化学人教版（2019）必修第二册6.2.2化学反应的限度（共33张ppt）

(共33张PPT)
第二节 化学反应的速率与限度
第二课时 化学反应的限度
第六章 化学反应与能量
1.了解可逆反应的含义及特点，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡状态。
2.理解化学平衡状态的特征及标志
3.知道如何判断化学平衡状态。
学习目标
新课导入
19世纪下半叶，炼制生铁过程中所需焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需的量，而且从高炉排出的废气中总是含有没有利用的CO。工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是增加高炉的高度。然而，增高后，高炉尾气中CO的比例竟然没有改变。
炼铁高炉尾气之谜
新课导入
C+O2=CO2
C+CO2==2CO
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
高温
可逆反应
启示:化学反应是有限度的，有些能进行得较彻底，
有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。
高温
点燃
高炉炼铁原理：
1.概念：在相同条件下，既能向 ，
同时又能向 的反应。
正反应方向进行
逆反应方向进行
可逆反应
教师点拨 25min
同一条件下
3.表示：化学方程式中用 表示。

2.特征：
4.很多化学反应都有一定的可逆性，不同反应的可逆性不同，有些化学反应在同一条件下可逆程度很小，如2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，视为“不可逆”反应。
可逆反应
[自学检测]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O2和SO2中
D．存在于O2、SO2和SO3中
D
正逆反应同时进行
反应物、生成物同时存在
[思考]对于可逆反应而言，反应物会转变成生成物，
而生成物又会分解成反应物，那岂不是无穷无尽也？
化学平衡状态的建立
时间(min) 0 10 20 30 40 50 60
c(SO2) 1.00 0.70 0.50 0.38 0.30 0.30 0.30
c(O2) 0.50 0.35 0. 25 0.19 0.15 0.15 0.15
c(SO3) 0 0.30 0.50 0.62 0.70 0.70 0.70
在某密闭容器中发生反应：
2SO2＋O2 2SO3
催化剂
△
（1）当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度哪个大？
（2）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个反应速率大？
（3）随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化？
（4）随着反应的进行，v(正)与v(逆)怎样变化？
√
√
↓
↑
v(正) ↓ v(逆)↑
化学平衡状态的建立
在某密闭容器中发生反应：
2SO2＋O2 2SO3
催化剂
△
时间(min) 0 10 20 30 40 50 60
c(SO2) 1.00 0.70 0.50 0.38 0.30 0.30 0.30
c(O2) 0.50 0.35 0. 25 0.19 0.15 0.15 0.15
c(SO3) 0 0.30 0.50 0.62 0.70 0.70 0.70
浓度-时间图像
c/mol·L-1
t/min
1. 0
0.5
0
40
SO2
O2
SO3
对于此浓度-时间图像，为何40 min后3种物质的浓度保持不变？是反应停止了吗？
化学平衡状态的建立
[思考]从浓度对反应速率的影响入手，分析正、逆反应速率随时间是如何变化的？用速率-时间图象来表示此变化过程。
①开始阶段：
开始时c(SO2) 、c(O2)大， c(SO3) = 0
只有正反应进行，v(逆)=0
②反应的发生阶段：
一段时间后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
v(正) = v(逆) ≠ 0
瞬间后c(N2) 、c(H2)变小,c(NH3)≠0
正逆反应都进行，v(逆) ≠0，v(正) > v(逆)
v (mol/L·min)
t/min
40
v正
v逆
v正 = v逆 ≠ 0
v表观 = 0
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”，即达到了化学反应的限度，化学反应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。
化学平衡状态
2.特征：
化学平衡状态
可逆反应
ν (正) = ν (逆)
逆
等
动
≠0
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。
温度，浓度改变都能使平衡移动、加催化剂不能
化学平衡状态的判定
直接标志
(1)正、逆反应速率相等
①同种物质：
②不同种物质：
v正＝v逆≠0
v正(A)
v逆(B)
＝
A化学计量数
B化学计量数
步骤①判断有无正逆
②判断是否成比例
[例]对于可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，判断：
