化学人教版（2019）必修2 反应限度

第二节化学反应的速率和限度第2课时化学反应的限度讨论:一个化学反应在实际进行时，反应物能否按方程式中化学计量关系完全转变为生成物？不能，因为反应都存在一定的可逆性。

N2+3H22NH31mol3mol2molNH3？

经过科学家们长期的研究发现，化学反应除了有速率问题，还有限度问题，即反应进行的程度问题。有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。怎么理解“限度”这个名词？<<现代汉语词典>>:范围的极限；最高或最低的数量或程度。

化学反应限度：

在给定条件下，化学反应所能达到的或完成的最大的程度，即该反应的的限度。

即：一些化学反应不能按化学方程式的计量系数完全反应完。科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，即正向反应和逆向反应能同时进行。正反应：反应物→生成物逆反应：生成物→反应物H2+I22HI

正反应逆反应——可逆反应注意：所有化学反应都有速率问题，但化学反应限度不是所有化学反应都有，只有“可逆反应”才有限度问题。少数反应,在逆反应条件还没建立时反应物已经耗尽了,可逆程度很小，通常不认为是可逆反应。(称作完全反应)一、可逆反应：1定义：大多数化学反应都是可逆反应。2、可逆反应的特征：①反应体系中，反应物和生成物共存③能量转化互逆②可逆反应不能进行到底,因此存在化学反应限度。(正反应如果放热，则逆反应吸热且数值相等)注意:“两同”同条件同时例如：N2+3H22NH3化学反应所能进行的最大程度正向反应逆向反应在相同条件下能向正、反两个方向同时进行的化学反应N2+3H2

2NH3催化剂高温高压2SO2+O22SO3催化剂高温Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电2H2O

H2↑+O2↑电解点燃√×√×1、以下几个反应是否是可逆反应？为什么？【思考与讨论】D为什么可逆反应都有一定的限度呢？2.可逆反应：2SO2+O22SO3,

在混合气体中充入一定量的18O2,足够长的时间后,18O原子(

)A.只存在于O2中B.只存在于O2和SO3中C.只存在于O2和SO2中D.存在于SO2、O2和SO3中在该反应中，x最大会是多少？什么时候反应达到最大限度？二、可逆反应的反应限度问题探究(1)当反应开始瞬间，反应物和生成物的浓度哪个大？

此时，正反应速率和逆反应速率如何？(2)随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化？

正反应速率和逆反应速率怎样变化？(3)反应进行到什么时间会“停止”？为什么？

此时反应物和生成物浓度如何变化？(4)给这个状态命名？(5)反应真的停止了吗？思、议5分钟在1L密闭容器中加入1molN2和2molH2一定条件下发生反应正向反应N2+3H22NH3逆向反应n始：1mol2mol0n转：xmol3xmol2xmoln终：(1-x)mol(2-3x)mol2xmol化学平衡的建立(课本P47)正向反应N2+3H22NH3逆向反应对于以上反应的分析：当反应开始瞬间c(N2)、c(H2)

c(NH3)=

v正

v逆=

随着反应的进行，最大00c(N2)、c(H2)

v正

c(NH3)

v逆

反应速率时间0v正v逆v正最大v逆=0t1假设反应进行到t1时，v正=v逆v正=v逆≠0t1时c(N2)、c(H2)、c(NH3)各自达到一定值，浓度不再变化，t1时往后，正、逆反应都进行，v正=v逆≠0增大减小减小增大在1L密闭容器中加入1molN2和2molH2一定条件下发生反应n始：1mol2mol0同理，c(H2)、c(NH3)都不再改变比如：v正(N2)=v逆(N2)=o.75mol/(L.S),即每秒消耗0.75mol/LN2同时生成0.75mol/LN2，实际上相当于c(N2)不变“化学平衡状态”或者说，反应物在该条件下达到最大的转化率反应到达最大的限度时间(t)反应速率0v(正)v(逆)t1v(正)=v(逆)化学平衡状态不平衡状态用速率—时间图像表示化学平衡建立的过程(1)0~t1：v(正)>v(逆),反应朝正反应方向进行(2)t1以后：v(正)=v(逆)t1以后反应处于平衡状态!①化学平衡状态Ⅰ.定义：

在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。②化学反应的限度Ⅰ.定义：Ⅱ.意义：a.化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率(α)。转化率(α)=n(反应物)转n(反应物)总×100%b.任何可逆反应在给定条件下都有一定的限度。二、可逆反应的反应限度化学平衡状态即该反应的最大限度不同反应的限度不同。不是可逆反应就不存在反应限度问题。同一反应，改变条件则改变反应限度，即改变化学平衡状态。在给定条件下，化学反应所能达到或完成的最大程度

