人教版高一化学必修二化学6.2 化学反应的速率与限度 课件 (共41张PPT)

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第二节
化学反应的速率与限度
第六章
化学反应与能量
一、导入新课
①2H2
+
O2
2H2O
点燃
催化剂
△
2mol
?
<2mol
?
思考：我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，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？
已知：2mol
1mol
②
2SO2
+
O2
2SO3
已知：2mol
1mol
二、推进新课
由上可知可逆反应进行得不完全，正、逆向反应同时同条件进行。化学反应物不可能全部转化为生成物，存在一定的化学反应限度。其实任何化学反应的进程都有一定的限度（可逆性），反应物不可能完全参加了反应，有些能进行地较彻底（非可逆反应），有些反应是不彻底的，甚至是可逆的（可逆反应）。
【结论】
二、推进新课
一、可逆反应
水的生成与电解，二次电池的放电与充电，CO2和H2O在植物体中通过光合作用合成糖与糖在人体内氧化生成CO2和H2O，它们是否属于“可逆反应”？
1.可逆反应的概念
在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。
2.可逆反应的判断
二、推进新课
N2
+
3H2
2NH3
催化剂
高温高压
2SO2
+
O2
2SO3
催化剂
高温
Cd
+
2NiO(OH)
+
2H2O
Cd(OH)2
+
2Ni(OH)2
放电
充电
2H2O
H2↑
+
O2
↑
电解
点燃
√
×
√
×
二、推进新课
【例1】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SO2和O2中
D、存在于SO2、O2和SO3
D
二、推进新课
工程师的设想
17世纪后期，人们发现高炉炼铁所排出的高炉气中含有相当量的CO，作为工业革命发源地的英国有些工程师认为-------这是由于CO和铁矿石的接触时间不长所造成的，于是在英国耗费了大量资金建造了一个高大的炼铁高炉（如图），以增加CO和铁矿石的接触时间。可是后来发现用这个高炉炼铁，所排出的高炉气中CO的含量并没有减少，你知道为什么吗？
可逆反应
二、推进新课
原料利用率的高低问题就涉及到化学反应进行的程度问题——化学平衡。
【思考】
在硫酸工业、硝酸工业都涉及到可逆反应，从效益的角度应考虑：
(1)反应速率大
(2)原料的利用率要高
二、推进新课
2.溶解平衡
蔗糖溶解：
v（溶解）=
v（结晶）
蔗糖的溶解达最大程度，即形成饱和溶液。
达到溶解平衡。
(1)
溶解平衡是如何建立的?
(2)
溶解平衡平衡是否是不再溶解蔗糖了?
溶解平衡的特征
v（溶解）=
v（结晶）≠0
晶体质量不发生变化，溶液浓度不发生变化即得饱和溶液。
溶解平衡是动态平衡
。
二、推进新课
将0.1
molCO和0.1mol
H2O(g)通入容积为1L的密闭容器中，在催化剂存在的条件下加热到800℃，发生如下反应：
CO
+
H2O(g)
CO2
+
H2
催化剂
高温
起始浓度
变化浓度
最终浓度
0.1
0.1
0
0
0.04
0.04
0.04
0.04
0.06
0.04
0.04
0.06
实验发现上述反应无论反应进行多长时间，各物质的浓度都不再发生变化。
二、化学反应的限度(化学平衡)
二、推进新课
【思考】体系中CO、H2O、CO2、H2的浓度保持不变与正逆反应速率有什么关系？这时可逆反应达到了什么状态？
N2
+
H2
NH3
在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和3mol
H2
(合适催化剂)
，能发生什么反应？
(1)
开始时c(N2)
、c(H2)大，
c(NH3)
=0
开始阶段有什么特征？
只有正反应，v(逆)=0
N2
+
3H2
2NH3
催化剂
高温
二、推进新课
(2)
瞬间后c(N2)
、c(H2
)变小，c(NH3)≠0
瞬间过后有什么特征？
正逆反应都进行，v(逆)
≠0，v(正)>
v(逆)
(3)
c(N2)
、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。
一定时间段内有什么特征？
v(正)=
v(逆)
≠0
N2
+
H2
NH3
N2
+
H2
NH3
二、推进新课
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”。
可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。
二、推进新课
平衡建立：速率——时间图象
V(正)
V(逆)
V(正)=V(逆)
反应速率
时间
二、推进新课
1.化学平衡状态：在一定条件下，一个可逆反应进行到一定程度时，正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物浓度和生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。
特征：
