【公开课】化学反应的限度（课件）（人教版2019必修第二册）

第六章

化学反应与能量第二节

化学反应的速率与限度课时2化学反应的限度学习目标1.了解可逆反应；2.理解化学平衡状态和学会平衡状态的判断；3.了解控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用。情景导学炼铁高炉尾气之谜开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是设法增加高炉的高度。然而，令人吃惊的是，高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟然没有改变。高炉炼铁原理：

炼制1t生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需用量，从高炉炉顶出来的气体中总是含有未利用的CO气体。

C+O2

CO2点燃C+CO22CO高温Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温思考讨论思考：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？

①2H2+O2=2H2O

已知：2mol1mol

②2SO2+O2

⇌2SO3

已知：2mol1mol

2mol?<2mol?

由上可知可逆反应进行得不完全，正、逆向反应同时同条件进行。化学反应物不可能全部转化为生成物，存在一定的化学反应限度。可逆反应

在相同条件下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。同一条件下表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。2.14CO2+CCO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有

。N2+3H22NH3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2H2O2H2↑+O2↑电解点燃14CO2、14C、14CO1.以下几个反应是否是可逆反应？为什么？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中解析该反应为可逆反应，加入18O2后，它与SO2反应生成SO3，因此SO3中会有18O原子，含有18O原子的SO3会部分分解为SO2和O2，18O原子可能进入O2中，也可能进入SO2中，因此最后SO2、O2和SO3中都会有18O原子。D2.500℃时，将2molN2和2.25molH2充入体积为10L的恒容密闭容器中，反应达到平衡时，NH3的浓度不可能是(

)A.0.1mol·L－1

B.0.12mol·L－1 C.0.05mol·L－1

D.0.16mol·L－1D化学平衡的建立过程

分析平衡建立过程：某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O22SO3010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度?达到反应限度时该反应是否停止了？△催化剂t(min)C(mol/L)化学平衡的建立过程

分析平衡建立过程：某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O22SO3010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9△催化剂t(min)C(mol/L)c(SO2)、c(O2)最大，→v(正)最大,c(SO3)=0→v(逆)=0开始时反应速率v(正)v(逆)时间（t）0化学平衡的建立过程正逆反应都进行，v(逆)≠0，v(正)>v(逆)

c(SO2)、c(O2

)逐渐减小,v(正)逐渐减小，c(SO3)逐渐增大，v(逆)逐渐增大反应过程中c(SO2)、c(O2)最大，→v(正)最大,c(SO3)=0→v(逆)=0开始时反应速率时间（t）0v(正)v(逆)v(正)=v(逆)平衡状态t1反应结束时t1

动态平衡化学平衡的建立过程

分析平衡建立过程：某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O22SO3010203040506070SO310.70.50.350.20.10.10.1O200.150.250.3250.40.450.450.45SO200.30.50.650.80.90.90.9△催化剂t(min)C(mol/L)反应速率时间（t）0v(正)v(逆)平衡状态t1注意：平衡时各物质的各量之比不一定等于计量系数比，只有反应过程中变化量之比等于计量系数比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生成物

时间浓度O··反应物

时间速率O正反应逆反应化学平衡状态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”。可逆反应ν(正)=ν(逆)逆等动≠02.特征动态平衡定各组分的浓度保持不变变条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡时间tV正V逆V正=V逆反应速率达到平衡0t1判断可逆反应是否达到平衡的直接标志。(1)1molN2和3molH2在一定条件下可完全生成2molNH3(

)(2)在一定条件下，一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度(

)(3)化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止(

)(4)一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率(

)(5)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等(

)(6)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等(

)化学平衡状态的判断（1）直接标志：

①正反应速率等于逆反应速率

可为同一物质，也可为不同物质(其比值不一定为1)②各组分的量不随时间改变而改变浓度或含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)化学平衡状态的判断直接依据：①由化学平衡本质

v正

=

v逆

，即v生成

=

v消耗，方向相反相同t内，生成2molSO3

同时消耗1molO22SO2

+O2

2SO3催化剂相同t内，生成2molSO2

同时消耗2molSO2X相同物质看正逆、不同物质成比例N2+3H22NH31molN≡N键断裂的同时，有6molN－H键断裂1molN≡N键断裂的同时，有6molN－H键形成XN2的消耗速率与N2的生成速率

