化学反应速率和限度第二课时(4.1)

1、化学反应的速率和限度第二课时第二课时学习目标：1、认识可逆反应、化学反应平衡的含义。、认识可逆反应、化学反应平衡的含义。2、初步学会根据反应速率判断化学平衡、初步学会根据反应速率判断化学平衡 及化学平衡状态的建立。及化学平衡状态的建立。化学反应的限度化学反应的限度思考：一个化学反应在实际进行时，反应物能否思考：一个化学反应在实际进行时，反应物能否完全转变为生成物？完全转变为生成物？阅读：阅读：P50 科学史话科学史话从这一材料中，你得到什么启示？从这一材料中，你得到什么启示？化学反应是有限度的，有些能进行地较彻化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。底，有些反

2、应是不彻底的，甚至是可逆的。H2 + I2 2HI 正反应正反应逆反应逆反应什么叫做可逆反应？什么叫做可逆反应？ 在在同一条件同一条件下下, ,既向正反应方向进行既向正反应方向进行, ,同时又向逆反应方向进行的反应同时又向逆反应方向进行的反应. .典型的可逆反应有典型的可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温 SO2 +H2O H2SO3NH3 +H2O NH3 H2O启示启示:化学反应是有限度的，有些能进行地较彻化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。N2

3、 + H2 NH3在一固定容积的密闭容器里，加在一固定容积的密闭容器里，加1molN1molN2 2和和3mol 3mol ( (合适催化剂合适催化剂) )，能发生什么反应？能发生什么反应？（1）开始时）开始时c(N2) 、c(H2)大，大， c(NH3) =0开始阶段有什么特征？开始阶段有什么特征？只有正反应，只有正反应，v(逆逆)=0催化剂催化剂N2 + 3 H2 2NH3高温高温N2 + H2 NH3（2）瞬间后）瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小变小 , c(NH3)0瞬间过后有什么特征？瞬间过后有什么特征？正逆反应都进行，正逆反应都进行，v(逆逆) 0，v(正正) v(逆逆) （3

4、）c(N2) 、c(H2)逐渐变小，逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，逐渐增大， 三种物质的浓度达到一个三种物质的浓度达到一个特定值特定值。一定时间段内有什么特征？一定时间段内有什么特征？v(正正)= v(逆逆) 0N2 + H2 NH3 由于由于v(正正)= v(逆逆) 0，虽然正、逆反应都，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化会发生变化. 从外表上看，反应好象从外表上看，反应好象“停止停止”。 可逆反应的这种特殊状态就是我们今可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的天要研究的化学平衡状态化学平衡状态。反应速率反应速率v(正正

5、)v(逆逆)t1时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1： v(正正)=v(逆逆)平衡状态平衡状态N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压交流与讨论交流与讨论1. 定义定义 在在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应中，当中，当正反应正反应速率和逆反应速率相等速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组，反应混合物中各组分的分的浓度保持不变浓度保持不变的状态。的状态。前提（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应可逆反应内在本质内在本质：v(正正)= v(逆逆) 0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变的浓度保持不变化学平衡状态化学平衡

6、状态2. 化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征( () )动：动态平衡动：动态平衡（v v( (正正)= )= v v( (逆逆) ) 00）( ( 2)2)等：等：v(v(正正)= v()= v(逆逆) ) ( () )定：反应混合物中各组分的浓度保持定：反应混合物中各组分的浓度保持 定，各组分的含量保持不变。定，各组分的含量保持不变。( () )变：条件改变，原平衡被破坏，在新变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。( () )逆逆此条件下进行到什么时候达到了这个此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度反应的限度?此时的反应是否此时的反应是否停止停止了

7、？了？此时为何此时为何3种物质的浓度种物质的浓度保持不变保持不变? 某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂 时间时间 （min)物质的量物质的量浓度浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9练习练习可逆反应达到平衡的重要特征（）可逆反应达到平衡的重要特征（）A.A.反应停止了反应停止了B.B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零C.C.反应物和生成物的浓度相等反应物和

8、生成物的浓度相等D.D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D D对于可逆反应对于可逆反应M MN QN Q达到平衡状态时，达到平衡状态时，下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ） A. MA. M、N N、Q Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B. MB. M、N N全部变成了全部变成了Q QC. MC. M、N N、Q Q的浓度都保持不变的浓度都保持不变D. D. 反应已经停止反应已经停止C1、下列说法可以证明反应、下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ( )A.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个

9、NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键形成键形成A、C 随堂练习随堂练习2、在一定温度下、在一定温度下,可逆反应可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（）达到平衡的标志是（）A.A的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间内生成单位时间内生成nmolA,同时生同时生3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为的分子数比为1:3:2C对于可逆反应对于可逆反应m A(g) n B