宏观——反应物和生成物的浓度不再改变。
微观——v(正反应)＝v(逆反应)≠0。
二、推进新课
【注意】
1.一定条件：恒温恒容下或恒温恒压。
2.研究的对象：可逆反应。
3.本质特征(实质)：
对同一物质
正反应速率
=
逆反应速率≠0
4.标志：反应混合物中各组分的浓度（或百分含量）保持不变的状态
二、推进新课
2.改变条件可以改变一个化学反应的限度，即改变化学平衡状态——化学平衡的移动。
3.化学平衡的建立
(1)反应开始时
①反应物的浓度______，正反应速率______。
②生成物的浓度为____，逆反应速率为
。
(2)反应进行中
①反应物的浓度逐渐________，正反应速率逐渐________。
最大
最大
零
零
减小
减小
二、推进新课
②生成物的浓度逐渐________，逆反应速率逐渐________。
(3)一段时间(t1)
正反应速率与逆反应速率相等，此时，反应物的浓度不再变化，生成物的浓度也不再变化。此时的状态就是
增大
增大
化学平衡状态。
二、推进新课
【例2】高炉炼铁中Fe2O3+
3CO
2Fe
+
3CO2
反应开始高炉内有1mol
Fe2O3、3mol
CO下列说法正确的是(
)
Fe2O3与CO
充分反应后生成2molFe、3molCO2。
B.随着反应进行，正反应速率逐渐减小，最后为0。
C.当生成的铁的质量不随时间改变时，化学反应停止。
D.当化学反应达平衡时，Fe2O3转化率最大
D
二、推进新课
【例3】在2升的密闭容器中2molSO2和一定量的氧气，发生反应，当反应进行到4min时，测得此时SO2为0.4mol，问在反应进行到2min时，密闭容器中SO2的物质的量是(
)
A
1.6mol
B1.2mol
C
大于1.6mol
D小于1.2mol
D
二、推进新课
等：
v(正)=v(逆)
达到平衡，
即同一物质的消耗速率与生成速率相等。
动：
化学平衡是一种动态平衡：
即正反应和逆反应在不断的进行且速率相等。
v（正）=v（逆）
>0
逆：可逆反应
化学平衡的特征：
定：
条件不变时，各组分浓度保持不变。即反应进行到最大限度。
变：
条件是建立平衡的前提
平衡是短暂的、相对的，一定条件下的平衡，如果条件改变时，原平衡就被破坏，在新条件下，达到新的平衡。
二、推进新课
【例4】在密闭容器中充入SO2和由18O原子组成的氧气，在一定条件下开始反应，在达到平衡后，18O存在于(
)
A、只存在于氧气中
B、只存在于O2和SO3中
C、只存在于SO2和SO3中
D、SO2、SO3、O2中都有可能存在。
D
二、推进新课
【例5】在一定条件下，某容器内充入N2和H2合成氨，以下叙述中错误的是(
)
A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零。
B.随着反应的进行，正反应速率减小，最后降为零。
C.随着反应的进行，正反应速率减小，逆反应速率增大，最后相等。
D.在达到平衡时，N2正反应速率等于逆反应速率。
B
二、推进新课
三、化学平衡状态的标志（判断依据）
（1）υ正
=
υ逆（根本标志）
①同一物质：该物质生成速率等于它的消耗速率。
②不同的物质：
2SO2
+
O2
2SO3
V(SO2)正：V(O2)逆
==
2：1
V(SO2)正：V(SO2)
逆
==
1：1
V(SO2)正：V(O2)正
==
2：1
?
二、推进新课
【例6】可逆反应N2＋3H2　　
2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是(
)　
　A?
3?正?N2?＝?
正?H2?
　B?
?
正?N2?＝?逆?NH3?
　C?
2?
正?H2?＝3?逆?NH3?
　D?
?
正?N2?＝3?逆?H2?
C
二、推进新课
【例7】可逆反应2A+3B
4C在一定条件下达到化学平衡的标志是(
)
A.一定时间内有2mol的A生成，同时有3mol的B生成
B.一定时间内有2mol的A消耗，同时有4mol
的C生成
C.一定时间内有4mol的C分解，同时有3mol的B消耗
D.一定时间内有2mol的A消耗，同时有3mol的B生成
C
D
二、推进新课
平衡状态的判断：
正逆反应速率的关系
(1)
在单位时间内消耗了
m
mol
A，同时生成了m
mol
A；
(2)
在单位时间内消耗了
n
mol
B，同时消耗了p
mol
C；
(3)
v
(A)∶v
(B)
∶
v
(C)
∶
v
(D)
=
m
∶
n
∶
p
∶
q
；
(4)
在单位时间内生成了
n
mol
B，同时消耗了q
mol
D。
v正＝v逆，平衡
v正＝v逆
,平衡
未达到平衡时也符合此关系
均指v逆，不一定平衡
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
二、推进新课
同一种物质：V断裂化学键
=
V形成化学键
不同物质：考虑系数、分子内化学键数、正逆速率。
③化学键的角度：
【例8】下列说法可以证明反应N2+3H2
2NH3
已达平衡状态的是(
)
A.1个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键断裂
C.1个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键形成
E.
