化学人教版（2019）必修第二册6.2.2化学反应的限度（共32张ppt）

(共32张PPT)
第六章 第二节
化学反应的速率与限度
第二课时
化学反应的限度
高炉炼铁尾气之谜
化学反应限度
一、可逆反应
1.定义：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。
注：向生成物方向进行的反应叫做正反应，
　　向反应物方向进行的反应叫做逆反应。
【思考】　　　　　　　 和 　　　　　　　　互为可逆反应吗？
不是可逆反应，反应条件不相同。
化学反应限度
特征
反应物
生成物
正、逆反应是在_________下同时进行的
同一条件
双向性
两同性
共存性
反应物和生成物_____存在
同时
2.可逆反应的特征
化学反应限度
1.下列有关可逆反应的说法不正确的是（ ）
A. Cl2溶于水发生了可逆反应
B. CaCO3 CaO+CO2↑是可逆反应
C. 可充电电池的反应，
如H2O+Zn+Ag2O Zn(OH)2+2Ag是可逆反应
D. 可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应
E、水的生成与电解是可逆反应
F、CO2溶于水和H2CO3分解是可逆反应
放电
充电
高温
BCE
化学反应限度
3.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
化学反应限度
①按比例全部转化反应物和生成物
3.物质浓度范围判断（极限法）
②极值不可取
③反应物和生成物浓度不可同升同降
化学反应限度
4.在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别0.2mol L－1、0.1mol L－1、0.2mol L－1。一段时间后再测量各物质的浓度，可能存在的数据是( )
A、SO2为0.4mol L－1，O2为0.2mol L－1
B、SO3为0.25mol L－1
C、SO2、SO3均为0.15mol L－1
D、SO3为0.4mol L－1
B
化学反应限度
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
在某密闭容器中发生反应：
此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度
此时的反应是否停止了？
此时为何3种物质的浓度保持不变
二、化学平衡状态的建立
2SO2+O2 2SO3
催化剂
△
化学反应限度
反应速率
v(正)
v(逆)
t1
时间（t）
0
c(SO2) 、c(O2)最大，
c(SO3)＝0
2SO2 + O2 2SO3
v(正)最大，v(逆)=0
反应速率
v(正)
v(逆)
t1
时间（t）
0
v(正)
v(逆)
反应速率
t1
时间（t）
0
v(正)减小，v(逆)增大
v(逆)≠0，v(正)＞v(逆)
v(正)=v(逆) ≠0
c(SO2) 、c(O2 )减小,
c(SO3)增大
2SO2 + O2 2SO3
c(SO2) 、c(O2 )不变,
c(SO3)不变
2SO2+O2 2SO3
催化剂
△
反应物浓度最大，生成物浓度为0
反应物浓度不变，生成物浓度不变
反应物浓度减小，生成物浓度增大
化学反应限度
三、化学平衡状态
(1)化学平衡状态的概念：在一定条件下，一个可逆反应进行到一定程度时，正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物浓度和生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。
动：动态平衡
等：v(正)= v(逆) ≠0
定：平衡时，各组分的浓度保持不变。
变：条件改变，原平衡破坏，建立新平衡。
逆：研究对象是可逆反应
(2)化学平衡状态的特征
化学反应限度
①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 。
(1)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 ，即该反应进行的限度。
最大程度
转化率
限度
四、化学反应的限度
(2)对化学反应限度的理解
②化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大 。
化学反应限度
(1)一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度。( )
化学平衡状态是可逆反应在给定条件下所能达到的最大程度,条件改变限度可能改变。
(2)化学反应达平衡状态时,该反应停止了。 ( )
可逆反应是动态平衡。
(3)可逆反应达到平衡状态时,各反应物、生成物的浓度相等。( )
可逆反应达到平衡状态时,各反应物、生成物的浓度不再改变,并非相等。
×
×
×
化学反应限度
2．某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是(　　)
①正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等
②反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同
③混合物的组成比例不会因时间而改变
A．①　　　B．①③　 C．②　 D．①②③
B
3.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
A
化学反应限度
在容积为1L的容器里通入0.2molA和0.1molB，2min达平衡后，A的浓度为0.1mol/L
起始浓度（mol/L）
转化浓度（mol/L）
平衡浓度（mol/L）
0.2 0.1 0
