6.2 课时2 化学反应的限度 课件（共25张ppt） 2023-2024学年高一化学人教版（2019）必修2

第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率与限度 课时2
【阅读】
P48 科学史话，从这一材料中，你得到什么启示？
1.知道可逆反应存在限度。
2.理解化学平衡状态的特征。
3.知道控制反应条件在生产和科学研究中的作用。
【思考】在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？
① 2H2 + O2 = 2H2O
已知：2mol 1mol
② 2SO2 + O2 = 2SO3
已知：2mol 1mol
2mol
?
<2mol
?
?
【可逆反应】
在同一条件下既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。
可逆反应不能进行到底，存在一定的限度
知识点一:化学反应的限度
1.认识可逆反应
【实验验证】
已知FeCl3溶液和KI溶液发生如下反应:
2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2
取5mL0.1mol·L-1KI溶液，滴加0. 1mol·L-1FeCl3溶液5~6滴，继续加入2mLCCl4充分振荡。静置后观察到什么现象？取上层溶液，用KSCN溶液检验是否还存在Fe3+ 。该实验说明了什么？
【方案】
1.取5mL0.1mol/LKI溶液，加入0.1mol/LFeCl3溶液5~6滴。
3.取上层清液，滴入2滴KSCN溶液。
2.向上述溶液中继续加入2mLCCl4。
检验Fe3+是否完全反应
检验是否生成了I2
KI 过量
{C083E6E3-FA7D-4D7B-A595-EF9225AFEA82}实验
现象
结论
①FeCl3溶液与过量KI溶液混合
②在反应①的溶液中加入CCI4,振荡、静置
③取②的上层清液,滴加KSCN溶液
试管内溶液
变为棕色
试管内液体分层，下层呈紫红色
试管内溶液变为红色
Fe3+与I-发生化学
反应生成了I2
I2易溶于CCl4
溶液中还有Fe3+
2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2
即反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2为可逆反应，反应存在一定的限度
FeCl3溶液和KI溶液发生如下反应: 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2
后的溶液中同时存在着Fe3+和I2 。可见 FeCl3和KI 的反应没有完全进行到底， 该反应有一定的限度。
【总结】
事实表明,许多反应都是可逆的,在同一条件下既可以向正反应方向进行,又可以向逆反应方向进行，反应物不能完全转化为生成物，在一定条件下,可逆反应是有一定限度的。
关于氯水有以下几点事实：
1.氯水呈黄绿色
2.氯水呈酸性
3.氯水具有漂白性
4.氯水能使和硝酸银溶液产生白色沉淀
说明氯水含有以下成分成份：
Cl2
H+
HClO
Cl-
由此可见，在一定条件下氯气与水并不能完全反应，这是一个可逆反应。
Cl2 + H2O HClO + HCl
氯水是氯气的水溶液，氯气能与水反应。
根据“炼铁高炉尾气之谜”和已学的可逆反应小结可逆反应的特点。
可逆反应的特点：
①相同条件，同时进行
②不能完全转化(即反应物与生成物共存)
2.建立化学平衡观念
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?