归纳整理

在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。研究对象是可逆反应平衡特征：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡其中，“等”和“定”是判断可逆反应是否处于平衡状态的关键，是化学平衡的标志③化学平衡状态的特征现象条件前提本质注意：不是“相等”(指用同一物质表示的生成速率和消耗速率相等)V正

=V逆“动态”平衡(v正=v逆≠0)平衡时，各组分浓度或百分含量保持恒定NaOH+HCl==NaCl+H2O不存在平衡问题进水出水鱼塘V进水

=V出水≠0

定义：逆：等：动：定：变：[特别提醒]

在反应达到化学平衡状态时，各组分的浓度及质量分数、体积分数均保持不变，但不一定相等，也不一定符合化学计量数之比。4.单位时间内消耗nmolN2同时消耗3nmolH26.1个N≡N断裂同时有3个H—H键形成第一种方法：可逆反应达到平衡状态的判断标志V正

=V逆即，

同一物质生成速率和消耗速率相等(2)不同物质，则一正一逆，其速率之比等于化学计量数之比√√√√√√（微观上）(1)(或其他物质的变化量暗示着这种等量关系)下列说明反应N2+3H22NH3已经达到平衡状态的是：1.单位时间内消耗nmolN2同时生成nmolN22.单位时间内消耗nmolN2同时消耗2nmolNH33.单位时间内生成nmolN2同时消耗3nmolH25.1个N≡N断裂同时有3个H—H键断裂7.1个N≡N断裂同时有3个N—H键形成8.V正(N2)=

V逆(N2)9.3V正(N2)=

V逆(H2)10.V(N2):V(H2):V(NH3)=1:3:2依据“反应混合物中各组分的浓度保持不变”第二种方法：可逆反应达到平衡状态的判断标志(宏观上)1.体系中各组分的物质的量浓度、质量、质量分数、气体的体积或体积分数等保持不变颜色：成分有颜色的，依据颜色不变。3.当体系温度不变，则达平衡记住：“变量”不变，则平衡反应过程中一直不变化的量（恒量）不能拿来判断平衡4.有气体参加的可逆反应，总压强、总体积、总物质的量、气体密度、平均相对分子质量等等，都有可能拿来判断反应是否达到平衡状态。I2(g)(紫色)+H2(g)2HI(g)

2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)

×√×××6.温度和体积一定时，容器内压强不再变化；7.温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化；8.条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；9.温度和压强一定时，混合气体的颜色不再发生变化；10.温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。×√×√×气体体积不变的反应关键：“变量”不变，则平衡不是相等，是保持各自的量不变。例、下列说法可以证明反应：I2(g)(紫色)+H2(g)2HI(g)

已达平衡状态的是：

。1.单位时间内生成nmolH2同时生成nmolHI2.1个H—H断裂同时有2个H—I键断裂3.质量分数ω(HI)=ω(I2)4.容器中HI(g)、H2(g)、I2(g)共存5.c(HI):c(H2):c(I2)=2:1:1（1）T、V恒定时，容器内P不再变化；（2）T、V恒定时，N2O4浓度不再变化；（3）条件一定，混合气体的M(平均相对分子质量)不再变化；（4）T、P恒定时，混合气体颜色不再发生变化；（5）T、P恒定时，混合气体的密度不再变化。

(6)反应体系温度不再变化。反应特点：气体体积变化的反应练、下列说法可以证明反应：已达平衡状态的是：

。2NO2(g)(红棕色)N2O4(g)

关键：“变量”不变，则平衡√√√√√√小结：可逆反应达到平衡状态的判断标志V正

=V逆微观上：(1)同一物质生成速率和消耗速率相等(2)不同物质，则一正一逆，其速率之比等于化学计量数之比(或其他的变化量暗示着这种等量关系)“反应混合物中各组分的浓度保持不变”2.宏观上：关键：“变量”不变，则平衡化学平衡的特征：逆等

动定

变“等”“定”【课堂练习】1、可逆反应达到平衡的重要特征是（

）

A.反应停止了

B.正、逆反应的速率都为零

C.正、逆反应在继续进行

D.正、逆反应速率相等D

2、对化学反应限度的叙述，错误的是：（

）

A．任何可逆反应都有一定的限度

B．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等

C．化学反应的限度与时间的长短无关

D．化学反应的限度是不可改变的D练3

一定条件下，某容器内充入N2和H2合成氨，以下叙述错误的是()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、在反应过程中，N2与H2

反应速率之比为1：3。Ｂ练4.一定条件下，可逆反应达到平衡()

