6.2.2化学反应的速率与限度高一下学期学案（人教版2019）（原卷版）

第六章化学反应与能量第二节化学反应的速率与限度第二课时化学反应的限度及条件控制学习目标学习目标1．通过实例分析，体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征，初步学会判断化学平衡状态，发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养。2．通过问题探究，发展认识化学的基本角度，能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中的简单化学现象，体会从限度和快慢两各方面去认识和调控化学反应的重要性。3．通过讨论交流，进一步认识控制反应条件在生产和科学研究中的作用，知道提高燃料的燃烧效率的重要性和方法，体会化学学科价值，树立将化学知识应用于生产、生活实践的意识。重点：可逆反应的概念、化学平衡状态的特征及判断、反应条件的控制难点：可逆反应的理解及化学平衡状态的判断自主学习自主学习化学平衡N2N2+3H22NH3高温高压催化剂在一定条件下，密闭容器中发生反应：（1）反应刚开始时：反应物的浓度，正反应速率。生成物的浓度为，逆反应速率为。（2）反应进行中：反应物的浓度，正反应速率。生成物的浓度，逆反应速率。肯定最终某一时刻，正反应速率与逆反应速率，此时，反应物的浓度，生成物的浓度也。如图所示。2、定义：一定条件下的反应，当和相等，各反应物浓度的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡。3、特征1）逆——反应为反应2）等——达到平衡状态，v正=v逆，即同一物质的生成速率与消耗速率相等3）动——v正=v逆≠0，即化学平衡是动态平衡4）定——在一定条件下，达到平衡状态，反应混合物中各组分的浓度。5）变——在一定条件下建立平衡，当外界条件改变了，化学平衡发生。4、可逆反应达到平衡状态的标志在体积固定的容器中发生的可逆反应mA(g)nB(g)+pC(g)（1）用1种物质来表示，A的分解速率等于A的生成速率，即v正=v逆（2）用2种物质来表示，或（3）单位时间内生成nmolB的同时，生成mmolA或消耗pmolC（4）有nmolB中化学键断裂，同时有mmolA中化学键，有pmolC中化学键（5）A、B、C的浓度不再改变（6）A、B、C的物质的量不再改变（7）A的转化率达到最大且保持不变（8）若某一反应物或生成物有颜色，颜色不再发生改变（9）当m=n+p时，恒容下总压强不再改变（10）当m≠n+p时，混合气体的平均相对分子质量不再改变二、化学反应条件的控制1、控制反应条件的意义（1）促进有利的化学反应1）提高反应速率2）提高反应物的转化率即原料的利用率降低反应速率（2）抑制有害的化学反应1）降低反应速率2）控制副反应的发生3）减少甚至消除有害物质的产生2、控制反应条件的基本措施通过改变影响化学反应速率的外界因素（温度、浓度、压强等），可以调节反应速率、改变可逆反应的限度，进而提高反应转化率。3、化工生产中控制反应条件的原则在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本N2N2+3H22NH3高温高压催化剂例如对于该反应，低温有利于产率提高，但反应速率小，生产成本高；高压有利于提高产率，但对动力和生产设备的要求高。综合考虑实际生产情况，工业合成氨通常选择在400～500℃、10～30MPa下进行。学习过程学习过程情景导入：观看“炼铁高炉尾气之谜”视频。（视频见PPT）一、化学反应的限度活动一、认识可逆反应任务一、阅读思考：阅读教材P46页内容，结合视频“炼铁高炉尾气之迷”，思考是否所有化学反应都能进行得很完全呢？任务二、讨论交流：结合教材P4647页内容，思考可逆反应的定义是什么？有何特点？注意：不是所有化学反应都是可逆反应。大多数的化学反应都具有可逆性，有些化学反应在某一条件下可逆程度很小（逆反应倾向很小），通常称为不可逆反应。如金属镁与盐酸的反应等，可逆是绝对的，不可逆是相对的。活动二、探究化学反应的限度—化学平衡任务一、阅读思考：阅读教材P47页内容，思考在1L密闭容器中加入1molH2和1molI2发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，请结合可逆反应的特点，画出该反应的速率—时间图像。任务二、讨论交流：结合可逆反应的速率—时间图像分析，思考化学平衡状态的概念、特征是什么？如何判断可逆反应达到平衡状态？任务三、应用探究：结合教材P47页内容，思考什么是化学反应的限度？研究化学反应的限度有何意义？二、化学反应条件的控制活动一、化学反应条件控制的目的和措施任务一、阅读思考：阅读教材P47最后自然段，思考化学反应条件控制的目的和措施是什么？任务二、讨论交流：结合教材P48页“思考与讨论”栏目，思考为提高煤的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？活动二、化工生产中反应条件的调控任务一、阅读思考：阅读教材P48页第一自然段，思考化工生产（工业合成氨）中理论上该如何调控反应条件？任务二、实例探析：下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)，根据合成氨反应的数据分析合成氨的适宜条件是什么？温度/℃氨的含量/%0.1MPa10MPa20MPa30MPa60MPa100MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.113.823.131.4课堂练习课堂练习1．下列事实能用平衡移动原理解释的是A．500℃左右比室温更有利于合成NH3的反应B．用排饱和食盐水的方法收集氯气C．加入催化剂有利于SO2的氧化反应D．压缩H2与I2混合气，颜色变深2．某化学研究小组探究外界条件（压强、温度）对化学反应平衡的影响图象如图所示，下列判断正确的是（

