高中 化学 必修 第二册 第六章 化学反应与能量《第二节 第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制》课件

第2课时化学反应的限度化学反应条件的控制

第六章第二节化学反应的速率与限度1．了解可逆反应及特点。2．理解化学平衡状态的特征及标志，知道改变条件化学平衡会发生移动。3．了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。学习目标任务一化学反应的限度1任务二化学反应条件的控制2随堂达标演练3内容索引课时测评4任务一化学反应的限度新知构建1．可逆反应(1)可逆反应的概念在同一条件下___________和___________均能进行的化学反应。(2)可逆反应的特点①反应不能进行到底；②在一定条件下反应物与生成物同时存在；③正、逆反应方向同时进行。正反应方向逆反应方向交流研讨1向2mL0.01mol·L-1KI溶液中逐滴加入1mL0.01mol·L-1FeCl3溶液，然后加入0.1mol·L-1KSCN溶液，溶液变为红色，说明什么问题？试分析原因。提示：说明溶液中仍然存在Fe3+。在I－过量的情况下，Fe3+仍然没完全反应，说明某些化学反应不能进行到底。交流研讨214CO2＋C⥫⥬2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有_____________________。14CO2、14C、14CO2．化学平衡状态的建立(1)化学平衡状态的建立过程在一定条件下向反应容器中加入SO2和O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)。

浓度速率变化v正、v逆关系开始反应物浓度_____v正_____v正_____v逆生成物浓度_____v逆_____过程中反应物浓度_____v正_____v正_____v逆生成物浓度_____v逆_____平衡反应物浓度_____v正_____v正_____v逆生成物浓度_____v逆_____最大最大为0减小为0减小增大增大不变不变不变不变＞＞＝(2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立3．化学平衡状态(1)概念如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当______反应进行到一定程度时，___________与___________相等，反应物的浓度和生成物的浓度都_________，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。可逆正反应速率逆反应速率不再改变(2)特征可逆反应相等不再改变交流研讨3(1)化学平衡状态建立后，反应停止，反应速率为0，这句话对吗？为什么？提示：不对。化学平衡建立后，v(正)＝v(逆)≠0，说明反应并没有停止。(2)对于N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)反应，当反应达到平衡时v正(N2)＝v逆(NH3)对吗？为什么？提示：不对。对同一物质v(正)＝v(逆)，对不同物质正逆速率之比等于化学计量数之比即v正(N2)∶v逆(NH3)＝1∶2。交流研讨4以3H2(g)＋N2(g)⥫⥬2NH3(g)为例分析，判断下列情形是否达到平衡状态(填“是”或“否”)。(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___。

