变化观念与平衡思想：化学反应有一定限度，是可以调控的。
2、证据推理与模型认知：通过分析推理认识化学平衡的特征。
二、化学反应的限度
17世纪后期，人们发现高炉炼铁所排出的高炉气中含有相当量的CO，作为工业革命发源地的英国有些工程师认为-------这是由于CO和铁矿石的接触时间不长所造成的，于是在英国耗费了大量资金建造了一个高大的炼铁高炉（如图），以增加CO和铁矿石的接触时间。可是后来发现用这个高炉炼铁，所排出的高炉气中CO的含量并没有减少，你知道为什么吗？
反应物没有耗完！
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
炼铁高炉尾气之谜
高温
高温
一、化学反应限度
1、可逆反应
在相同条件下能向正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。
同一条件下
表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“ ”。
一、化学反应限度
典型的可逆反应有
N2+3H2 2NH3
催化剂
高温高压
2SO2+O2 2SO3
催化剂
高温
SO2 +H2O H2SO3
NH3 +H2O NH3 ·H2O
启示: 化学反应是有限度的，有些能进行的较彻底，有些反应是不彻底的，
甚至是可逆的。
一、化学反应限度
N2 + H2 NH3
在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和3mol H2 (合适催化剂)，能发生什么反应？
（1）开始时c(N2) 、c(H2)大， c(NH3) =0
开始阶段有什么特征？
只有正反应，v(逆)=0
一、化学反应限度
瞬间过后有什么特征？
（2）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小 , c(NH3) ≠ 0
N2 + H2 NH3
正逆反应都进行，v (逆) ≠ 0，v (正)> v (逆)
一定时间段内有什么特征？
（3）c(N2) 、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个
特定值。
v (正)= v (逆) ≠ 0
N2 + H2 NH3
一、化学反应限度
由于v(正)= v(逆) ≠0，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化。
从外表上看，反应好象“停止”。
可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。
一、化学反应限度
v
v(正)
v(逆)
v(正)= v(逆)
t1
时间（t）
O
1.化学平衡状态
(1) 0~t1：v(正)>v(逆)
(2) t1以后： v(正)=v(逆)
t1以后反应处于平衡状态!
什么是化学平衡呢？
一、化学反应限度
v
v(正)
v(逆)
v(正)= v(逆)
t1
时间（t）
O
1.化学平衡状态
（1）开始进行时，反应物的浓度最大，生成物浓度为零，
因此正反应速率最大，逆反应速率为零。
（2）随着反应的进行，反应物的浓度逐渐减小，正反应
速率逐渐减小；生成物的浓度逐渐增大，逆反应速
率逐渐增大。
（3）当反应进行到--定程度时，正反应速率与逆反应速
率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，
达到一种表面静止的状态。
在一定条件下，一个可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。
(1)0~t1：v(正) > v(逆)
(2)t1： v(正)=v(逆) ≠0
化学平衡状态
反应正向进行
v
v(正)
v(逆)
v(正)= v(逆)
t1
时间（t）
O
1.化学平衡状态
一、化学反应限度
2、化学平衡特征
条件改变（T、C、P），平衡发生移动
逆：
等：
动：
定：
变：
可逆反应（或可逆过程）
V正 =V逆 ≠ 0
平衡时正逆反应速率相等且不为0，是动态平衡
平衡时，各组分含量不再变化
逆、等、动、定、变
一、化学反应限度
（1）直接标志：
4、达到化学平衡的标志
一、化学反应限度
① 平衡的本质（V(正)=V(逆)）
a. 同一物质，V消=V生(消耗速率等于生成速率)
b. 在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；
c. 在化学方程式两边的不同物质生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。
② 从组分含量来判断
达平衡时各物质的含量（质量分数、物质的量分数、体积分数）及各物质的浓度、质量、物质的量均不再变化。
（2）间接标志：
4、达到化学平衡的标志
一、化学反应限度
①对于反应前后气体体积不等的可逆反应，反应体系总压强和
混合气体的平均摩尔质量不变化。
②对于反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反应，若体系颜
色不再变化，则反应达到平衡状态。
如何理解：V正 =V逆 ≠ 0
Ⅰ 、用同一物质表示： V消耗 =V生成
如：
（3）单位时间内，有2 molNH3生成，同时有2 molNH3反应掉.
