化学人教版（2019）必修第二册6.2.2化学反应限度（共25张ppt）

(共25张PPT)
第六章
新人教版 化学 必修第二册
第二节 化学反应的速率与限度
课时2 化学反应的限度
情景引入——炼铁高炉尾气之谜
阅读：P48 科学史话，从这一材料中，你得到什么启示？
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。
化学反应的限度
比较两个反应方程式对应表中数据，你能发现什么？
n(H2)/mol 2 2 2 2 2
n(O2)/mol 0.5 1 5 10 100
反应结束后H2物质的量 1 0 0 0 0
表1：反应 O2 + 2 H2 === 2 H2O中，
点燃
n(H2)/mol 3 3 3 3 3
n(N2)/mol 0.5 1 5 10 100
反应结束后H2物质的量 1.8 0.4 0.24 0.15 0.08
表2：反应 N2 + 3 H2========= 2 NH3中，
催化剂
高温高压
化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。
【思考】
什么样的反应在给定条件下的进程有一定的限度？
一、可逆反应
【思考】　　　　　　　　　和　　　　　　　　　 互为可逆反应吗？
在同一条件下，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。
例：
不是可逆反应，反应条件不相同。
1、什么是可逆反应？
2、学习过的可逆反应有那些？
二、可逆反应的特点
1、双向性
在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行。
可逆反应不能完全进行，反应物不能完全被消耗，反应物转化率小于100%。
注：
2、不完全性
【思考】对于可逆反应　　　　　　　　 向反应容器中充入 N2 和 H2 ，可生成 NH3 ；
　　　　若向反应容器中充入 NH3 ，______ 得到 N2 （“能”或“不能”） 。
能
【思考】对于可逆反应　　　　　　　　， 向反应容器中充入1 mol N2 和 3 mol H2 ，
　　　　充分反应后，
　　　　①反应容器中 ____ N2 剩余（“有”或“无”）；
　　　　②最终可得到 ____________ mol NH3 。
小于 2
有
三、化学平衡状态的建立
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： ， 各物质的浓度随反应的时间变化如下表所示：
【思考】
1. 反应刚开始时，浓度、速率有什么特点？
2. 反应过程中，浓度、速率有什么特点？
3. 反应开始一段时间后，浓度、速率有什么特点？
三、化学平衡状态的建立
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： ， 各物质的浓度随反应的时间变化如下表所示：
反应开始时 反应进行时 反应50min后 宏观 物料角度 c(反应物) ____ 0 c(反应物) ______ c(反应物)______ c(生成物) ____ 0 c(生成物) ______ c(生成物)______ 微观 速率角度 v正 ____ 0 v正 ______ v正 ______
v逆 ____ 0 v逆 ______ v逆 ______ >
=
>
=
减小
增大
减小
增大
不变
不变
不变
不变
【思考4】用图像描述 v正 和 v逆 变化规律 ？
三、化学平衡状态的建立
时间
速率
O
正反应
逆反应
O
时间
浓度
生成物
反应物
平衡时：C反、C生不再变化， 达到了平衡状态，v正=v逆≠0
反应开始时：C反最大, v正最大;
反应进行过程中：C反↓, v正↓;
C生=0 ， v逆=0
C生↑ v逆↑
四、化学平衡状态
（1）定义:
在一定条件下的可逆反应中，当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达到一种表面静止的状态，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。
（2）对化学平衡状态的理解:
前提（适用范围）：
内在本质：
外在标志：
可逆反应
v(正)= v(逆) ≠0
反应混合物中各组分的浓度保持不变
四、化学平衡状态
(3) 化学平衡状态的特征
逆
定
动
等
变
化学平衡状态研究的对象是可逆反应
达到化学平衡状态后，各组分浓度不再改变，不随时间变化而变化
达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等
化学平衡是一种表面静止状态，反应并未停止，是一种动态平衡
外界条件改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡
课堂检测
内容内容内容
A
【例1】 下列关于化学反应限度的说法，正确的是(　　)
A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零
C．平衡状态时，各物质的浓度保持相等
D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
四、化学平衡状态
(4) 常用于判断反应达到平衡的依据
达到平衡的标志：
（一定条件下）
v正=v逆
浓度不再改变
以xA + yB zC为例：
VA耗 = VA生
VA耗 : VC耗 = x : z
VB生 : VC生 = y : z
VA耗 : VB生 = x : y
能说明V正=V逆的标志：
①如何理解 v(正)＝v(逆)？
四、化学平衡状态
v(正)＝v(逆)
核心：1、有正有逆的描述；2、转化为同一物质速率相等
【例】一定条件下，对于可逆反应N2＋3H2 2NH3，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：下列能表示反应达到化学平衡状态的是
（1）单位时间内，有1mol N2消耗，同时有1mol N2生成
（2）单位时间内，有3mol H2消耗，同时有2mol NH3生成
（3）单位时间内，有1mol N2消耗，同时有3mol H2消耗
（4）1mol N三N 键断裂的同时有2mol N-H 键断裂
（5）2v正（N2）=v逆（NH3）
(1) (5)
有正有逆
符合比例
①反应物与生成物浓度不再改变：各物质的物质的量、百分含量、体积分数等保持恒定;
变量不再改变
②方程式左右两边气体系数之和不同的反应,压强、气体密度、气体的总物质的量、气体平均分子质量、容器压强（恒容条件）、容器体积（恒压条件）不变。
③有色物质参加或生成的反应,颜色不再变时，或绝热容器中的温度不再
改变。
四、化学平衡状态
②如何理解浓度不再改变
四、化学平衡状态
核心：一个量随反应一直变，突然不变
【例】一定条件下，对于可逆反应N2＋3H2 2NH3，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示，下列能表示反应达到化学平衡状态的是
（1）容器内氮气的物质的量不再改变
（2）容器内颜色不再改变
（3）固定容器恒容条件下，容器内压强不再改变
（4）固定容器恒容条件下，容器内气体密度不再改变
（5）恒容或恒压条件，容器内平均相对分子质量不再改变
变量不变 即平衡
(1) (3) (5)
课堂检测
【例2】以3H2+N2 2NH3为列分析,判断下列情形是否达到平衡状态
(1) 若有1molN2消耗，则有1molN2生成。
(2) 若有1molN2消耗，则有3molH2生成。
(3) 若有1molN2消耗，则有2molNH3生成。
(4) 若有1molN≡N键断裂，则有6molN﹣H键断裂。
(5) 若有1molN≡N键断裂，则有6molN﹣H键生成。
(6) 若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变。
(7) 反应体系中平均相对分子质量一定。
(8) 若体系的体积一定，气体的密度一定。
(9) 若体系的体积一定，气体的压强一定。
是
否
是
是
是
是
否
是
否
四、化学平衡状态
【例3】下列说法中可以证明2HI(g) H2(g)+I2(g)（紫色）
已达到平衡状态的是___________。
① 单位时间内生成 n mol H2 的同时生成 n mol HI
② 一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂
③ 反应速率 v(H2) = v(I2) 时
④ c(HI):c(H2):c(I2) = 2:1:1时
⑤ 温度和体积一定，容器内压强不再变化时
⑥ 温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化时
⑦ 条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时
⑧ 温度和压强一定，混合气体的密度不再变化时
② ⑥
课堂检测
【例4】下列各关系中能说明可逆反应：N2 + 3H2 2NH3 ,已达平衡状态的是 ( )
A. 3υ正（ N2 ）=υ正（H2） B.υ正（ N2 ）=υ逆（ NH3 ）
C. 2υ正（ H2 ）=3υ逆（ NH3 ） D. υ正（ N2 ）= 3 υ逆（H2）