10、(g) + p C(g) 在一在一定条件下达到平衡状态有以下几个标志定条件下达到平衡状态有以下几个标志(1)A的生成速率和分解速率相等的生成速率和分解速率相等(2)单位时间生成单位时间生成n mol B和和p mol C的同时，生成的同时，生成m mol A（3）A、B、C的物质的量不再改变的物质的量不再改变（4）A、B、C的浓度不再改变的浓度不再改变（5）A、B、C的百分含量不再改变的百分含量不再改变练习练习1：可逆反应。：可逆反应。2HI(g) H2(g)+I2(g)在密在密闭容器中进行，当下列闭容器中进行，当下列4项中某项不取随时项中某项不取随时间变化时，才能说明反应已达平衡（间变化时，

11、才能说明反应已达平衡（ ）A 容器内压强容器内压强 B 平均相对分子质量平均相对分子质量C 各组分浓度各组分浓度 D 混合气体颜色混合气体颜色C D 练习练习2：在一定条件下，反应：在一定条件下，反应2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)达到平衡状达到平衡状态的标志是（态的标志是（ ）A 单位时间内生成单位时间内生成2n molA，同时生成，同时生成n molDB 容器内的压强不随时间而变化容器内的压强不随时间而变化C 单位时间内生成单位时间内生成n molB，同时消耗，同时消耗1.5n molCD 容器内混合气体密度不随时间而变化容器内混合气体密度不随时间而变化A 练习练习3：在一定条

12、件下，化学反应在一定条件下，化学反应N2+3H2 2NH3达到平衡，下列说法正确的是（达到平衡，下列说法正确的是（ ）A 容器内平均相对分子质量不随时间变化容器内平均相对分子质量不随时间变化B N2、H2、NH3的浓度之比为的浓度之比为1:3:2C N2减少的速率和减少的速率和NH3减少的速率之比为减少的速率之比为1:2D 气体体积为初始体积的气体体积为初始体积的21A练习练习4:在密闭容器中充入在密闭容器中充入4mol HI,在一定温度下在一定温度下,反应反应2HI(g) H2 (g)+I2 (g)达到平衡时达到平衡时,有有30%的的HI分解分解,则平衡时混合气体则平衡时混合气体中氢气的物质

13、的量为多少中氢气的物质的量为多少,混合气体总物质的混合气体总物质的量为多少量为多少?定义：定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。衡建立过程叫做化学平衡的移动。V正正V逆逆V正正=V逆逆0条件改变条件改变 平衡平衡1 1 不平衡不平衡 平衡平衡2 2建立新平衡建立新平衡破坏旧平衡破坏旧平衡V正正=V逆逆0一定时间一定时间影响化学平衡的条件影响化学平衡的条件化学平衡的移动化学平衡的移动V正正 V逆逆 平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动V正正 = V逆逆 平衡不移动平衡不移动V正正 V逆逆0V正正V逆逆V正正V逆逆Vt1

14、tV逆逆 V正正 思考练习 Fe(NO3)2溶液呈浅绿色，其中存在着下列溶液呈浅绿色，其中存在着下列平衡：平衡：Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+ 往该溶液往该溶液中滴加盐酸，发生的变化（中滴加盐酸，发生的变化（ ） (A) 平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动 (B) 平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动 (C) 溶液由浅绿色变成黄色溶液由浅绿色变成黄色 (D) Fe2+物质的量增大物质的量增大 A D 2. 温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响热热水水冰冰水水常常温温例如：例如：2NO2 4N2O4 +Q 为放热反应为放热反应 红棕色红棕色无色无色结论结论：其它：其它条件

15、不变的条件不变的情况下，温情况下，温度度升高升高，平，平衡向衡向吸热吸热反反应方向移动；应方向移动；温度温度降低降低，平衡向平衡向放热放热反应方向移反应方向移动。动。升高温度升高温度V放放V吸吸V吸吸V放放0Vt1t降低温度降低温度温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响平衡向吸热平衡向吸热(H0)反应反应方向移动方向移动平衡向放热平衡向放热(HV放放V放放 V吸吸 温度对温度对吸热反应吸热反应的速率的影响程度大的速率的影响程度大所有化学反应一定伴随着热效应，因些改所有化学反应一定伴随着热效应，因些改变温度变温度一定一定会使化学平衡发生会使化学平衡发生移动移动。 注意注意 压强的变化压强的变化

16、( (是通过改变容器的体积实现是通过改变容器的体积实现) )必必须改变混合气体的须改变混合气体的浓度浓度，导致速率变化时，才可能，导致速率变化时，才可能使平衡移动。使平衡移动。3 3、压强对化学平衡的影响、压强对化学平衡的影响2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)增大压强增大压强减小压强减小压强压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响平衡向正反应平衡向正反应(气体体积减小气体体积减小)方向移动方向移动平衡向逆反应平衡向逆反应(气体体积增大气体体积增大)方向移动方向移动压强对气体压强对气体计量数和大计量数和大的一侧的速的一侧的速率影响程度大率影响程度大V正正V逆逆V正正V逆逆0Vt1tV正正