(6)若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变___。

(7)反应体系中平均相对分子质量一定___。

(8)若体系的体积一定，气体的密度一定___。

(9)若体系的体积一定，气体的压强一定___。

是是否是否是是否是归纳总结化学平衡状态的判定1．正、逆反应速率相等(1)同种物质：v正＝v逆。(2)不同种物质：

＝

。2．间接依据——根据各组分的量首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。

4．化学反应的限度(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。(2)化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。(3)同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的____。限度典例应用1．下列反应不属于可逆反应的是A．SO2与O2在一定条件下生成SO3，同时SO3又分解为SO2和O2B．N2与H2在一定条件下生成NH3，同时NH3又分解为N2和H2C．电解水生成H2和O2，氢气在氧气中燃烧生成H2OD．SO2溶于水生成H2SO3，同时H2SO3又分解为SO2和H2O√可逆反应指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气点燃生成水，两者反应条件不同，不是可逆反应。2．恒温恒容条件下，发生化学反应：H2(g)＋I2(g)⥫⥬2HI(g)，下列选项中不能作为达到化学平衡状态的标志的是A．混合气体颜色不再变化B．单位时间内形成nmolH—H的同时断裂2nmolH—IC．若该反应在隔热密闭体积恒定的容器中进行反应，体系的温度不再变化D．2v正(H2)＝v逆(HI)√A．碘蒸气有颜色，其余均为无色气体，因此当混合气体颜色不再改变时，说明反应达到平衡，故A不符合题意；B．单位时间内形成H—H，反应向逆反应方向进行，断裂H—I，反应也是向逆反应方向进行，因此单位时间内形成nmolH—H的同时断裂2nmolH—I，不能说明反应达到平衡，故B符合题意；C．该反应为放热反应，如果容器隔热密闭，随着反应进行，容器内气体温度升高，当体系温度不再改变，说明反应达到平衡，故C不符合题意；D．利用不同物质的反应速率表示反应达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，因此2v正(H2)＝v逆(HI)，能够说明反应达到平衡，故D不符合题意；答案为B。返回任务二化学反应条件的控制新知构建1．化学反应条件控制的目的(1)促进有利的化学反应：提高反应____；提高反应物的转化率，即原料的______。(2)抑制有害的化学反应：____反应速率，控制______的发生，减少甚至消除________的产生。速率利用率降低副反应有害物质2．化工生产中反应条件的调控(1)考虑因素化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的____和__________。(2)实例——合成氨生产条件的选择成本实际可能性小高大高加快交流研讨图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是________(填序号)。(1)步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒(2)步骤②中“加压”可以加快反应速率(3)步骤②采用的压强是2×107Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大(4)步骤③，选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件(5)目前，步骤③一般选择控制反应温度为700℃左右(6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本(1)(2)(4)(6)3．提高煤的燃烧效率(1)煤燃烧时，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，反应速率快；通入过量的空气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。(2)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是防止热量散失。(3)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。典例应用1．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，下列说法错误的是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√提高化学反应的限度能够节约原料和能源、提高产品的产量、提高经济效益，但是和化学反应速率的快慢无关，故选D。2．工业上合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好B．压强越大，反应速率越快，因此采取的压强越大越好C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率√A项，温度高反应速率快，但温度过高会消耗更多的燃料，因此实际生产中的温度不是越高越好，错误；B项，压强大反应速率快，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越大越好，错误；C项，可选用适当的催化剂提高反应速率，正确；D项，加入水蒸气会降低反应体系的温度，且氨气溶于水并不能提高反应速率，错误。返回随堂达标演练1．(2024·海南海口高一期中)任何反应都有一定的限度，下列反应可逆性最小的是A．H2＋F2==2HF B．H2＋Cl2==2HClC．H2＋Br2==2HBr D．H2＋I2==2HI√非金属性越强，单质越容易与氢气化合，生成的气态氢化物越稳定，非金属性：F＞Cl＞Br＞I，故F2与H2反应最容易进行，可逆性最小。2．(2024·江苏淮安高一期中)可逆反应3H2＋N2

2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是A．v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3)C．3v正(H2)＝2v逆(NH3) D．3v正(N2)＝v逆(H2)√A．无论该反应是否达到平衡状态都有3v正(N2)＝v正(H2)，而v正(N2)＝v正(H2)不能说明正、逆反应速率相等，则不能说明反应达平衡状态，A错误；B．反应达到平衡状态时，v正(N2)∶v逆(NH3)＝1∶2，B错误；C．反应达到平衡状态时，v正(H2)∶v逆(NH3)＝3∶2，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)，C错误；D．反应达到平衡状态时，v正(N2)∶v逆(H2)＝1∶3，即3v正(N2)＝v逆(H2)，D正确。3．(2023·辽宁鞍山高一检测)可逆反应：2NO2(g)⥫⥬2NO(g)＋O2(g)，在2L的密闭容器中反应，达到平衡的标志是A．单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNOB．用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态C．混合气体的颜色不再改变的状态D．混合气体的密度不再改变的状态√单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO，描述的均为正反应，没有提到逆反应，不能说明v(正)＝v(逆)，因此不能判断反应达到平衡状态，故A不符合题意；对于正反应(或逆反应)在任何时刻NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1，不能说明v(正)＝v(逆)，故B不符合题意；二氧化氮是红棕色气体，颜色不变时说明二氧化氮浓度保持不变，因此可以证明反应达到平衡状态，故C符合题意；恒容条件下，该反应气体的质量不变，体积也不变，所以反应过程中气体密度一直不变，因此密度不变不能证明反应达到平衡状态，故D不符合题意。4．生活中有很多现象都存在化学知识，如炉火越扇越旺，但蜡烛的火焰一扇就灭。(1)同样是扇风为什么结果不同，试解释其中的原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)炭在火炉中燃烧很旺时，在往炉膛底内的热炭上喷洒少量水的瞬间，炉子内的火会更旺这是因为___________________________________________________。“炉火越扇越旺”是扇风为燃烧提供了足量的氧气促进燃烧；“蜡烛的火焰一扇就灭”是由于空气流动带走大量的热量，使温度降低，低于了蜡烛的着火点