N2与H2
反应速率之比为1：3
F.外界条件不变，正反应速率大小不随时间改变
ACF
二、推进新课
以速率判断平衡时必须是不同方向
同物质相等
不同物质速率之比等于系数之比
(2)混合物中各组分的浓度保持不变：
①各组分的物质的量浓度、质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变。
②各组分的质量、物质的量、分子数、气体的体积保持不变。
③反应物的转化率、产物的产率保持不变。
二、推进新课
④体系的温度、颜色等保持不变。
如：恒压恒容容器中：H2
+
I2
2HI，
若体系的温度或气体的颜色不再发生变化。
则反应一定达到平衡。
⑤
aA(g)
+
bB(g)
cC(g)
+
dD(g)
若a+b
≠
c+d即非等体积反应时：
若总物质的量、总压强(恒容)、平均摩尔质量保持不变，则反应一定达平衡。
⑥
aA(g)
+
bB(g)
cC(g)
+
dD(g)
若a+b=c+d即等体积反应时：
若总物质的量、总压强(恒容)、平均摩尔质量保持不变，则不能说明达到平衡。
二、推进新课
【例9】可逆反应2NO2
2NO+O2在密闭容器中反应(恒容)，达到平衡状态的标志是(
)
A.单位时间内生成n
mol
O2的同时生成2n
mol
NO2；
B.NO2、NO、O2的物质的量之比为2：2：1的状态。
C.用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态；
D.混合气体的颜色不再改变的状态；
E.混合气体的密度不再改变的状态；
F.混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
ADF
二、推进新课
【例10】对一固定容积的密闭容器中进行的可逆反应：
4NH3(g)
＋
5O2(g)
4NO(g)
＋
6H2O(g)
下列说法中能确认反应已达到平衡状态的是(
)
A．反应混合物中各组分浓度相等
B．单位时间内每有4mol
NH3被氧化，同时有5mol
O2被还原
C．单位时间内4mol
NH3被消耗同时有5molO2生成
D．NH3的转化率保持不变
CD
解题方法：1.反应速率是看一正一逆
2.反应浓度不随时间变化
二、推进新课
【例11】
在一定温度下，可逆反应A(气)+3B(气)
2C(气)达到平衡的标志是(　　
)
A.C的生成速率与C分解的速率相等
B.单位时间内生成n
molA,同时生成3nmolB
C.
A、B、C的浓度不再变化
D.A、B、C的分子数比为1:3:2
E.单位时间内生成n
molA,同时生成2nmolC
ACE
二、推进新课
【例12】在恒温恒容的密闭容器中，可逆反应：2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
达到平衡后，下列不是平衡的标志的是(
)
A.混合气体的密度不再发生变化
B.容器中三种物质的质量分数相等
C.密闭容器中的压强不再发生变化
D.气体的总的物质的量不再发生变化
E.混合气体的平均分子量不再发生变化
AB
二、推进新课
【例13】一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再变化时，表明A(s)+2B(g)
C(g)+D(g)
已达到平衡的是(
)
A.混合气体的压强
B.混合气体的密度
C.B物质的物质的量浓度
D.气体的总物质的量
BC
二、推进新课
（1）混合气体的颜色不再改变
（
）
（2）混合气体的平均相对分子质量不变
（
）
（3）混合气体的密度不变
（
）
（4）混合气体的压强不变
（
）
（5）单位时间内消耗2n
molNO2的同时生成2n
molO2
（
）
（6）
O2气体的物质的量浓度不变
（
）
【例14】在固定体积的的密闭容器中发生反应：
2NO2
2NO
+
O2
该反应达到平衡的标志是：
√
×
×
√
√
√
二、推进新课
三、化学反应的条件控制
1.建筑物定向爆破问题
二、推进新课
(1)
煤的状态与煤燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？
煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。
2.如何提高煤的燃烧效率
(2)
空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？为什么？
空气充足，煤燃烧得充分，产物主要为CO2，放热量大；
空气不足，则煤燃烧不充分，部分生成CO，CO排放到空气中造成污染，且生成CO时，放出的热量大大减小。
二、推进新课
(3)
应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是什么？
应选择保温隔热且耐热的炉（灶）膛材料。
尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中煤燃烧需要提供部分能量才能进行，而利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的持续进行。
选用保温隔热材料的目的，是为防止热量散失。
(4)
燃料不充分燃烧有何危害？
产生热量少，浪费资源。
产生污染物，危害人体健康。
二、推进新课
(5)
燃料充分燃烧的条件是什么？
燃料燃烧必须与空气接触，且温度要达到燃料的着火点。
燃料充分燃烧要考虑到两点：一是燃烧时要有足够多的空气；二是燃料与空气要有足够大的接触面积。
再
见