17、V逆逆V正正V逆逆V正正V逆逆0Vt1tV逆逆 V正正 压强变化相当压强变化相当等倍数等倍数的改变各组分的的改变各组分的浓度浓度 压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响有气体参加反应有气体参加反应反应前后气体总的物质的量有变化反应前后气体总的物质的量有变化条件：条件：H2(g)+I2(g)2HI(g)增大压强增大压强减小压强减小压强V正正V逆逆V正正V逆逆0Vt1tV正正V逆逆V正正V逆逆0Vt1t对于反应前后气体物质的量没变化的反应，改对于反应前后气体物质的量没变化的反应，改变压强只会同变压强只会同等程度等程度地影响正逆反应速率。地影响正逆反应速率。V逆逆 = V正正 平衡不移动平衡不移动

18、 在定温、在定温、容积可变容积可变的容器中充入的容器中充入1molN2 和和3molH2，发生反应，发生反应N2+3H2 2NH3，当反应达到平，当反应达到平衡后，下列措施将会对化学平衡产生什么影响？（填衡后，下列措施将会对化学平衡产生什么影响？（填正向移动或逆向移动或不移动）正向移动或逆向移动或不移动）例：例：正向移动正向移动逆向移动逆向移动不移动不移动（1）压缩压缩容器容器的容积的容积（2）定压定压向容器中充入向容器中充入氦氦气气（3）定容定容容器中充入容器中充入氦氦气气增大压强增大压强正向移动正向移动逆向移动逆向移动例：例：I2 + H2 2HI增大体系的压强，增大体系的压强， 平衡不移

19、动，平衡不移动，但浓度增大，颜色加深，速率加快！但浓度增大，颜色加深，速率加快！对于反应前后气体分子对于反应前后气体分子数目数目不变不变的反应，压强的反应，压强改变，平衡改变，平衡不不移动移动4.催化剂对化学平衡无影响催化剂对化学平衡无影响催化剂同等程度的加快或减慢正、逆反应速率催化剂同等程度的加快或减慢正、逆反应速率(V正正=V逆逆)；对化学平衡无影响。；对化学平衡无影响。t时间时间（b）V速速率率V正正V逆逆0V逆逆V正正催化剂能缩短平衡到达的时间催化剂能缩短平衡到达的时间改变反应条件改变反应条件平平 衡衡 移移 动动增大增大反应物浓度反应物浓度减少减少生成物浓度生成物浓度向向正正方向移动

20、方向移动减小减小反应物浓度反应物浓度增加增加生成物浓度生成物浓度向向逆逆方向移动方向移动增增 大大 压压 强强减减 小小 压压 强强 向体积向体积增大增大的方向移动的方向移动升升 高高 温温 度度 向向吸热吸热反应方向移动反应方向移动向向放热放热反应方向移动反应方向移动降降 低低 温温 度度总结总结改变反应条件时平衡移动的方向改变反应条件时平衡移动的方向向体积向体积缩小缩小的方向移动的方向移动分析化学平衡移动的一般思路分析化学平衡移动的一般思路勒夏特列原理勒夏特列原理判断判断补充：化学平衡移动原理补充：化学平衡移动原理勒夏特列原理勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、如果改变影响平

21、衡的一个条件（如浓度、温度、或压强等），平衡就向能够温度、或压强等），平衡就向能够减弱减弱这种改这种改变的方向移动。变的方向移动。注意：注意：是是“减弱减弱”这种改变，不是这种改变，不是“消除消除”这种改变这种改变勒夏特列原理适用于任何勒夏特列原理适用于任何动态平衡体系动态平衡体系（如：溶解（如：溶解平衡、电离平衡、沉淀平衡、水解平衡等），平衡、电离平衡、沉淀平衡、水解平衡等），未平衡未平衡状态状态不能用此来分析不能用此来分析平衡移动原理只能用来判断平衡移动方向，但不能平衡移动原理只能用来判断平衡移动方向，但不能用来判断建立平衡所需时间。用来判断建立平衡所需时间。化学反应条件的控制化学反应条件

22、的控制 在生产和生活中，人们希望促进有利的化在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应抑制有害的化学反应，这就涉及到反学反应抑制有害的化学反应，这就涉及到反应条件的控制应条件的控制(4)将废气通过装有冷却水的管道，充分吸收将废气通过装有冷却水的管道，充分吸收还可以使用助燃剂等还可以使用助燃剂等下面以下面以“提高煤的燃烧效率提高煤的燃烧效率”为例为例(1)将煤气化比固态煤燃烧速率更快且使煤将煤气化比固态煤燃烧速率更快且使煤 充分燃烧。充分燃烧。(2)空气不足，煤得不到充分燃烧；且污染环境。空气不足，煤得不到充分燃烧；且污染环境。 空气过量，废气要带走能量，浪费能源。空气过量，废气要带走能量，浪费能源。(3)应选择保温性能好，提高炉膛温度的材料应选择保温性能好，提高炉膛温度的材料归纳：提高煤的燃烧效率的措施归纳：提高煤的燃烧效率的措施（1