6.2.2 化学反应的速率与限度(第三课时) 课件（21张ppt）【新教材】2020-2021学年人教版（2019）高一化学必修二

化学反应的速率与限度
化学反应的限度
常德芷兰实验学校
阅读：P48 科学史话，从这一材料中，你得到什么启示？
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？
① 2H2 + O2 = 2H2O
已知：2mol 1mol

② 2SO2 + O2 = 2SO3
已知：2mol 1mol
2mol
?
<2mol
?
?
一、可逆反应
概念：在同一条件下既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应。
典型的可逆反应有:
N2+3H2 2NH3
催化剂
2SO2+O2 2SO3
催化剂
SO2 +H2O H2SO3
NH3 +H2O NH3 ·H2O
高温、高压
可逆反应的特点：
①正反应和逆反应是两个方向完全相反的不同的化学反应，但同时存在
③不能进行到底，反应物、生成物共同存在；任何一种物质的存在量都大于0
②正反应和逆反应发生的条件相同
④可逆反应有一定的限度
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
√
×
√
×
14CO2、14C、14CO
2、14CO2 + C CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子有 。
1、以下几个反应是否是可逆反应？为什么？
【练习】
二、化学平衡状态的建立
在固定容积的密闭容器中，加入 1 mol N2和 3 mol H2，在催化剂加热的条件下进行反应：
思考. 反应开始的瞬间，以N2为例， 其v正(正反应速率) 、v逆(逆反应速率)分别是什么状态？
v正
v逆
时间
速率
N2+3H2 2NH3
高温高压
催化剂
反应物浓度最大
生成物浓度为0
v正最大
v逆为0
反应
开始
反应过程
达到平衡
反应物浓度减小
生成物浓度增大
各物质的浓度
不再改变
v正逐渐减小
v逆逐渐增大
v正 = v逆≠0
归纳：
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
正反应速率
逆反应速率
相等
时间
速率
1、定义：一定条件下可逆反应进行到一定程度，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。
二、化学平衡状态：
化学平衡是可逆反应一定条件下能达到的最大程度，即该反应的限度。反应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。
转化率：
已被转化的反应物的物质的量与其初始物质的量之比
2、化学平衡状态的特征：
逆、等、动、定、变
(1) 逆：讨论的对象是可逆反应 (前提)
(2) 等：同一物质 v正 = v逆≠0 (实质)
(3) 动：化学平衡是一种动态平衡。化学反应达到平衡时，反应并没有停止。
(4) 定：在平衡混合物中，各组成成分的含量保持不变 (标志)
(5) 变：化学平衡状态是有条件的，当影响化学平衡的外界条件发生改变，化学平衡就会被破坏，在新的条件下建立新的化学平衡。
练习
1.可逆反应达到平衡的重要特征（　）
A.反应停止了
B.正、逆反应速率都为零
C.反应物和生成物的浓度相等
D.正、逆反应的速率相等
D
思考：还有哪些特征可以判断可逆反应已达到了平衡状态？
3、常用于判断反应达到平衡的依据
达到平衡的标志：
v正=v逆
浓度不再改变
（一定条件下）
（1）直接标志
（2）间接标志
以xA + yB zC为例：
VA耗 = VA生
VA耗 : VC耗 = x : z
VB生 : VC生 = y : z
VA耗 : VB生 = x : y
a、能说明V正=V逆的标志：
b、反应物与生成物浓度不再改变：各物质的物质的量、百分含量、体积分数等保持恒定;
变量不再改变
C、方程式左右两边气体系数之和不同的反应,压强、气体密度、气体的总物质的量、气体平均分子质量、容器压强（恒容条件）、容器体积（恒压条件）不变。
d、有色物质参加或生成的反应,颜色不再变时，或绝热容器中的温度不再
改变。
1、以3H2+N2 2NH3为列分析,判断下列情形是否达到平衡状态?
(1) 若有1molN2消耗，则有1molN2生成。
(2) 若有1molN2消耗，则有3molH2生成。
(3) 若有1molN2消耗，则有2molNH3生成。
(4) 若有1molN≡N键断裂，则有6molN﹣H键断裂。
(5) 若有1molN≡N键断裂，则有6molN﹣H键生成。
(6) 若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变。
(7) 反应体系中平均相对分子质量一定。
(8) 若体系的体积一定，气体的密度一定。
(9) 若体系的体积一定，气体的压强一定。
是
否
是
是
是
是
否
是
否
2、下列各关系中能说明可逆反应：N2 + 3H2 2NH3 ,已达平衡状态的是 ( )
A. 3υ正（ N2 ）=υ正（H2） B.υ正（ N2 ）=υ逆（ NH3 ）
C. 2υ正（ H2 ）=3υ逆（ NH3 ） D. υ正（ N2 ）= 3 υ逆（H2）
?
3、在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时，不能表明反应N2O4(g，无色) 2NO2(g)已达 平衡状态的是（ ）
A. 混合气体的压强 B. 混合气体的密度
C. 混合气体的平均相对分子量 D. 气体的总物质的量
?
高 炉 炼 铁
高炉炼铁过程中发生的反应包括了可逆反应，而可逆反应存在一定的限度，当反应达到其限度以后，各物质的量就不变了，因此炼铁过程中，原料是不可能完全转化为产物的。
对炼铁的反应进行深入研究还有没有意义？
对炼铁的反应进行深入研究的意义：
可逆反应的限度是建立在一定条件的基础上的，改变反应条件可以在一定程度上改变反应的限度。
趋 利 避 害 ！
所以通过对反应条件的控制，可以促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。
三、化学反应条件的控制
在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。这就涉及到反应条件的控制。
1.控制 化学反应条件的基本措施:
(1)改变反应物的温度、浓度、气体压强、固体表面积以及催化剂的使用等来改变反应速率；
(2)通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强等，改变可逆反应进行的限度。
催化剂
高温、高压
N2 + 3H2 2NH3
达到平衡时平衡混合物中NH3的含量（体积分数）
资料1
压强增大，氨的含量增大
温度升高，氨的含量降低
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
合成氨的
速率增大
使混合物中氨
的含量提高
压强
高压
温度
高温
催化剂
使用
分析角度
反应条件
高压
低温
不影响
一致
矛盾
10~30MPa
合成氨的适宜条件
400~500℃
铁触媒
4.下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是___________(填序号)。
(1)步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
(2)步骤②中“加压”可以加快反应速率
(3)步骤②采用的压强是2×107 Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大
(4)步骤③，选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件
(5)目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右
(6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本
(1)(2)(4)(6)