①一段时间v正(N2):v正(NH3)=1:2，证明达平衡 ( )
②一段时间v正(N2):v逆(H2)=1:3，证明达平衡 ( )
③一段时间v正(H2):v逆(NH3)=2:3，证明达平衡 ( )
×
√
×
3：2
化学平衡状态的判定
拓展：根据化学键的断键与成键
反应物断键、生成物成键:正向
生成物断键、反应物成键:逆向
[例]对于可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，判断：
①单位时间内断裂1mol N≡N的同时断裂3mol H-H，证明达平衡。( )
②单位时间内断裂 1mol N≡N的同时断裂2mol N-H，证明达平衡。( )
×
×
6mol
步骤①判断有无正逆
②判断是否成比例
化学平衡状态的判定
直接标志
(2)各组分的浓度保持一定
①各组分的浓度不随时间的改变而改变；
②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。
化学平衡状态的判定
间接标志——“变量不变”
有压强，关注气体系数
①体系中的总压强不变
(适用于反应前后气体化学计量数和不等的反应)。
[例]在密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g) 2Z(g) 。恒温恒容时，容器内压强不变，表明该反应达到平衡状态。( )
×
P为定值，任意时刻都保持不变
[例]在恒温恒容的容器中发生反应
A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)当容器的压强不发生改变时，化学反应达到平衡状态。( )
×
P为定值，任意时刻都保持不变
[例]在恒温恒容的密闭容器中发生反应:
2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，当容器中压强不变时,说明反应已达到平衡状态( )
√
P为变量
化学平衡状态的判定
间接标志——“变量不变”
②体系中颜色不再改变
(适用于反应混合物中存在有颜色变化的物质)。
[例]对于反应:
2HI(g) H2(g)+I2(g)，当反应体系颜色不再变化，说明反应已达到平衡状态( )
√
化学平衡状态的判定
间接标志——“变量不变”
③平均相对分子质量不变
(适用于全是气体参加的反应前后化学计量数和不等的反应)。
[例]在恒容密闭容器中发生反应:
CO(g)+ H2O(g) CO2(g) + H2(g)，当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，反应达到平衡状态。( )
×
[例]密闭容器中，发生反应:N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，反应达到平衡状态。( )
√
平均摩尔质量 =混合物中各组成部分的摩尔质量×该组成部分的物质的量分数（若是气体组成可以是体积分数）
化学平衡状态的判定
间接标志——“变量不变”
③平均相对分子质量不变
(适用于全是气体参加的反应前后化学计量数和不等的反应)。
[例]一定温度下，在恒容容器中投入又定量纯净的氨基甲酸铵，发生下列反应:
NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)气体的平均摩尔质量不变时，达到化学平衡状态( )
×
[例]一定温度下，在恒容容器中发生下列反应:
NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g),当氨气的体积分数保持不变时，则达到化学平衡状态( )
×
化学平衡状态的判定
间接标志——“变量不变”
④对绝热密闭容器，温度保持不变。
⑤对恒压容器全是气体参加, 反应前后非等体积气体的反应，密度保持不变。
有固体，密度紫腚行
[例]恒温恒容密闭容器中,发生反应: PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)当混合气体的密度不再改变时，可以表示反应达到平衡状态。( )
×
[例]相同温度下，恒容密闭容器均进行反应: X(g)+Y(s) Z(g)气体密度不再改变，说明达到平衡状态。( )
√
总之，选定反应中“变量”, 即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡状态。
[实战演练 2min]可逆反应2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是____________________(填序号)。
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混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的压强不再改变的状态
⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
⑧v(NO2)＝2v(O2)的状态
⑨v正(NO2)＝2v逆(O2)的状态
⑩n(O2)不再改变的状态
√
×
×
√
×
√
√
×
√
√
①④⑥⑦⑨⑩
　(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)2H2＋O22H2O与2H2O2H2↑＋O2↑互为可逆反应。(　　)
(2)可逆反应达到平衡时，v正＝v逆，各组分浓度相等。 (　　)
(3)可逆反应达到平衡时，反应停止，各组分浓度不变。 (　　)
