6.2.2化学反应的限度 课件.pptx

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吴 彦
化学反应的限度
第六章 化学反应与能量
第2节 化学反应的速率与限度
回顾复习
某温度下，在一容积为2L的密闭容器中，加入1mol N2和3mol H2，发生反应∶N2＋3H2 2NH3，在2s末时，测得容器中含有0.4mol NH3，求该反应的化学反应速率。
v（A）：v（B）：v（C）：v（D）=m：n：p：g
N2 ＋ 3H2 2NH3
起始量（mol）
1
3
变化量（mol）
2s末时量（mol）
0
0.4
0.4
0.6
0.2
0.8
2.4
v（N2）===0.05mol/(L·s)
v（H2）===0.15mol/(L·s)
v（NH3）===0.1mol/(L·s)
回顾复习
某温度下，在一容积为2L的密闭容器中，加入1mol N2和3mol H2，发生反应∶N2＋3H2 2NH3，在2s末时，测得容器中含有0.4mol NH3，求该反应的化学反应速率。
v（A）：v（B）：v（C）：v（D）=m：n：p：g
N2 ＋ 3H2 2NH3
起始量（mol）
1
3
变化量（mol）
2s末时量（mol）
0
0.4
0.4
0.6
0.2
0.8
2.4
v（N2）===0.05mol/(L·s)
v（H2）===0.15mol/(L·s)
v（NH3）===0.1mol/(L·s)
思考并解释与化学反应速率影响因素有关的问题。
1.室内着火时，消防员救火一般不会贸然开门，否则会造成火势突然变大甚至在通风口产生巨大火球。
2.面粉工厂严禁烟火。
3.铁在空气中和在纯氧气中反应的剧烈程度明显不同。
4.一小块白磷露置于空气中，一段时间后会突然燃烧。
5.在实验室做化学实验时，通常把一些固体物质溶于水配成溶液再使其进行化学反应。
6.把食物存放在冰箱里。
7.氢气能在氯气里安静地燃烧，强光照射氢气与氯气的混合气体会发生爆炸。
反应物浓度
温度
反应物浓度
温度
光照、电磁波等可以加快某些反应反应速率
温度
接触面积
回顾复习
一、推理分析可逆反应的特点
合成氨工业的出现改变了人类社会的发展进程，究竟在什么样的条件下合成氨最适宜呢？
可逆反应的定义？
回顾金属钠与足量水反应后现象、氯气与足量水反应后现象。
N2＋3H2 2NH3
高温、高压
催化剂
一、推理分析可逆反应的特点
2SO2（g）＋18O2（g） 2SO3（g）
反应起始状态
反应进行足够长时间后
18O2
S16O2
S18O2
18O16O
S16O18O
1.可逆反应：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应。
2.特点：可逆反应在一定条件下不能进行到底，只能进行到一定程度，反应有一定限度，即达到化学平衡状态，此时各物质的量都大于零。
3.在可逆反应的化学方程式中，用“ ”代替“=”。
二、理解剖析化学平衡状态的特征
在其他条件一定的情况下，反应物浓度越大，反应的速率越大，上述二氧化硫与氧气的可逆反应是如何从开始到达平衡状态的呢？让我们进行数据分析。
在体积为1L 固定容积的密闭容器里，500℃、101 KPa的条件下，加入1mol SO2和0.5mol O2以及合适的催化剂，经过足够长的时间，所得各个物质的物质的量浓度如下表所示，请尝试用描点连线法在坐标纸上绘制c（SO2）-t、c（O2）-t、c（SO3）-t的曲线图。
时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70
SO2(mol/L) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1
O2(mol/L) 0.5 0.35 0.25 0.175 0.1 0.05 0.05 0.05
SO3(mol/L) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9
二、理解剖析化学平衡状态的特征
时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70
SO2(mol/L) 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1
O2(mol/L) 0.5 0.35 0.25 0.175 0.1 0.05 0.05 0.05
SO3(mol/L) 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9
c（mol/L）
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
10
20
30
40
50
60
70
80
t（min）
SO3
O2
SO2
SO2
O2
SO3
①可逆反应达平衡时，反应物和生成物的浓度不再随时间而改变。
二、理解剖析化学平衡状态的特征
能否结合浓度对化学反应速率的影响（忽略其他因素），绘制出一定条件下，二氧化硫的催化氧化反应中正反应速率和逆反应速率（用同一物质的消耗或生成速率表示）随时间变化的曲线
1.反应开始时，v正、v逆为何值？
2.随反应的进行，反应物和生成物的浓度如何改变？速率如何变化？
3.v正逐渐减小、v逆逐渐增大将导致二者出现什么样的结果？
4.在v正=v逆后，v正会继续减小吗？v逆会继续增大吗？反应物和生成物的浓度呢？
te
v（逆）
v（正）
v
t
O
v（正）
v（逆）
②可逆反应达平衡时 v正 =v逆，反应物和生成物的浓度不再随时间而改变。
三、确立生产条件优化选择的基本思路
如何选择反应条件来调控合成氨反应
1.目的：促进有利的化学反应（提高反应速率，提高反应物转化率即原料的利用率，提高能量利用率），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）。
2.方法：通过改变反应条件而改变化学反应速率或可逆反应进行的程度。
N2＋3H2 2NH3
三、确立生产条件优化选择的基本思路
分组进行合作研讨学习，研讨的内容和问题如下。
研讨的内容 研讨的问题
1.增大压强既可以提高反应速率又可提高平衡时氨的含量，合成氨工业中压强是否越大越好 压强如何确定
2.降温有利于平衡时生成更多的氨，生产中温度是否越低越好 温度如何选择
3.催化剂不会增加平衡时氨的含量，合成氨工业中有无必要使用催化剂，为什么 是否需要使用催化剂
4.增大物质浓度可以增加反应速率，反应物浓度与生成物浓度是否都越大越好？ 浓度如何确定？
从合成氨的原理入手，从速率和平衡两个角度预测合成氨的适宜条件；
结合生产实际，如材料的强度和设备的制造要求、工业生产中的效益问题、催化剂的活性等。
三、确立生产条件优化选择的基本思路
如何选择反应条件来调控合成氨反应
N2＋3H2 2NH3
合成氨反应 正反应为放热反应 目的 条件 选择 使NH3生成得快 (从反应速率分析) 使NH3生成得多
(从化学平衡分析)
压强 高压 高压
温度 高温 低温
催化剂 使用催化剂 无影响
浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度
减小生成物浓度
高温、高压
催化剂
合成氨选择的温度约为 400—500℃，采用的压强通常为10—30 MPa。
四、总结归纳，收获感悟，知识系统化
化学反应的限度
一、可逆反应与化学平衡状态
化学反应
是否进行完全
不可逆反应
可逆反应
一定条件下
化学平衡状态可能改变
化学平衡状态
改变条件
①同一条件下
②正、逆反应同时进行
①一定条件下，v（正）=v（逆）
②反应物生成物浓度不变
结论：化学平衡状态就是可逆反应在该条件下的最大限度
二、化学反应条件的控制
今日作业
1.梳理课堂笔记。
2.【练透】《化学反应的限度》第二课时。