0.05
v(A) = 0.1 mol·L-1÷2min=0.05 mol·L-1·min-1
0.1
0.1
0.1
0.1
0.05
2A(g)+B(g) 2C
α(A) = 0.1 mol·L-1÷0.2mol·L-1×100%=50%
3.“三段式”计算
C的产率 = 0.1 mol·L-1÷0.2mol·L-1×100%=50%
φ(A) = 0.1 ÷(0.1+0.05+0.1)×100%=50%
P0:Pt=n0(总):nt(总）=(0.2+0.1)：(0.1+0.05+0.1)=6:5
化学反应限度
在容积为2L的容器里通入0.8molA和0.4molB，发生反应： 2min达平衡后，C的浓度为0.1mol/L，在该段时间内，v(B)=0.05mol·L-1·min-1，求x的值，A的速率和B的转化率
起始浓度（mol/L）
转化浓度（mol/L）
平衡浓度（mol/L）
0.4 0.2 0
0.1
v(A) = 0.15 mol·L-1÷2min=0.075 mol·L-1·min-1
0.1
0.1
0.25
0.15
0.1
3A(g)+xB(g) 2C(g)
α(B) = 0.1 mol·L-1÷0.2mol·L-1×100%=50%
△ct(B) = 0.05 mol·L-1·min-1×2min=0.1mol·L-1
x/2= 0.1/0.1，故x=2
3A(g)+xB(g) 2C(g)
化学反应限度
①同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。
②不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，
如aA＋bB
五、化学平衡状态的判断依据
标志一 ：v正=v逆≠0
(1)直接依据——根据速率关系
即bv正(A)＝av逆(B)
“方向不同，比例相融”
化学反应限度
B
C.每消耗 1mol N2的同时消耗 3mol H2
D.每消耗 1mol N2的同时生成 3mol H2
E.每消耗 1mol N2的同时消耗 2mol NH3
DE
F.一个 断裂的同时，有六个 N-H 键形成
N
N
N
N
G.一个 断裂的同时，有三个 H-H 键形成
G
例1.下列可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是
v正(N2) = v逆(N2)
v正(H2) v逆(NH3)
3 2
=
v正(N2) = v逆(H2)
v正(N2) = 2×v逆(NH3)
v逆(H2) v逆(NH3)
3 2
=
v正(H2) v逆(NH3)
2 3
=
例2.可逆反应： N2+3H2 2NH3下列能说明反应达到平衡状态的（ ）
正(N2)=3 逆(H2) B.2 正(H2)=3 逆(NH3)
化学反应限度
(2)间接依据——物理量变化
做题步骤：
①判断是否为独立物理量，若为独立物理量，则一般为变量
②若为平均或总物理量，根据反应和公式进行综合判断是否为变量
③若为变量，且保持不变，则达到平衡状态
“变量不变，平衡出现”
化学反应限度
以在一个密闭恒温恒容的容器中发生2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为例
若该反应未达到平衡，以下这些数值是否发生改变
1.各组分的物质的量：各组分的n一直在变化 属于变量
2.各组分的浓度：c＝n÷V，体积V不变，n改变，各组分的c一直在变化，属于变量
3.各组分的质量：m＝n×M，M不变，n改变，各组分的m一直在变化，属于变量
4.各气体的体积：V＝n×Vm，Vm不变，n改变，各组分的V一直在变化，属于变量
化学反应限度
以在一个密闭恒温恒容的容器中发生2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为例
若该反应未达到平衡，以下这些数值是否发生改变
5.混合体系中气体总的物质的量：开始为3mol，假设全部转化，则为2mol，属于变量
6.混合气体的总质量：由于全部是气体，根据质量守恒定律，m总不变，不属于变量
7.混合气体的总体积：恒容容器，气体总体积等于容器体积，V总不变，不属于变量
化学反应限度
以在一个密闭恒温恒容的容器中发生2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)为例
若该反应未达到平衡，以下这些数值是否发生改变
8.各气体的体积分数：φ＝V÷V总，V总不变，V改变，各气体的φ在变化，属于变量
9.各组分的质量分数：ω＝m÷m总，m总不变，m改变，各组分的ω在变化，属于变量
10.混合气体的密度：ρ＝m总÷V总，m总不变，V总不变，则ρ不变，不属于变量
11.混合气体的压强：由p总V总＝n总RT，RTV总不变，则p总∝n总，n总改变，p总改变，属于变量
12.混合气体的平均相对分子质量：M总＝m总÷n总，m总不变，n总改变，M总改变，属于变量
若上述变量保持不变，则说明该化学反应已达到平衡状态
化学反应限度
特殊判断依据：
1.以在一个密闭恒温恒容的容器中发生2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)为例
对于有颜色变化的反应，若混合气体的颜色不再改变，则说明该反应已达平衡
2.以在一个密闭绝热恒容的容器中发生2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)为例
对于有能量变化的反应，在绝热容器中，若体系的温度不变，则说明该反应已达平衡
化学反应限度
变式1：以在一个密闭恒温恒容的容器中发生H2(g)+I2(g) 2HI(g)为例，
以下这些数值不变，能否判断反应达到平衡状态
（1）各组分物质的量：各组分的n一直在变化，属于变量
