《学霸笔记·同步精讲》第6章 化学反应与能量 第2节 第2课时　化学反应的限度（课件）高中化学人教版必修二

(共30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
第六章
2026
内容索引
01
02
03
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课 标 定 位
1.结合图像分析化学平衡状态的建立。
2.认识化学平衡状态的特征,并能用于平衡状态的判断。
3.认识调控化学反应速率和限度在生活、生产中的意义。
素 养 阐 释
1.能描述化学平衡状态的建立过程。
2.能根据化学平衡状态的特征判断可逆反应是否达到平衡。
3.能从化学反应速率和限度的视角初步解释化学实验和化工生产中反应条件的选择。
自主预习·新知导学
一、化学反应的限度
1.化学平衡状态的建立。
如图所示,在一定条件下,一个从正反应开始进行的可逆反应,开始时v正
最大,v逆为0;随着反应的进行,v正逐渐减小,v逆逐渐增大,当反应进行到一定程度时,v正与v逆相等,反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变,即达到了化学平衡状态。
2.可逆反应的特点是在给定条件下反应不能进行到底,因此在给定条件下反应有一定的限度。
3.不同化学反应的限度不同,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。
【自主思考】 可逆反应在一定条件下达到平衡状态后反应是否停止了
提示:没有停止,正、逆反应仍在进行,化学平衡状态是动态平衡,达到平衡后,正、逆反应速率相等但不等于0。
二、化学反应条件的控制
1.调控化学反应的条件,可以增大其反应速率,提高反应物的转化率即原料的利用率,从而促进有利的化学反应。
2.在化工生产中,调控反应条件以提高反应进行的程度时,要考虑成本和实际可能性。例如,工业合成氨通常选用的条件是:温度选择400~500 ℃,压强选择10 MPa~30 MPa,并使用催化剂。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)反应物和生成物共存的状态就是化学平衡状态。(　　)
(2)化学反应的限度与时间长短无关。(　　)
(3)在一定条件下进行的可逆反应,达到化学平衡时反应就停止了。(　　)
(4)可逆反应只有从正反应方向进行才能达到化学平衡状态。(　　)
(5)升高温度一定能改变可逆反应进行的限度。(　　)
(6)一定条件下进行的可逆反应,当容器内压强不再改变时,说明反应达到化学平衡状态。(　　)
(7)增大化学反应速率的因素不一定能提高可逆反应的限度。(　　)
(8)化工生产中调控反应条件时要考虑生产成本和实际可能性。(　　)
×
√
×
×
√
×
√
√
2.在200 ℃时,将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入容积为x L的密闭容器中,发生反应:I2(g)+H2(g) 2HI(g)。
(1)反应刚开始时,因为c(H2)=　　　　　　　,c(I2)=　　　　　　　　,而c(HI)=　　　,所以化学反应速率v正　　　　,而v逆　　　　。
(2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)　　　, c(I2)　　　,而c(HI)　　　,从而化学反应速率v正　　　,而v逆　　　　。
(3)当反应进行到v正与v逆　　　时,可逆反应达到了化学平衡。若保持反应条件不变,混合物中各组分的物质的量将　　　　　;若升高温度到300 ℃,v正(2)减小　减小　增大　减小　增大
(3)相等　不再改变　减小　减小
合作探究·释疑解惑
探究任务1
化学平衡状态的特征和平衡状态的判断
【问题引领】
常温下,氯气溶于水后形成浅黄绿色溶液,其中部分氯气能与水发生反应:Cl2+H2O HCl+HClO。
1.氯水呈浅黄绿色,是因为氯水中存在Cl2分子。为什么水足量而Cl2却还有剩余
提示:因为Cl2+H2O HCl+HClO是可逆反应,反应不能进行到底。
2.避光保存一段时间,发现氯水的颜色几乎不变。氯气与水的反应是否停止了 怎样理解此时该反应的状况
提示:反应没有停止。此时该反应处于平衡状态,单位时间内正反应消耗掉的Cl2和逆反应生成的Cl2的量相等,Cl2的浓度不变。
【归纳提升】
1.全面把握化学平衡状态的特征。
(1)研究对象:可逆反应。
(2)微观角度看是动态平衡:正、逆反应速率相等,但都不为0(此处指瞬时速率)。
(3)反应达到极限状态——限度:各组分浓度不再随时间而改变。
(4)改变反应条件,反应的限度发生改变,在新条件下达到新的限度。
2.化学平衡状态的判断依据。
(1)基本判据。
①v正=v逆。
有些表述,例如同一时间内某物质断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等也间接表述出v正=v逆。
②体系中各组分的浓度不再改变。
其他如物质的质量、质量分数、体积分数或物质的量分数保持不变;有颜色的物质参加或生成的可逆反应,颜色不随时间发生变化等描述,均等同于物质的浓度不变。