（1）单位时间内，有1 molN2反应掉，同时有1 molN2生成.
（2）单位时间内，有3 molH2反应掉，同时有3 molH2生成.
一、化学反应限度
Ⅱ、用不同物质表示：方向相反，速率之比=系数之比
（1）单位时间内，有1 molN2反应掉，同时有2 molNH3消耗.
如：
（2）单位时间内，有2 molNH3生成，同时有3 molH2生成.
①、A的消耗速率与C的 速率之比等于 。
②、B的生成速率与C的 速率之比等于 。
③、A的生成速率与B的 速率之比等于 。
例 反应mA(g)+nB (g) pC(g) ，达到平衡的标志为：
消耗
生成
消耗
m ：p
n ：p
m ：n
一、化学反应限度
5、平衡转化率(α) 及产率
转化率：用平衡时已被转化的某反应物的物质的量与其初始时的物质的量之比来表示
对于反应：mA + nB pC + qD
=
α(A)
参加反应的A的物质的量
A起始的物质的量
X 100%
生成物(C或D)的产率：
一、化学反应限度
二、化学反应条件的控制
在生产和生活中，人们希望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），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），这就需要进行化学反应条件的控制。
二、化学反应条件的控制
合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400~500℃下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10~30MPa。
在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
催化剂
高温、高压
N2 + 3H2 2NH3
二、化学反应条件的控制
为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？
（提示：可以从以下几方面考虑，如燃料的状态、空气用量、炉膛材料、烟道废气中热能的利用，等等。）
【思考与讨论】
提高燃料的燃烧效率实质上是从多方面控制燃烧反应的条件（包括环境）
（1）尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率.关键
是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接触，且空气要
适当过量。
（2）尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提
高热能的利用率。
意义：节约能源、节省资源、减少污染
（煤在气化过程中可以脱硫、除去灰分）
二、化学反应条件的控制
促进
抑制
二、化学反应条件的控制
课堂练习
在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3，以下叙述错误的是（ ）
B
A、开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零
B、随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零
C、随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定
D、随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都
保持恒定
2、可逆反应N2＋3H2　　 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )　
C
　A 3 正 N2 ＝ 正 H2
　B 正 N2 ＝ 逆 NH3
　C 2 正 H2 ＝3 逆 NH3
　D 正 N2 ＝3 逆 H2
二、化学反应条件的控制
课堂练习
A、 单位时间消耗0.1molX， 同时生成0.1mol X
B、 容器内X、Y、Z的浓度之比为1：2：2
C、 容器内各物质的浓度相等
D、 单位时间消耗0.1mol X 同时消耗0.2mol Y
3、一定的温度，向密闭容器中加入1molX气体和2molY气体,发生反应 X(g)+2Y(g) 2Z (g) ，此反应达到平衡状态的标志是( )
A
二、化学反应条件的控制
课堂练习
4、对于反应2SO2+O2 2SO3，下列说法，能表示反应处于化学平衡状态的是（ 　 ）
①V(O2)生成=V(O2)消耗
②SO2、O2、SO3的浓度之比为2∶1∶2
③单位时间内消耗1molO2 ，同时生成2molSO3
④SO2、O2、SO3的浓度不再发生变化。
A
A、①④ B、②③ C、 ②③④ D、 ①③④
二、化学反应条件的控制
课堂练习
A. N2O4不再分解
B. v(N2O4) : v(NO2)=1 : 2
C. 体系的颜色不再改变
D. NO2的浓度与N2O4的浓度之比2 ：1
5、在一定温度下，2NO2（ g )（ 红棕色 ） N2O4 ( g )( 无色 ）的可逆反应中，下列情况属于平衡状态的是（ ）
C
二、化学反应条件的控制
课堂练习
向奋斗在一线的老师致敬
课堂小结
感谢您的观看
选择性必修一
THS