6.2.2 化学反应的限度 课件（29张ppt）【新教材】2020-2021学年人教版（2019）高一化学必修二

第六章 化学反应与能量
第二节 化学反应的速率与限度
第2课时 化学反应的限度
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？
①2H2 + O2 = 2H2O
已知：2mol 1mol
②2SO2 + O2 2SO3
已知：2mol 1mol
2mol
?
<2mol
?
二、化学反应的限度
1.可逆反应
在同一条件下，即能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。
①可逆反应用“ ” 表示
②可逆反应不能进行到底，反应物与生成物同时存在
注意：
③若正反应是吸热反应，则逆反应是放热反应
双向性
同时性
共存性
常见的典型的可逆反应有：
N2+3H2 2NH3
催化剂
高温高压
SO2 +H2O H2SO3
NH3 +H2O NH3 ·H2O
2SO2+O2 2SO3
催化剂
△
对于以上反应，请分析：
(1)当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度哪个大？
(2)当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个反应速率大？
在密闭容器中加入2molSO2和1mol O2发生反应：
思考
2SO2(g) +O2 (g) 2SO3(g)
正向反应
逆向反应
反应物浓度最大，v(正) 最大
生成物浓度为零，最小，v(逆)为零
反应开始时：
对于以上反应，请分析：
(3)随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化？
(4)随着反应的进行，v(正)与v(逆)怎样变化？
在密闭容器中加入2molSO2和1mol O2发生反应：
思考
2SO2(g) +O2 (g) 2SO3(g)
正向反应
逆向反应
反应进行中：
反应物减少，导致v(正) 逐渐减小；
生成物由无到有逐渐增多，导致v(逆) 从零逐渐增大
对于以上反应，请分析：
(5)v正 递减、v逆 递增将导致二者之间出现什么结果？
(6)在v正 = v逆 后，v正会继续减小吗？v逆 会继续增大吗？反应物和生成物的浓度呢？
在密闭容器中加入2molSO2和1mol O2发生反应：
思考
2SO2(g) +O2 (g) 2SO3(g)
正向反应
逆向反应
反应到一定时间后：
v(正)＝v(逆)；
各反应物和生成物的浓度不再改变
(5)反应会进行到什么时候“停止”？
(6)此时，反应物和生成物浓度如何变化？
(7)反应真的停止了吗？
正反应速率与逆反应速率相等时
反应物和生成物浓度不再改变
化学平衡状态
未停止，处于动态平衡
在密闭容器中加入2molSO2和1mol O2发生反应：
思考
2SO2(g) +O2 (g) 2SO3(g)
正向反应
逆向反应
反应速率
v(正)
v(逆)
t1
时间（t）
0
(1)0~t1：v(正)>v(逆)
(2)t1： v(正)=v(逆)
平衡状态
2.化学平衡状态的建立
3.化学平衡状态
(1)定义：在一定条件下，可逆反应中，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应物的浓度和生成物的浓度都不在改变，达到了一种表面静止的状态，我们称之为化学平衡状态。化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大“限度”。
化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率
(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
②等：同一物质 v正 = v逆≠0
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
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。
前提
实质
标志
【思考与交流】
如何判断可逆反应已达到平衡状态了呢？
微观：v(正)=v(逆)，v(正)=v(逆)是指指定某物质(反应物或生成物)的消耗速率与生成速率相等。
宏观：各物质的浓度保持不变，各物质的百分含量不变。
在外界条件不变的情况下，可逆反应进行到一定的程度时，v正反应速率=v逆反应速率，化学反应进行到最大限度，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应混合物处于化学平衡状态，简称化学平衡。
②变量不变：反应混合物各组分的浓度、质量分数、物质的量、体积分数保持不变
5.化学平衡状态的判断
①速率相等：v(正)=v(逆)
（1）直接标志
①v正 = v逆 ≠ 0
同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)
不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率
②各组分的浓度保持一定
各组分的质量、物质的量、物质的量浓度、质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间而改变。
5.化学平衡状态的判断
变量不变，反应达平衡
例：
一正一逆
再看比例
同一物质：v正(A)=v逆(A)
不同物质：v正(A)：v逆(B)=a:b
适用：速率关系、成键断键、生成消耗
A的消耗速率与A的生成速率—————
A的消耗速率与C的————速率之比等于————
B的生成速率与C的————速率之比等于————
A的生成速率与B的————速率之比等于————
相等
消耗
a ：c
生成
b ：c
消耗
a ：b
aA(g)+bB (g) cC(g)+dD(g)
是
是
【练习】
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。
否
是
否
（2）间接标志
5.化学平衡状态的判断
体系的颜色不变、温度不变
平均相对分子质量（M）、 ρ(气体)、n (总) 、P (总) 等
1.对于可逆反应M＋N Q 达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A. M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B. M、N全部变成了Q
C. 反应物和生成物的浓度都保持不变
D. 反应已经停止
C
【练习】
2.在一定温度下，可逆反应A(g)+3B (g) 2C(g) 达到平衡状态的标志是（ ）
A. C的生成速率和C的分解速率相等.
B. 单位时间内生成1molA同时生成了3molB.
C. A、B、C浓度不再变化.
D. A、B、C的分子个数之比为1：3：2
AC
【练习】
三、化学反应条件的控制
促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应
1.目的
2.方法
（1）通过改变温度、浓度、压强、表面积、使用催化剂等，改变化学反应速率；
（2）通过改变温度、浓度、压强等，改变可逆反应的限度。
a．合成氨工业
(1)化学理论
温、 压时有利于提高氨的产率。
(2)工业实际
①温度：温度低，速率小，达到平衡所需时间长，生产成本高，通常选择在 下进行。
②压强：压强大，对动力和生产设备的要求高，通常采用压强为 。
低　
高　
400～500 ℃　
10～30 MPa 　
N2 + 3H2 2NH3
高温 高压
催化剂
3.案例
【思考与讨论】
为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？（提示：可以从以下几方面考虑，如燃料的状态、空气用量、炉膛材料、烟道废气中热能的利用，等等。）
b．提高煤的燃烧效率
(1)将煤块粉碎成煤粉
目的是增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分，反应速率更大；
(2)通入适当过量的空气
目的可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量；若空气不足，会造成煤燃烧不完全生成CO，产生热量减少，且会造成污染。

3.案例
(3)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料
目的是防止热量散失
(4)充分利用煤燃烧后的废气中的热量，可采取的措施是将燃烧后的废气通过热交换装置，供其他方面使用。
3.案例
炼制1吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有没利用的CO气体，开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟没有改变，这是什么原因呢？
【科学史话】
1.下列关于化学反应限度的说法中正确的是（ ）
A.一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的最大限度
B.当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零
C.平衡状态时，各物质的浓度保持相等
D.化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
A
【课堂练习】
2.在体积不变的密闭容器中发生反应
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，下列叙述表示该反应处于化学平衡状态的是（ ）
A.N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B.混合气体的密度不随时间变化
C.当有1 mol N≡N键断裂时，有6 mol N—H键断裂
D.单位时间内生成2a mol NH3，同时消耗a mol N2
C
【课堂练习】
3.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，下面说法中错误的是（ ）
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.能够提高化学反应速率
D
【课堂练习】
4.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是_________(填序号)。
①提高燃料的着火点　②降低燃料的着火点
③将固体燃料粉碎　 ④将液体燃料雾化处理
⑤将煤进行气化处理　⑥通入适当过量的空气
③④⑤⑥
【课堂练习】