）A．由图可知，该反应的正反应为吸热反应B．由图可知，若，则该反应中C．图中，点a和点b的反应速率大小为D．当反应达到平衡时，只加入催化剂，A的百分含量将发生变化3．在一个密闭容器中发生反应，，反应过程中某一时刻测得、、的浓度分别为、、，当反应达到平衡时，可能出现的数据是A． B．C． D．4．控制变量是科学研究的重要方法。相同质量的铁与足量稀硫酸分别在下列条件下发生反应，开始阶段化学反应速率最大的是选项ABCD铁的状态片状片状粉末粉末t/℃20203030c(H2SO4)/(mol·L−1)1212A．A B．B C．C D．D5．下列说法可以证明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态的是(

)A．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成C．3个H—H键断裂的同时，有6个N—H键形成D．1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成6．已知碳酸氢铵是一种常用氨肥，20℃以下稳定，工业生产NH4HCO3的工艺如图所示，下列说法不正确的是A．碳化塔中充入高压CO2能提高碳化速率B．分离操作包括加压蒸发、浓缩结晶、趁热过滤C．设计过程I是为了提高原料的利用率D．实验室可以用如图装置模拟碳化塔制取少量NH4HCO37．如图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。下列叙述与示意图不相符合的是A．反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等B．该反应达到平衡Ⅰ后，增大反应物的浓度，平衡发生移动，达到平衡态ⅡC．该反应达到平衡态Ⅰ后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态ⅡD．同一种气体反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时体积分数不相等8．已知FeCl3和MnO2都可作H2O2分解制O2的催化剂，为了探究温度对化学反应速率的影响，下列实验方案可行的是（

）A．B．C．D．9．NA代表阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是A．25℃，pH=13的1.0LBa(OH)2溶液中含有OH的数目为0.2NAB．标准状况下，22.4L的苯所含分子数为NAC．1mol羟基(—OH)所含的电子总数为9NAD．一定条件下，2molSO2和lmolO2混合在密闭容器中充分反应后容器中的分子数为2NA10．下列不同浓度足量的稀盐酸与等质量且颗粒大小相同的CaCO3发生反应，放出最慢的是A． B． C． D．11．在下列变化过程中，需要加快化学反应速率的是A．塑料老化 B．工业合成氨C．金属锈蚀 D．食物腐败12．在一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应如下：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H1，研究发现，反应过程中会有副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H2。温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法中，不正确的是A．△H1<0，△H2>0B．增大压强可以缩短合成反应达到平衡所需的时间C．生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率D．合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K=13．下图所示为800℃时A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，只从图上分析不能得出的结论是(

)A．A是反应物B．前2minA的分解速率为0.1mol·L－1·min－1C．前2minC的生成速率为0.2mol·L－1·min－1D．反应的方程式为：2A(g)2B(g)＋C(g)14．在某2L恒容密闭容器中充入2molX(g)和1molY(g)发生反应:2X(g)+Y(g)3Z(g),反应过程中持续升高温度,测得混合体系中X的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是()A．M点时,Y的转化率最大 B．升高温度,平衡常数减小C．W点时v正=v逆 D．W、M两点Y的正反应速率相同15．反应经过2秒钟后达到平衡，B的浓度增加了，在此期间，正反应速率的值为A． B．C． D．16．在2L密闭容器内，800℃时反应：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中，c(NO)随时间的变化如表：时间(s)012345c(NO)(mol/L)0.100.050.040.030.030.03(1)分析上表,该反应达到平衡状态所需时间是。(2)上图中表示NO2的浓度变化曲线是。(3)用NO表示从0~2s内该反应的平均速率v=。(4)v(NO)：v(O2)=。(5)达到平衡状态时O2的转化率为。17．在一定温度下，将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生反应3A(g)+B(g)2C(g)+2D(g)，2min末反应达到平衡状态，生成0.8molD。由此推断：（1）生成D的反应速率。（2）B的平衡浓度为。（3）A的转化率为。（4）该温度下的平衡常数K＝。（5）如果增大反应体系的压强，则平衡体系中C的转化率。(填“增大”或“减小”或“不变”)18．二氧化碳的捕集、利用与封存(CCUS)是我国能源领域的一个重要战略方向。CO2可转化成有机物实现碳循环。在2L的恒温恒容密闭容器中，充入2molCO2和6molH2，一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图：(1)从3min到15min，υ(H2)=mol•L－1•min－1；(2)能说明上述反应达到平衡状态的是填编号)。A．反应中CO2与CH3OH的物质的量浓度之比为1∶1(即图中交叉点)B．混合气体的压强不随时间的变化而变化C．单位时间内生成1molH2，同时生成1molCH3OHD．混合气体的平均密度不随时间的变化而变化(3)平衡时CO2的转化率为。(4)平衡混合气体中CO2(g)和H2(g)的物质的量之比是。(5)第3分钟时υ正(CH3OH)第15分钟时υ逆(CH3OH)(填“＞”、“＜”“=”)。19．铁和铝是两种重要的金属，它们的单质及化合物有着各自的性质。在一定温度下，氧化铁可以与CO发生反应：Fe2O3(s)+3CO(g)⇌2Fe(s)+3CO2(g)，请用上述反应中某种气体的有关物理量来说明该反应已达到平衡状态：①②。20．某化学兴趣小组开展模拟工业合成氨的制备实验，在2L密闭容器内，t℃时发生反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在体系中，n(N2)随时间的变化如下表：时间(min)012345N2的物质的量(mol)0.200.100.080.060.060.06(1)上述反应在第5min时，N2的转化率为；(2)用H