炭与水反应生成CO和H2，燃烧充分且更快，火焰更旺(3)如果欲使炉内炭更充分燃烧，下列措施可行的是________(填字母)。A．向炉内吹空气B．把块状炭碾碎C．使用H2O作催化剂D．提高炉膛内的温度往炉膛底内的热炭上喷洒少量水，即在高温下炽热炭与H2O反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，这样炭经反应变成气体燃料，燃烧时与空气接触充分，燃烧充分且快，所以炉火更旺。使用催化剂或提高炉膛内温度只能更快完成燃烧过程，而并不能为炭燃烧更充分提供条件。返回AB课时测评题点一可逆反应的理解1．已知反应：NO2(g)＋SO2(g)⥫⥬SO3(g)＋NO(g)，起始时向某密闭容器中通入1molNO2、2molS18O2，反应达到平衡后，下列有关说法正确的是A．NO2中不可能含18OB．有1molN18O生成C．S18O2的物质的量不可能为0.8molD．SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，说明该反应达到平衡√该反应为可逆反应，则通入1molNO2、2molS18O2，反应达到平衡后，SO2、SO3、NO、NO2均含18O，故A错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1molNO2、2molS18O2，不可能有1molN18O生成，故B错误；该反应为可逆反应，反应物不可能完全消耗，所以通入1molNO2、2molS18O2，则NO2、S18O2消耗都小于1mol，所以S18O2的物质的量不可能为0.8mol，故C正确；该反应为可逆反应，SO2、SO3、NO、NO2均含18O时，不能说明该反应达到平衡，故D错误。2．在一定条件下，向1L密闭容器中充入3molX气体和1molY气体，发生反应2X(g)＋2Y(g)⥫⥬3Z(g)＋2W(g)，反应达到最大限度时，下列各生成物浓度的数据中一定错误的是A．c(Z)＝0.75mol/L B．c(Z)＝1.2mol/LC．c(W)＝0.8mol/L D．c(W)＝1mol/L√可逆反应不能进行到底，即反应物均有剩余，所以消耗Y的物质的量必小于1mol，而生成Z的物质的量必小于1.5mol，生成W的物质的量必小于1mol，所以D错误。题点二化学反应的限度3．在密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，下列说法正确的是A．升高温度能加快反应速率B．充入氢气能减慢反应速率C．达到平衡时，反应速率：v正＝v逆＝0D．达到平衡时，N2和H2能100%转化为NH3√4．下列有关化学反应限度的说法不正确的是A．任何可逆反应都有一定的限度B．化学反应的限度是可以改变的C．化学反应的限度与反应进行时间的长短有关D．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等√可逆反应不能进行到底，在一定条件下，当正、逆反应速率相等时，达到反应限度，所以任何可逆反应都有一定的限度，故A正确；当外界条件发生变化时，反应限度可能发生改变，故B正确；无论时间多长，可逆反应都不可能进行到底，反应限度与反应进行时间的长短无关，但达到反应限度需要一定时间，二者不能混淆，故C错误；对于可逆反应，当正、逆反应速率相等时，反应达到限度，故D正确。题点三化学平衡状态的判断5．在一定条件下，可逆反应2A(g)⥫⥬B(g)＋3C(g)在四种状态中处于平衡状态的是选项正反应速率逆反应速率AvA＝2mol·L-1·min-1vB＝2mol·L-1·min-1BvA＝2mol·L-1·min-1vC＝2mol·L-1·min-1CvA＝1mol·L-1·min-1vB＝2mol·L-1·min-1DvA＝1mol·L-1·min-1vC＝1.5mol·L-1·min-1√正反应速率和逆反应速率相等时，化学反应达到平衡状态。通过化学方程式中的化学计量数进行变换比较。