（2）各组分的浓度：c＝n÷V，体积V不变，n改变，各组分的c一直在变化，属于变量
（3）各组分的质量：m＝n×M，M不变，n改变，各组分的m一直在变化，属于变量
（4）各气体的体积：V＝n×Vm，Vm不变，n改变，各组分的V一直在变化，属于变量
（5）混合体系中气体总的物质的量：开始为2mol，假设全部转化，则为2mol，不属于变量
（6）混合气体的总质量：由于全部是气体，根据质量守恒定律，m总不变，不属于变量
（7）混合气体的总体积：由于是恒容容器，气体总体积等于容器体积，V总不变，不属于变量
（8）各气体的体积分数：φ＝V÷V总，V总不变，V改变，各气体的φ一直在变化，属于变量
（9）各组分的质量分数：ω＝m÷m总，m总不变，m改变，各组分的ω一直在变化，属于变量
（10）混合气体的密度：ρ＝m总÷V总，m总不变，V总不变，混合气体的ρ不变，不属于变量
（11）混合气体的压强：由p总V总＝n总RT，RTV总不变，n总不变，p总不变，不属于变量
（12）混合气体的平均相对分子质量：M总＝m总÷n总，m总不变，n总不变，M总不变，不属于变量
化学反应限度
变式2：以在一个密闭恒温恒容的容器中发生C(s)+CO2(g) 2CO(g)为例，
以下这些数值不变，能否判断反应达到平衡状态
（1）各组分物质的量：各组分的n一直在变化 属于变量
（2）各组分的浓度：c＝n÷V，体积V不变，n改变，各组分的c一直在变化，属于变量
（3）各组分的质量：m＝n×M，M不变，n改变，各组分的m一直在变化，属于变量
（4）各气体的体积：V＝n×Vm，Vm不变，n改变，各组分的V一直在变化，属于变量
（5）混合体系中气体总的物质的量：开始为1mol，假设全部转化，则为2mol，n总改变，属于变量
（6）混合气体的总质量：由于有固体参加反应，混合气体的m总改变，属于变量
（7）混合气体的总体积：由于是恒容容器，气体总体积等于容器体积，V总不变，不属于变量
（8）各气体的体积分数：φ＝V÷V总，V总不变，V改变，各气体的φ一直在变化，属于变量
（9）各组分的质量分数：ω＝m÷m总，m总改变，m改变，各组分的ω一直在变化，属于变量
（10）混合气体的密度：ρ＝m总÷V总，m总改变，V总不变，混合气体的ρ改变，属于变量
（11）混合气体的压强：由p总V总＝n总RT，RTV总不变，则p总∝n总，n总改变，p总改变，属于变量
（12）混合气体的平均相对分子质量：M总＝m总÷n总，m总改变，n总改变，M总改变，属于变量
化学反应限度
以下情况可作为反应达到平衡的标志的是
①反应混合物中各气体的体积分数
②混合气体的颜色不再改变
③混合气体的密度不再改变
④混合气体的压强不再改变
反应1：
反应2：
例1：在两个恒容密闭容器中进行如下两个反应
反应1：
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)
（NO2红棕色）
反应2：
H2(g)+I2(g)
2HI(g)
（I2紫色）
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变
①②④⑤
①②
例2、在一恒容密闭容器中，发生反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)
下列说法能够证明上述反应已达平衡状态的是：
①各物质的物质的量浓度不再改变
②SO2 、O2、SO3的浓度之比为2:1:2
③ SO2的转化率不再改变
④ SO3的体积分数不再改变
⑤混合物的总质量不再改变
⑥混合气体的密度不再改变
⑦混合物的颜色不再改变
⑧混合物的平均摩尔质量不再改变
⑨绝热容器中反应体系的温度不再改变
⑩恒温容器中混合气体的压强一定
①③④⑧⑨⑩
公式：
公式：
其他特别的反应类型：
A(g)+B(s) C(g)
其他有颜色变化的反应：
I2(g)+H2(g) 2HI(g)
(紫色)
公式：
公式：PV=nRT
化学反应条件控制
①控制反应速率的措施：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
②控制转化率的措施：改变温度、溶液浓度、气体压强（或浓度）
1.目的
2.控制反应条件的基本措施
目的
促进有利的化学反应
提高速率、提高转化率及原料利用率等
抑制有害的化学反应
降低速率、控制副反应、减少或消除有害物等
3.化工生产中控制反应条件的原则
原则：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
化学反应条件控制
催化剂
高温、高压
N2 + 3H2 2NH3
达到平衡时平衡混合物中NH3的含量（体积分数）
资料1
压强增大，氨的含量增大
温度升高，氨的含量降低
化学反应条件控制
合成氨的 速率增大 使混合物中氨
的含量提高
压强 高压
温度 高温
催化剂 使用
分析角度
反应条件
高压
低温
不影响
一致
矛盾
10~30MPa
合成氨的适宜条件
400~500℃
铁触媒
化学反应速率图像题的一般类型
1、物质的量（或浓度）—时间（n-t或c-t）图像
化学反应条件控制
例题：某可逆反应在体积为5 L的密闭容器中进行，0～3 min 内各物质的物质的量的变化情况如图所示(A、B、C均为气体)。
(1)该反应的化学方程式为 。
(2)反应开始至2 min时，
B的平均反应速率为 。
(3)能说明该反应已达到平衡状
态的是 (填字母)。
a.v(A)＝2v(B) b.容器内压强保持不变
c.2v逆(A)＝v正(B) d.容器内混合气体的密度保持不变
(4)在密闭容器里，通入a mol A(g)、b mol B(g)、c mol C(g)，发生上述反应，当改变下列条件时，反应速率会减小的是 (填序号)。
①降低温度 ②加入催化剂 ③增大容器体积
2A＋B 2C
0.1 mol·L－1·min－1
b
①③