《创新课堂》第六章 6 第二节 第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制 （课件）化学必修二人教版

(共47张PPT)
第二节　化学反应的速率与限度
第2课时　化学反应的限度　
化学反应条件的控制
【学习目标】1．能从宏观和微观角度认识化学反应的限度，能够判断化学反应是否达到平衡状态。
2．理解化学平衡状态的特征及标志，知道改变条件化学平衡会发生移动。
3．了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。
知识点一
PART
01
第一部分
知识点一　化学反应的限度
1．可逆反应
(1)定义：在同一条件下，既能向____________方向进行，同时又能向____________方向进行的反应。书写可逆反应的化学方程式时，用“______”连接。
正反应
逆反应
(2)特征
同一条件
同时
小于
2．化学平衡状态的建立
(1)建立过程
项目 浓度 反应速率 v正、v逆关系
开始 反应物浓度______ v正______ v正____v逆
生成物浓度______ v逆______ 过程中 反应物浓度______ v正______ v正____v逆
生成物浓度______ v逆______ 平衡 反应物浓度______ v正______ v正____v逆
生成物浓度______ v逆______ 最大
最大
为0
为0
＞
减小
减小
增大
增大
＞
不变
不变
不变
不变
＝
(2)图像表示
3．化学平衡状态
(1)含义：在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率________，反应物的浓度和生成物的浓度都____________，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。
相等
不再改变　
(2)特征
可逆
相等
4．化学反应的限度
(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的________程度，即该反应进行的限度。
(2)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________转化率。
[注意]　转化率是指已被转化的反应物的物质的量与初始的物质的量之比。
(3)改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，即改变该反应的化学平衡状态。
最大
最大
(2)下述说法能说明该反应已达到平衡状态的有哪些？说明理由。
①v正(SO2)＝2v逆(O2)
②v(SO2)＝v(SO3)
③单位时间内消耗a mol SO2，同时生成a mol SO3
④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2
⑤混合气体的总物质的量不再改变
⑥混合气体的压强不再改变
⑦混合气体的密度不再改变
⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变
提示：①⑤⑥⑧。 ①因为v正(SO2)＝2v正(O2)，现有v正(SO2)＝2v逆(O2)，即v正(O2)＝v逆(O2)，说明该反应达到化学平衡状态；②v(SO2)和v(SO3)未指明是正反应速率还是逆反应速率，不能说明该反应达到化学平衡状态；③单位时间内消耗a mol SO2，必然生成a mol SO3，不能说明该反应达到化学平衡状态；④非平衡状态下，SO2、O2和SO3的浓度之比也可能为2∶1∶2，不能说明该反应达到化学平衡状态；⑤因为反应前后气体分子数不相等，当混合气体的总物质的量不再改变时，说明该反应达到化学平衡状态；⑥因为反应前后气体分子数不相等，当混合气体的压强不再改变时，说明该反应达到化学平衡状态；
化学平衡状态的判断依据
1．下列反应不属于可逆反应的是(　　)
A．二氧化硫的催化氧化
B．氯气溶于水
C．工业合成氨
D．水电解生成H2和O2与H2在O2中的燃烧反应
√
解析：A项，二氧化硫催化氧化生成SO3是可逆反应；
B项，氯气与水反应生成HCl和HClO是可逆反应；
C项，工业合成氨是可逆反应；
D项，水电解生成H2和O2与H2在O2中的燃烧反应，反应条件不同，不是可逆反应。
√
解析：向某密闭容器中充入一定量的X和Z，由于没有Y，所以初始时刻v正为0，v逆最大，随着反应进行v逆逐渐减小，v正逐渐增大，直至二者相等且不再改变，达到平衡状态。综上所述，C符合题意。
√
解析：A项，N2、H2、NH3的浓度之比等于化学计量数之比时，不能表示反应处于化学平衡状态；
B项，容器的容积不变，混合气体的总质量不变，无论平衡与否，混合气体的密度均不变，不能表示反应处于化学平衡状态；
C项，当有1 mol N≡N断裂时，相当于生成2 mol NH3，即形成6 mol N—H，同时有6 mol N—H断裂，符合v正(NH3)＝v逆(NH3)，能表示反应处于化学平衡状态；
D项，单位时间内生成2a mol NH3，同时消耗a mol N2均表示正反应方向，不能表示反应处于化学平衡状态。
知识点二
PART
02
第二部分
知识点二　化学反应条件的控制
1．控制化学反应条件的目的
反应速率
转化率
反应速率
副反应
2．化工生产中反应条件的调控
(1)考虑因素：控制反应条件的________和____________。
(2)实例：工业合成氨条件的选择
成本
实际可能性
1．生活中有很多现象都存在化学知识，如炉火越扇越旺，但蜡烛的火焰一扇就灭。同样是扇风，结果为什么不同？试解释其中的原因。
提示：“炉火越扇越旺”是因为扇风为燃烧提供了足量的氧气，促进燃烧；“蜡烛的火焰一扇就灭”是因为空气流动带走大量的热量，使蜡烛周围的温度低于蜡烛的着火点。
2．为实现“碳达峰”“碳中和”的目标，提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一。试分析下列调控燃烧反应条件的目的及措施。
(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么？
提示：将煤块粉碎成煤粉的目的是增大煤与空气的接触面积，增大反应速率，使煤粉燃烧更充分；通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，生成CO2放出能量，若空气不足，则会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量少且造成污染。
(2)煤燃烧时，选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？
提示：减少热量损失，提高煤燃烧的效率。
(3)煤燃烧后的废气中的热量，采取什么措施可充分利用？
提示：可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面使用。
√
1．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，下列说法错误的是(　　)
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．能够增大化学反应速率
解析：提高了化学反应的限度，就是提高了反应物的转化率，提高了产量和经济效益，但不一定会增大化学反应速率。
√
2．下列措施可以提高燃料燃烧效率的是(　　)
①固体燃料粉碎　②液体燃料雾化　③通入足量的空气
A．仅有①③　　　 B．仅有①②
C．仅有②③ D．①②③
解析：①固体燃料粉碎，表面积增大，与空气的接触面积增大，提高了燃烧效率；②液体燃料雾化，增大了液体燃料与空气的接触面积，提高了燃烧效率；③通入足量的空气，增加了氧气的量，燃烧更充分，提高了燃烧效率。
√
课堂检测 巩固落实
PART
03
第三部分
√
解析：工业炼铁中，CO与Fe2O3的反应为可逆反应，有一定限度，CO是由焦炭与O2反应得到的，而且提高CO的浓度，能增大Fe的产率，因此对焦炭的实际使用量要远远高于按照化学方程式计算所需要的量。
√
2．(教材习题改编)在一定条件下，某可逆反应的正反应速率、逆反应速率随时间变化的曲线如下图所示。下列有关说法正确的是(　　)