(2)其他判据。
规律:变量不变时是标志。
相对分子质量、气体的密度、容器内的压强等要结合具体的反应特点分析其是否可作为判据。如果该物理量是变量,当该物理量不再随时间而变化,则表明可逆反应达到平衡状态。
例如:对于恒温恒容容器中反应前后气态物质的化学计量数之和不相等的可逆反应,压强保持不变,则表明反应达到平衡状态;若反应前后气态物质的化学计量数之和相等,则体系中气体的物质的量不变,压强为恒量,压强不变不能作为平衡状态的标志。
可逆反应不能进行到底,把3 mol H2和2 mol N2充入密闭容器中在一定条件下发生反应,虽然N2过量,H2也不能全部转化,故生成的NH3少于2 mol。
【典型例题】
【例题1】 可以充分说明反应P(g)+Q(g) R(g)+S(g)在恒温下已达到平衡的是(　　)。
A.反应容器内的压强不随时间改变
B.反应容器内P、Q、R、S四者共存
C.P的生成速率和S的生成速率相等
D.反应容器内气体的总物质的量不随时间变化
答案:C
解析:该反应是反应前后气体体积不变的反应,体系中气体的总物质的量和压强不随时间而改变,故A、D两项不能作为反应达到平衡的标志;因为是可逆反应,在建立平衡的过程中反应物和生成物一定共存,B项无法确定是否已达到平衡;P的生成速率和S的生成速率相等,说明v正=v逆,反应达到平衡,C正确。
首先抓住两个基本判据,即v正=v逆,各组分的浓度不再变化。这两个判据是没有附加条件的。对于其他判据,先分析在给定条件下该物理量是否为变量,若为变量,当其不再改变时则反应达到平衡状态;若为恒量,则不能表明反应达到平衡状态。
【变式训练1】 对于可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),下列各关系能说明反应已达到平衡状态的是(　　)。
A.3v正(N2)=v正(H2)
B.v正(N2)=v逆(NH3)
C.2v正(H2)=3v逆(NH3)
D.v正(N2)=3v逆(H2)
答案:C
解析:达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等,用氨、氢气、氮气表示的化学反应速率之比等于它们的化学计量数之比。结合这两个条件,可以得出正确选项是C。
用v正=v逆判断可逆反应达到化学平衡状态,要把握两层含义,一是速率必须是一正一逆;二是用同种物质表示时速率相等,若用不同物质表示反应速率,一定要结合其化学计量数进行转换。
【问题引领】
探究任务2
化学反应条件的控制
工业上生成硫酸的过程中,其中第二步是在接触室内进行SO2的催化氧化:2SO2+O2 2SO3。
正反应是气体体积缩小的、放热的氧化还原反应,通常采用常压、450 ℃和催化剂的条件。
表　不同温度下SO2的平衡转化率
[原料气成分(体积分数):SO2 7%,O2 11%,N2 82%;压强:0.1 MPa]
1.结合上述材料分析,工业上为增大反应速率采取了哪些措施
提示:使用催化剂、加热(450 ℃)。
2.增大压强既能增大反应速率,提高生产效率,又可改变反应的限度,提高SO2的转化率。为什么工业上没有采用增大压强的方法进行生产
提示:常压下SO2的转化率已很高。增大压强,需要的动力增大,对设备要求更高,生产成本也更高。
3.为了增大反应速率,还可采取哪些措施
提示:可采用增大O2的浓度等措施。
【归纳提升】
1.控制化学反应条件的目的。
化学反应有的快、有的慢,进行的程度有的大、有的小,有的对人类有利、有的不利。控制反应条件,促进有利的化学反应(提高反应物的转化率即原料的利用率,增大反应速率等),抑制有害的化学反应(减小反应速率,减少甚至消除有害物质的产生,控制副反应的发生等),使化学反应向着对人类有利的方向转化。
2.控制化学反应条件的基本措施。
(1)通过改变反应体系的温度、溶液浓度、气体压强(或浓度)、固体表面积或使用催化剂等,可以改变化学反应速率。
(2)通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强(或浓度)等,可以改变可逆反应的限度。
【典型例题】
【例题2】 化学反应速率的研究对于工农业生产和日常生活有着十分重要的意义,下列说法不正确的是(　　)。
A.将肉类食品进行低温冷藏,能延缓其腐败变质
B.在化学工业中,选用合适的催化剂能提高生产效率
C.做馒头或面包时,经常用到酵母菌。酵母菌发酵的快慢与温度有关,温度越高,发酵时间一定越短
D.茶叶的包装袋中加入的还原性铁粉,能显著延长茶叶的储存时间
答案:C
解析:A项,低温冷藏能延缓肉类食品变质。B项,合适的催化剂能提高单位时间内的产量,从而提高生产效率。C项,酵母菌的发酵温度要控制在一定范围内,温度过高酵母菌会失去活性。D项,还原性铁粉能与茶叶包装袋中的氧气反应,降低氧气浓度,从而显著延长茶叶的储存时间。
【变式训练2】 下列反应条件的控制中,不恰当的是(　　)。
A.为防止铁制品生锈,在其表面涂一层防锈油漆
B.为防止火灾,在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C.为增大H2O2的分解速率,加入少量MnO2
D.向盛有半杯水的烧杯中加更多的水,以增大钠块与水的反应速率
答案:D
解析:钠块与水的反应快慢与水的量无关。
课 堂 小 结