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
各物质的浓度保持不变
【开始阶段】
反应速率
v(正)
v(逆)
t1
时间（t）
0
（1）开始时c(SO2) 、c(O2)大， c(SO3)＝0
2SO2 + O2 2SO3

只有正反应，v(逆)=0
正逆反应都进行，v(逆)≠0，v(正)＞v(逆)
【瞬间过后】
反应速率
v(正)
v(逆)
t1
时间（t）
0
（2）瞬间后c(SO2) 、c(O2 )变小,c(SO3)≠0
2SO2 + O2 2SO3
【一定时间段内】
（3）c(SO2) 、c(O2)逐渐变小，c(SO3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。
2SO2 + O2 2SO3
v(正)
v(逆)
反应速率
t1
时间（t）
0
v(正)=v(逆) ≠0
时间（t）
反应速率
0
t1
v(正)＝v(逆)
化学平衡状态
(1)0~t1：v(正)＞v(逆)
(2)t1：v(正)=v(逆)
化学平衡建立的过程
v(正)
v(逆)
非化学平衡状态
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
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”
一定条件下，可逆反应里，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。
3.化学平衡状态概念
平衡特征
逆：可逆反应（或可逆过程）
等： v正 = v逆 (不等于零)
动：正逆反应均未停止，只是速率相等,是动态平衡
定：平衡时，各组分的浓度或含量保持不变
变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡移动
D
【思考】还有哪些特征可以判断可逆反应已达到了平衡状态？
练一练
1.可逆反应达到平衡的重要特征（　 ）
A.反应停止了 B.正、逆反应速率都为零
C.反应物和生成物的浓度相等 D.正、逆反应的速率相等
2.下列说法中不正确的是(　　)
A．当可逆反应达到平衡时，就是此反应在该条件下能达到的限度
B．当可逆反应达到平衡时，此反应的正反应速率和逆反应速率相等
C．延长反应时间，不能使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3
D．化学反应达到其限度后，反应就停止了
D
【常用于判断反应达到平衡的依据】
达到平衡的标志：
v正=v逆
浓度不再改变
（一定条件下）
（1）直接标志
（2）间接标志
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
a、能说明v正=v逆的标志
①各组分的物质的量或物质的量分数保持不变
②各气体的体积或体积分数保持不变
③各组分的质量或质量分数保持不变
④体系的颜色和温度不变
b、各组分的浓度保持不变
不是相等，也不是成一定比例
c、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。
类型
判断依据以mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例
平衡状态
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
平衡
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
平衡
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了m mol A同时生成m mol A，即v正＝v逆
平衡
②在单位时间内消耗了n mol B同时生成p mol C，则v正不一定等于v逆
不一定
③在单位时间内生成n mol B，同时消耗q mol D，因二者变化均表示v逆，所以v正不一定等于v逆
不一定
温度
体系温度一定(其他不变)
平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色一定
平衡
高 炉 炼 铁
高炉炼铁过程中发生的反应包括了可逆反应，而可逆反应存在一定的限度，当反应达到其限度以后，各物质的量就不变了，因此炼铁过程中，原料是不可能完全转化为产物的。
通过对反应条件的控制，可以促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。
对炼铁的反应进行深入研究还有没有意义？
可逆反应的限度是建立在一定条件的基础上的，改变反应条件可以在一定程度上改变反应的限度。
知识点二:化学反应条件的控制
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。
1.控制化学反应条件的基本措施:
(1)改变反应物的温度、浓度、气体压强、固体表面积以及催化剂的使用等来改变反应速率；
(2)通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强等，改变可逆反应进行的限度。
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
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
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
10~30MPa
合成氨的适宜条件
400~500℃
铁触媒
练一练
1、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
2、可逆反应 2NO2(红棕色) 　　2NO(无色)＋O2(无色)在密闭容器中反应，达到化学平衡状态的是（ ）
A.单位时间内生成n mol O2同时生成2n mol NO2
B.单位时间内生成n mol O2同时生成2n mol NO
C.c(NO2):c(NO):c(CO2)= 2: 2: 1
D.混合气体的颜色不再改变
F.混合气体的密度不再改变
E.混合气体的平均相对分子质量不再改变
H.混合气体个组分的 体积分数不再改变
ADEH
3.化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是( )
A.能够节约原料和能源 B.能够提高产品的产量
C.能够提高经济效益 D.能够提高化学反应速率
D
4.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
③④⑤⑥
化学反应限度
与条件的控制
化学反应的限度
化学反应条件的控制
可逆反应
化学平衡状态
在同一条件下既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。反应存在限度
逆：可逆反应（或可逆过程）
等： v正 = v逆 (不等于零)
动：正逆反应均未停止，只是速率相等,是动态平衡
定：平衡时，各组分的浓度或含量保持不变
变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡移动
一定条件下，可逆反应里，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。
目的
促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应
方法
改变化学反应的速率
改变可逆反应进行的程度