A·单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数

B·反应物浓度等于生成物浓度

C·反应物与生成物浓度保持不变

D·混和体系中各组成成份和含量保持不变CD5.在一定温度下,固定容积的密闭容器中发生下述反应A(气)+3B(气)2C(气)+2D(固)达到平衡的标志的是①C的生成速率与C的分解速率相等②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB③A、B、C的浓度不再变化④混合气体的总压强不再变化⑤混合气体总物质的量(或总质量)不再变化⑥单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB⑦A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2××√√√√⑧混合气体的密度不再变化√√⑤平衡转化率(α)：平衡时，已转化了的某反应物的量与反应前该反应物的初始量之比来表示反应在该条件下的最大限度，称之为转化率。α(A)=反应中消耗A的量【n或C、V(气体)】A的起始总量【n或C、V(气体)】⑥产品(C或D)的产率：产率==n(实际生成的产物量)n(理论上可得到的产物量）根据方程式计算出的理论值转化率一定小于1产率一定小于1例如：对于反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)

╳100%╳100%N2+3H2

2NH3n始：n转：n平：3mol9mol01.8mol1.2mol3.6mol5.4mol2.4mol2.4mol解：(2)α(N2)=n(N2)转n

(N2)总×100%=1.2mol3mol×100%≈18.7%(3)V(N2)%=1.8mol(1.8+5.4+2.4)mol×100%=40%答：……。三段式(1)v(H2)=3.6mol

=0.072mol/(L.min)α(H2)=n(H2)转n

(H2)总×100%=3.6mol9mol×100%=40%若各反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，则平衡时，它们的转化率相等。例.一定温度下，5L密闭容器中发生反应N2+3H22NH3

起始充入3molN2和9nolH2,10min后达到平衡，此时生成NH32.4mol求：1)10min内ⅴ(H2)；2)α(N2)和α(H2)的关系；

3)平衡时混合气体中N2的体积分数？解：n转：xmol3xmolN2+3H2

2NH3n始：3mol9mol0n平：(3-x)mol(9-3x)mol2xmolP平衡P起始n平衡n起始=TV一定时=(12-2x)mol(3+9)mol=45X=1.22xmoln转：1.23.62.4n平：1.84.82.4提醒：有多种反应物的可逆反应，当增加其中一种反应物的量，则其他反应物的转化率升高，而自身的转化率却下降例.一定温度下，5L密闭容器中发生反应N2+3H22NH3

起始充入3molN2和9nolH2,10min后达到平衡，此时生成NH32.4mol求：1)10min内ⅴ(H2)；2)α(N2)和α(H2)的关系；

3)平衡时混合气体中N2的体积分数？此时气体压强变为原来的4/5练习．在密闭容器中进行反应X2(g)＋2Y2(g)

2Z(g)，其中X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是(

)A．c(Z)＝0.5mol·L－1

B．c(Y2)＝0.4mol·L－1C．c(X2)＝0.2mol·L－1

D．c(Y2)＝0.5mol·L－1B三、化学反应条件的控制：生产生活中，人们希望促进有利的反应，抑制有害的反应，这就涉及到反应条件的控制。(1)你看过建筑物的定向爆破吗？观察下面几幅图，你从中得到什么启示？启示：人们可以按需要改变化学反应的速率与反应的限度。为什么控制的如此好呢？思考与交流：思考与交流：(2)回忆你在实验室进行的或观察过的化学实验，及在生活中见到过的涉及化学变化的现象或事例，要使反应符合或接近人们的期望，你认为应如何控制反应的条件？

对人们有利的反应:通常控制反应从

、

、

、

、

等方面考虑，使选择的条件既可提高化学反应速率又可提高化学反应的限度

结论：温度浓度压强催化剂接触面积对人们有害的反应:通常设法减低反应的速率和尽可能的阻止反应的进行。使用催化剂高温高压反应条件：反应速率角度：压强温度催化剂讨论：该反应在什么条件下进行更有利于合成氨？注：这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应浓度增大c(反应物)N2+3H22NH3△H＝－92.4kJ/mol化学平衡角度：①增大c(反应物)②及时分离氨气低温高压实际应用：不断补充N2和H2，及时分离出NH3催化剂的活性最大400∽500℃温度要适宜实例：合成氨的适宜条件的选择使用催化剂高温高压反应条件：反应速率角度：压强温度催化剂讨论：该反应在什么条件下进行更有利于合成氨？注：这是一个气体总体积缩小的、放热的可逆反应浓度增大c(反应物)化学平衡角度：①增大c(反应物)②及时分离氨气低温高压实际应用：不断补充N2和H2，及时分离出NH3压强增大，有利于氨的合成，但需要的动力大，对材料、设备等要求高，因此，工业上一般采用10～30MPa的压强10～30MPa催化剂的活性最大400∽500℃压强:N2+3H22NH3△H＝－92.4kJ·mol－1实例：合成氨的适宜条件的选择N2