A．t1时刻，正反应速率小于逆反应速率
B．t2时刻的正反应速率小于t3时刻的逆反应速率
C．t4时刻，反应处于平衡状态，正、逆反应速率均为0
D．t4时刻，保持其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大
解析：A项，根据题图可知，t1时刻，正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行，错误；
B项，根据题图可知，t2、t3时刻，反应都没有达到平衡，反应正向进行，因此正反应速率大于逆反应速率，错误；
C项，化学平衡为动态平衡，t4时刻，反应处于平衡状态，此时正、逆反应速率相等但不为0，错误；
D项，t4时刻，保持其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，正确。
√
3．合成氨是一个放热反应，通过调控反应条件可使反应结果更好地符合人们的预期。下列说法正确的是(　　)
A．生产中，温度越低越有利于合成氨的进行
B．根据下图原理改变条件，反应速率增大

C．反应达到平衡时，反应停止
D．当NH3的百分含量保持不变，反应达到平衡状态
解析：A．温度越低反应速率越小，单位时间内氨的产量越少，A错误；
B．题图为增大容器容积，反应物浓度减小，反应速率减小，B错误；
C．化学平衡是动态平衡，反应达到平衡时，正、逆反应速率相等但不为零，反应并未停止，C错误；
D．当NH3的百分含量保持不变，即NH3的浓度不再变化，说明反应达到平衡状态，D正确。
√
解析：可以通过改变温度、压强等外界条件控制合成氨的反应限度，A项正确；
增大压强，氨的产率提高，B项正确；
合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高，C项错误；
增大压强，氨的产率提高，反应物的转化率增大，同时，增大压强，化学反应速率增大，达到平衡的时间缩短，D项正确。
5．某温度时，在一个2 L的密闭容器中，A、B、C三种气体物质的物质的量浓度随时间的变化曲线如下图所示。

根据图中数据，回答下列问题：
(1)该反应的化学方程式为___________________。
解析：根据题图可知，反应物为A，生成物为B和C，反应物A的浓度最终没有减少到0，故该反应为可逆反应，各物质的物质的量浓度的变化量分别为Δc(A)＝(2.4－1.2) mol·L－1＝1.2 mol·L－1，Δc(B)＝0.4 mol·L－1，Δc(C)＝1.2 mol·L－1，所以A、B、C三者的化学计量数之比为1.2∶0.4∶1.2＝3∶1∶3，所以该反应的化学方程式为3A B＋3C。
(2)0～2 min内，B的平均反应速率为_________________；平衡时，C的物质的量为__________________。
0.2 mol·L－1·min－1
2.4 mol
(3)下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是________(填字母)。
A．A、B、C的物质的量之比为3∶1∶3
B．相同时间内消耗3 mol A，同时生成3 mol C　
C．相同时间内消耗3n mol A，同时消耗n mol B
D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
E．B的体积分数不再发生变化
CE
解析：各成分的量由起始状态控制，当各物质的物质的量之比等于化学计量数之比时，不能说明正、逆反应速率相等，不能判定反应已达到化学平衡状态，A不符合题意；
相同时间内消耗3 mol A，同时生成3 mol C，均表示正反应方向，不能判定反应已达到化学平衡状态，B不符合题意；
消耗3n mol A即生成n mol B，同时消耗n mol B，说明B的正反应速率等于逆反应速率，能判定反应达到平衡状态，C符合题意；
A、B、C均为气态，反应前后气体的总质量不变，为定值，所以气体总质量不随时间的变化而变化，不能判定反应已达到化学平衡状态，D不符合题意；B的体积分数不再发生变化，说明B的量不再变化，能判定反应达到平衡状态，E符合题意。
(4)在某一时刻采取下列措施一定能使该反应的反应速率减小的是________(填字母)。
A．加入催化剂 B．降低温度
C．容积不变，充入A D．容积不变，从容器中分离出A
解析：加入催化剂，反应速率可能增大，A不符合题意；
降低温度，反应速率减小，B符合题意；
容积不变，充入A，反应物浓度增大，反应速率增大，C不符合题意；
容积不变，从容器中分离出A，A的浓度减小，反应速率减小，D符合题意。
BD