6.2.2化学反应限度 课件(共19张PPT) 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

(共19张PPT)
第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率和限度
6.2.1 化学反应的限度
知识回顾—可逆反应
定义：在同一条件下,既向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应。
正反应：向右进行的反应
逆反应：向左进行的反应
H2 + I2 2HI
正反应
逆反应
有哪些反应是可逆反应呢？并写出相关反应方程式吧
这些可逆反应不能进行到底，只能进行到一定的限度。
决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率
催化剂
高温、高压
N2 + 3H2 2NH3
NH3+H2O
NH3·H2O
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
△
SO2+H2O
H2SO3
H2 + I2 2HI
△
（1）该可逆反应的v正 、v逆取决于什么因素？

（2）反应刚开始时， v正 、v逆 的大小比较？

（3）随着反应的进行，v正 、v逆 的大小如何变化？为什么？

（4）v正、v逆 的变化将导致二者出现什么结果？

v正取决于反应物浓度；v逆取决于生成物浓度。
反应开始时：反应物浓度最大，v正最大；生成物浓度为零，v逆为零；v正＞v逆。
随着反应的进行，反应物减少，v正逐渐减小；生成物由无到有逐渐增大，v逆从0开始逐渐增大。
反应进行到一定程度时，v正 = v逆，反应物与生成物浓度不再变化，反应达到最大限度，即化学平衡状态。
恒温恒容的条件，往容器中充入1 mol N2和3 mol H2，发生反应N2 + 3H2 2NH3
化学平衡状态
1. 定义：在一定条件下，可逆反应中，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应物的浓度和生成物的浓度都不在改变。达到了一种表面静止的状态，我们称之为“化学平衡状态”。
可逆反应
ν (正) = ν (逆)
逆
等
动
≠0
2. 特征
动态平衡
定
各组分的浓度保持不变
变
条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡
时间t
V正
V逆
V正=V逆
反应速率
达到平衡
0
t1
判断可逆反应是否达到平衡的直接标志。
同一物质，正逆反应速率相等。
对于不同物质，正逆反应速率之比=化学计量数之比
(1)1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3（ ）
(2)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等( )
(3)在一定条件下，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，此时反应物达到最大转化率(　　)
(4)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等(　　)
浓度保持不变而不是相等
（5）化学平衡状态时，各物质的浓度之比等于化学计量数之比（ ）
（6）化学反应的限度不可以通过改变条件而改变（ ）
炼铁高炉尾气之谜
C+O2 CO2
点燃
C+CO2 2CO
高温
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
三、化学平衡状态的判断
1．速率相等：v正 = v逆
有正逆，成比例
1．在体积固定的密闭容器中发生可逆反应2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)
（1）单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2（　　）
（2）单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO（　　）
（3）用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态（　　）
（4）单位时间内消耗2n mol NO2的同时，生成2n mol NO2（　　）
（5）单位时间内断开n mol NO中的N—O键的同时生成2n mol O＝O键（　　）
（6）NO2减少的化学反应速率和NO减少的化学反应速率相等（　　）
思考与交流：判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？
√
×
×
√
×
√
三、化学平衡状态的判断
2．变量不变：
①各组分的物质的量、质量、浓度、百分含量等保持不变。
②总压强、总物质的量、混合气体的r、体系的密度、颜色等，根据具体情况分析。
变量不变即平衡
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H2(g) + I2(g) 2HI(g)
①气体的总物质的量不变
②气体的总质量不变
③气体的总压强不变
④气体的密度不变
⑤气体的平均相对分子质量不变
⑥混合气体的颜色不变
思考与交流：判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？
2．在两个恒容容器中各发生如下反应
【例2】在密闭容器中进行如下反应：X2(g) + Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z起始浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定条件下当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是（　　）
A．Z为0.4 mol/L B．Y2为0.4 mol/L
C．X2为0.4 mol/L D．Z为0.3 mol/L
D
模块二 化学反应条件的控制
一、控制化学反应条件的意义
促进有利反应，抑制有害反应。

二、控制化学反应条件的方法
改变化学反应速率，改变可逆反应进行的程度。
三、合成氨工业反应条件的控制
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。

四、煤燃烧反应条件的控制
1．将固体煤粉碎以增大接触面积，同时空气适当过量，以提高转化率。
2．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。
【例】（1）在2 L的密闭容器中放入4 mol N2O5，发生如下反应：
2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)。反应至5 min时，测得N2O5转化了20%，则v(NO2)为_____________ ；5 min时，N2O5在混合气体中的体积分数是____。
（2）某温度时，在一个2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质
的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据填空：
①该反应的化学方程式为____________________________。
②若X、Y、Z均为气体，2 min时反应达到平衡，此时体系内压强与
开始时的压强之比为___________。
③若X、Y、Z均为气体，则达平衡时，容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时_________（填“增大”“减小”或“相等”）。
补充转化率
0.16 mol·L-1·min-1
61.5%
9∶10
增大
【例6】对于以下反应：A(s)＋3B(g) 2C(g)＋D(g)，在一定温度、压强下，在一体积可变的容器中，当下列物理量不再发生变化时就可确定反应一定达到平衡状态的是( )
A．容器的体积不再发生变化
B．B的生成速率和D的反应速率之比为3∶1
C．混合气体的密度不随时间变化
D．B、C、D的分子个数之比为3∶2∶1
C