(4)通过改变反应条件，可以使2 mol SO2(g)和过量的O2(g)反应得到2 mol SO3。 (　　)
×
×
×
×
同一条件下
平衡时，各组分浓度不再改变，并非相等
动态平衡(依然进行）
可逆反应，2molSO2不能完全转化
实战演练
1.在一密闭容器中，N2＋3H2 2NH3反应达到平衡后，下列说法中正确的是(　　)
A．N2与H2不再化合，NH3不再分解
B．单位时间内，消耗1 mol N2的同时消耗3 mol H2
C．容器内的总压强不随时间而变化
D．N2、H2、NH3的物质的量浓度相等
C
合成氨反应属于可逆反应
变量不变达平衡
有压强，关注气体系数
实战演练
2.在一绝热(不与外界发生热交换)的恒容容器中，发生放热反应2A(g)＋B(s) C(g)＋D(g)，下列描述中不能说明反应已达到平衡状态的是(　　)
A．容器内温度不变
B．混合气体的密度不变
C．混合气体的平均相对分子质量不变
D．单位时间内生成n mol D，同时消耗2n mol A
D
有固体，密度紫腚行
实战演练
3.CO和H2在一定条件下可以合成乙醇2CO(g)＋4H2(g) CH3CH2OH(g)＋H2O(g).下列叙述中能说明上述反应在一定条件下已达到平衡状态的是(　)
A．CO全部转化为乙醇
B．反应体系中乙醇的物质的量浓度不再变化
C．正反应和逆反应的化学反应速率均为零
D．CO和H2以1∶2的物质的量之比反应生成乙醇
B
实战演练
第二节 化学反应的速率与限度
第二课时 化学反应条件的控制
第六章 化学反应与能量
1.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。
学习目标
1.目的：_____________________和______________________
化学反应条件的控制
教师点拨 25min
化工生产中化学反应条件的控制
促进有利的化学反应
抑制有害的化学反应
2.方法：
改变条件
改变化学反应的________
改变可逆反应进行的__________
速度
程度(限度)
3.实例：
合成氨生产条件的选择
400~500℃：温度较低时氨的产率较高，但温度低时反应速率小，达到平衡需要的时间很长生产成本高。
10 MPa~ 30 MPa：压强越大，氨的产率越高，但对动力和生产设备的要求越高。
　(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)压强越大，合成氨的生产效率越高，所以应尽可能选择高压条件。 (　　)
(2)化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体。 (　　)
(3)在工业生产实际中，反应速率越快越好。 (　　)
√
×
×
用适当的反应条件获取适宜的反应速率
压强越大，对材料强度和设备制造的要求越高
实战演练
下列措施可以提高燃料燃烧效率的是
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　
⑤将煤气化处理　 ⑥通入足量的空气
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥
C.③④⑤⑥ D.①②③④
解析　燃料的着火点不可改变且与燃烧效率无关。
C
实战演练
1.在一定条件下，对于密闭容器中进行的反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，下列说法中，能充分说明该反应已经达到化学平衡状态的是(　　)
A．反应混合物中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2∶1∶2
B．消耗SO2的速率与生成SO3的速率相等
C．反应混合物中SO2、O2、SO3的百分组成不再改变
D．生成O2的速率与生成SO3的速率相等
C
不成比例
实战演练
2.恒温恒容条件下.发生化学反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，下列选项中不能作为达到平衡状态的标志的是(　　)
A．混合气体颜色不再变化
B．单位时间内形成n mol H—H的同时断裂2n mol H—I
C．若该反应在隔热密闭体积恒定的容器中进行反应，体系的温度不再变化
D．2v(H2)正＝v(HI)逆
B
实战演练
3．在体积为1 L的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。
(1)从3 min到9 min，v(H2)＝________mol·L-1·min-1。
0.375
(2)能说明上述反应达到平衡状态的是________(填编号)。
A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1
(即图中交叉点)
B．混合气体的密度不随时间的变化而变化
C．单位时间内消耗3 mol H2，同时生成1 mol H2O
D．CO2的体积分数在混合气体中保持不变
(3)平衡时CO2的转化率为________。
(4)平衡时混合气体中CH3OH(g)的体积分数是________。
(5)一定温度下，第9分钟时v逆(CH3OH)________(填“大于”“小于”或“等于”)第3分钟时v正(CH3OH)。
D
75%
30%
小于
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
0.75
0.25
0.75
0.75