【例5】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，不能表明反应N2O4(g，无色) 2NO2(g)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. 混合气体的平均相对分子量 D. 气体的总物质的量

C
C
四、化学平衡状态
达到平衡的标志：
v正=v逆
浓度不再改变
变量不再改变
压强、密度、平均相对分子质量、总物质的量、体积 ，另外还有温度、颜色等
（一定条件下）
v正=v逆
同种物质
不同种物质
速率反向且与系数成比例
化学平衡状态的判断——小结
五、化学反应的限度
化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度，即该反应的限度。
② 同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即：
改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。
① 化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。
六、化学反应条件的控制
1. 控制化学反应条件的目的
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
2. 控制化学反应条件的方法
改变化学反应速率：
改变温度、溶液的浓度、气体压强（或浓度）、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、溶液浓度、气体压强（或浓度）等
六、化学反应条件的控制
1 、从化学反应速率考虑——化学反应条件的控制
内因 外因
影响方式
反应物浓度
反应温度
催化剂
固体表面积
浓度越大
速率越快
温度越高
速率越快
通常加快速率
表面积越大
速率越快
气体压强
压强越大(压缩体积)
速率越快
物质本身的性质
1.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
2.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
3.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。
六、化学反应条件的控制
2、从化学反应限度的角度理解化学反应条件的控制
阅读课本P48，从速率和平衡的角度分析，
为什么工业上通常采用400-500℃，10-30Mpa条件合成氨气？
△H<0
温度过高，反应速率更快，但对于放热反应，升温平衡会向逆反应方向反应，产率下降；温度较低，反应过慢。
压强过高，反应速率更快，且加压反应向气体系数更小的正反应方向进行，产率增加，但仪器成本增加；压强较低时，反应速率以及平衡产率下降。
采用条件
温度400~500℃
压强10~30 Mpa
使用催化剂
综合考虑
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。
课堂检测
内容内容内容
【例6】下列措施可以提高燃料燃烧效率的是 (填序号)。
①提高燃料的着火点　
②降低燃料的着火点
③将固体燃料粉碎　
④将液体燃料雾化处理
⑤将煤进行气化处理　
⑥通入适当过量的空气
③ ④ ⑤ ⑥
THANKS
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