N2的消耗速率与NH3的

速率之比等于———H2的生成速率与NH3的

速率之比等于———相等消耗1:23:2生成达到平衡的标志是:v(H2)：

v(N2)=3:1可否判断反应达平衡？不可以！！！因为任何时刻速率比都等于系数比化学平衡状态的判断【小结】对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前后（反应过程中）是否发生变化，若是,则可以作为依据；否则，不行。（2）间接标志：

a.各物质的物质的量不随时间改变而改变

b.体系的压强不随时间改变而改变

c.气体的颜色不随时间改变而改变

d.气体的密度或平均相对分子质量不随时间改变而改变平均摩尔质量mA(s)

nB(g)＋pC(g)＋qD(g)2SO2+O2

2SO3C

(s)+H2O(g)CO(g)+H2

(g)I2+H22HIM=m总n总CaC2O4（s）CaO(s)+CO2(g)+CO(g)思考：反应前后气体m、n、P、M变不变不变变变变不变不变不变不变变A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)变变变变不变不变变变变变不变a.对于纯气体参加的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)b.对于非纯气体参加的可逆反应mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)c.对于仅固体作反应物的可逆反应①当m＋n≠p＋q时

②当m＋n=p＋q时

①当m＋n≠p＋q时

②当m＋n=p＋q时

化学平衡状态的判断标志(1)速率:ν正=ν逆①同一物质:ν生成(A)

=ν消耗(A)直接标志(2)各组分的浓度保持不变间接标志——各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。②不同物质，v正(A):v逆(B)

=化学计量数之比

（根据具体情况分析）以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例a.对于纯气体参加的可逆反应平衡不一定平衡压强①m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)②m＋n=p＋q时，总压强一定(其他条件一定)压强P\平均摩尔质量M\密度ρ\温度T混合气体平均摩尔质量①当m＋n≠p＋q时

，

一定时温度当体系温度一定时平衡颜色反应体系内有色物质的颜色一定平衡体系密度不一定平衡恒温恒压时，m＋n≠p＋q，则密度一定时平衡②当m＋n=p＋q时

，

一定时平衡不一定平衡恒温恒容时，密度一定间接依据：以mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例不一定平衡压强①n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)平衡②n=p＋q时，总压强一定(其他条件一定)平衡平衡恒温恒容时，密度一定平衡混合气体平均摩尔质量①一定时，只有当n≠p＋q时②一定时，但n=p＋q时体系密度b.对于非纯气体参加的可逆反应以mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例1.在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：X(g)＋2Y(g)

2

Z(g)，不能作为反应达到化学平衡状态标志的是()

A.单位时间内生成和消耗的X的物质的量相等B.容器内各物质的浓度不随时间变化C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2D.单位时间消耗0.1molX的同时消耗0.2molZC反应物和生成物的浓度都不再改变（注意不是相等）2.某密闭容器中有反应2NO22NO＋O2

，达到平衡的是（）A、单位时间内生成nmolO2同时生成2nmolNO2B、单位时间内生成nmolO2同时生成2nmolNOC、c(NO2):c(NO):c(CO2)=2:2:1D、混合气体的颜色不再改变E、混合气体的密度不再改变F、混合气体的平均相对分子质量不再改变H、混合气体个组分的体积分数不再改变ADEFHM=m总n总ρ=m总V比值不行NO2红棕色以下情况可作为反应达到平衡的标志的是①反应混合物中各气体的体积分数②混合气体的颜色不再改变③混合气体的密度不再改变④混合气体的压强不再改变反应1：反应2：3.在两个恒容密闭容器中进行如下两个反应反应1：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)（NO2红棕色）反应2：H2(g)+I2(g)2HI(g)（I2紫色）⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变①②④⑤①②4.在一恒容密闭容器中，发生反应：2SO2(g)+O2(g)⇋2SO3(g)下列说法能够证明上述反应已达平衡状态的是：

。①各物质的物质的量浓度不再改变②SO2、O2、SO3的浓度之比为2:1:2③SO2的转化率不再改变

④SO3的体积分数不再改变⑤混合物的总质量不再改变⑥混合气体的密度不再改变⑦混合物的颜色不再改变⑧混合物的平均摩尔质量不再改变⑨绝热容器中反应体系的温度不再改变⑩恒温容器中混合气体的压强一定①③④⑧⑨⑩公式：公式：其他特别的反应类型：A(g)+B(s)⇋C(g)其他有颜色变化的反应：

I2(g)+H2(g)⇋2HI(g)(紫色)公式：公式：PV=nRT(1)速率:ν正=ν逆①同一物质:ν生成(A)

=ν消耗(A）)直接标志(2)各组分的浓度保持不变间接标志——各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。②不同物质v正(A):v逆(B)=化学计量数之比

（根据具体情况分析）判断标志定义特征逆、动、等、定、变化学平衡状态可逆反应化学反应的限度化学平衡状态的建立过程在同一条件下，既能向正反应方向，又能向逆反应方向进行的反应。指在一定条件下的可逆反应里，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。化学反应条件的控制高炉炼铁

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？单击添加标题化学反应条件的控制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