2011年高一化学精品课件：2.1.2　化学反应的限度（苏教版必修2）

(共27张PPT)
第2课时　化学反应的限度
第2课时
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
探究整合应用
课前自主学案
自主学习
一、可逆反应
1．概念：在同一条件下，既可以向______方向
进行，又可以向_______方向进行的反应。
2．表示：用“ ”连接反应物和生成物。
3．特点：在一定条件下，可逆反应有一定的
______，反应物不能完全转化为生成物。
正反应
逆反应
限度
思考感悟
【提示】　(1)二者不属于可逆反应，因为可逆反应是在相同条件下进行的。
(2)可逆反应不能进行到底，故不能生成2 mol NH3。
1．可逆反应达到平衡的重要特征是(　　)
A．反应停止了
B．正、逆反应的速率均为零
C．正、逆反应都还在继续进行
D．正、逆反应的速率相等
答案：D
自主体验
答案：C
3．在一定条件下，向某容器中充入N2和H2合成NH3，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，正反应速率逐渐减小，最后正反应速率减小为零
C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后保持恒定
D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定
答案：B
课堂互动讲练
可逆反应的特征
一是正反应和逆反应在同一条件下进行；否则，是非可逆反应。
二是正、逆反应同时进行，即进行的时间、地点是相同的，反应物和生成物共存。
三是无论一种物质的投入量有多大，另外与它反应的物质总也不能完全反应，总有剩余。
例1
(2011年福州高一检测)在一定量的密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) S 2O3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　)
A．SO2为0.4 mol/L，O2为0.2 mol/L
B．SO2为0.25 mol/L
C．SO2、SO3均为0.15 mol/L
D．SO3为0.40 mol/L
【思路点拨】　本题考查对可逆反应的特征的理解，解答时，应注意两点：
(1)可逆反应既可向正反应方向进行，同时又可向逆反应方向进行；
(2)可逆反应不能进行到底，只能反应到一定程度达到平衡状态，平衡时各物质的物质的量都大于零。
【解析】　对于本题，若反应从题给某一时刻开始向正反应方向进行并达平衡，此时SO3的浓度应小于0.40 mol/L；若反应从题给某一时刻开始向逆反应方向进行并达平衡，此时SO2的浓度应
小于0.4 mol/L，O2的浓度应小于0.2 mol/L；由反应的量的关系可知c(SO2)＋c(SO3)＝0.4 mol/L，因此两者不可能同时为0.15 mol/L。
【答案】　B
变式训练1　在已达到平衡的可逆反应2SO2＋O2??2SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的(　　)
A．多余的氧气中
B．生成的三氧化硫中
C．氧气和二氧化硫中
D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中
解析：选D。18O2的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到含18O的SO2和O2，因此，18O可存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
化学平衡状态的判断依据和判断方法
1．化学平衡的判断依据，即化学平衡的两个主要特征：
(1)本质特征：v(正)＝v(逆)；
(2)现象特征：反应混合物中各组分含量保持不变。
2．判断方法：
(1)直接判断法
①正反应速率＝逆反应速率>0；
②同一物质的消耗速率与生成速率相等；
③各组分的浓度保持不变。
(2)间接判断法
①各组分的百分含量保持不变(各物质的物质的量分数一定、各物质的质量分数一定、各气体的体积分数一定)；
②各组分的物质的量不随时间的改变而改变；
③各气体的体积不随时间的改变而改变。
(3)特例判断法
①对反应前后气体物质的分子总数不相等的可逆反应来说，混合气体的总压强、总体积、总物质的量、平均摩尔质量不随时间的改变而改变时，
反应即达化学平衡状态；
②对反应前后气体物质的分子总数相等的可逆反应来说，混合气体的总压强、总体积、总物质的量、平均摩尔质量不随时间的改变而改变时，不能判断该反应是否已达化学平衡状态；
③反应体系内有色物质的颜色不再改变。
无论用什么方法判断可逆反应是否达到平衡状态，都要以本质特征或现象特征为依据来展开分析和判断。也就是说，判断可逆反应是否达到平衡状态的根本标志是v(正)＝v(逆)，其余的判断方法都是从这个方法的基础上衍生出来的。
例2
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．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)
【解析】　当正反应速率等于逆反应速率时，可逆反应达到平衡状态。根据化学方程式中NH3和H2的计量关系，可以看出正反应在单位时间内有3 mol H2发生化合反应，必定同时生成2 mol NH3，故有2v正(H2)＝3v正(NH3)。这时逆反应如果同时有2 mol NH3发生分解反应，NH3的物质的量就相当于没有变化，好像“表面上静止”达到平衡状态。所以当2v正(H2)＝3v逆(NH3)时，NH3的正、逆反应速率相等，说明反应已达到平衡状态。
【答案】　C
【规律方法】　化学平衡的本质是正逆反应的速率相等。如果只说明正反应速率的大小或者逆反应速率的大小，而没有说明正逆反应速率之间的关系，则无法判定反应是否达到平衡。判断过程中，尽量把不同物质表示的反应速率转化成同一物质表示的反应速率，同时注意速率的单位应换算成统一的单位。
变式训练2　(2011年宁波高一检测)可逆反应2NO2??2NO＋O2在体积不变的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是(　　)
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为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
A．①④　　　　　　　B．②④
C．①③④ D．①②③④⑤
解析：选B。解答本题的关键是根据所给条件判断出v(正)＝v(逆)。①中生成n mol O2的同时生成2n mol NO，都是正反应速率，不能作为判断依据；②中生成n mol O2为正反应速率，同时生成2n mol NO2为逆反应速率，且符合化学计量数之比，正确；③不能作为判断依据；④中NO2为红棕色气体，颜色不再发生变化，说明其浓度不再发生变化，说明反应平衡了；⑤中该体系混合气体的密度为一恒定的数值，不变，所以不能作为判断达到平衡的标志。
探究整合应用
有关化学平衡的计算方法
1．计算模式
设a mol·L－1、b mol·L－1分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol·L－1为反应物A的转化浓度，nx mol·L－1为B的转化浓度，则：
　　　　　　mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
c始(mol·L－1) 　 a 　　　b　　　　0　　　0
Δc(mol·L－1) mx nx px qx
c平(mol·L－1) a－mx b－nx px qx
2．基本步骤
(1)确定反应物或生成物的起始加入量。
(2)确定反应过程中各物质的变化量。
(3)确定平衡时各物质的平衡量。
(4)依据题干中的条件建立等式关系进行解答。
3．有关化学平衡的计算
(1)反应物的转化率
例
(4)原混合气体中，a∶b＝________。
(5)达到平衡时，N2和H2的转化率之比，α(N2)∶α(H2)＝________。
【解析】　(1)由反应的化学方程式得知，反应掉的N2和生成NH3的物质的量之比为1∶2。
设反应掉的N2的物质的量为x mol，则x∶6＝1∶2
解之x＝3　则a＝13＋3＝16。
(2)平衡时NH3的物质的量为(716.8 L/22.4
L·mol－1)×25%＝8 mol。
(3)可利用差量法计算：假设气体总物质的量减少y，
【答案】　(1)16　(2)8 mol　(3)5∶4　(4)2∶3
(5)1∶2