A项，vA(正)＝2mol·L-1·min-1≠vA(逆)＝4mol·L-1·min-1；B项，vA(正)＝2mol·L-1·min-1≠vA(逆)＝mol·L-1·min-1；C项，vA(正)＝1mol·L-1·min-1≠vA(逆)＝4mol·L-1·min-1；D项，vA(正)＝1mol·L-1·min-1＝vA(逆)＝1mol·L-1·min-1。选项正反应速率逆反应速率AvA＝2mol·L-1·min-1vB＝2mol·L-1·min-1BvA＝2mol·L-1·min-1vC＝2mol·L-1·min-1CvA＝1mol·L-1·min-1vB＝2mol·L-1·min-1DvA＝1mol·L-1·min-1vC＝1.5mol·L-1·min-16．在—定温度下的密闭容器中，可逆反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)达到平衡状态的标志是A．N2、H2、NH3在容器中共存B．混合气体的总物质的量不再发生变化C．单位时间内生成nmolN2，同时生成3nmolH2D．单位时间内消耗nmolN2，同时消耗nmolNH3√反应一旦开始，无论反应是否达到平衡状态，N2、H2、NH3均在容器中共存，A错误；该反应是反应前后气体分子数不相等的反应，若混合气体的总物质的量不再发生变化，说明反应达到平衡状态，B正确；单位时间内生成nmolN2，同时生成3nmolH2，都表示反应逆向进行，不能判断反应是否处于平衡状态，C错误；单位时间内消耗nmolN2的同时必然会产生2nmolNH3，现消耗nmolNH3，说明反应正向进行，未达到平衡状态，D错误。题点四化学反应条件的控制7．(2023·连云港高一期中)化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是A．利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火C．为加快KClO3的分解速率而加入MnO2D．降温加快H2O2的分解速率√钠和氧气在点燃或加热条件下反应生成过氧化钠，可以利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠，故A正确；为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火，故B正确；MnO2可以作为催化剂催化KClO3的分解反应，故C正确；降温会减慢H2O2的分解速率，故D错误。8．(2024·榆林市期中)化学反应速率和限度的研究对日常生活和工业生产有着重要意义。下列有关说法错误的是A．向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺B．将肉类食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质C．工业合成氨时，要同时考虑反应速率和反应限度两个方面D．我国西周时期已发明用“酒曲”酿酒，原理是利用催化剂改变反应速率√A．相同条件下，增大反应物的浓度或增大固体的表面积均可加快反应速率，所以向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块使燃烧更充分，A项正确；B．低温冷藏只能减慢肉类食品的变质速率，B项错误；C．工业合成氨是一个可逆的放热反应，为提高产率，需要同时考虑反应速率和反应限度两个方面，C项正确；D．“酒曲”是一种酶，酿酒过程中作催化剂，加快反应速率，D项正确；故选B。9．在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间的变化曲线如图，下列表述中正确的是A．该反应的化学方程式为2M⥫⥬NB．t2时，正、逆反应速率相等，反应达到平衡C．t3时，正反应速率大于逆反应速率D．t1时，N的浓度是M的浓度的2倍√由图像可知，反应中M的物质的量逐渐增多，N的物质的量逐渐减少，则在反应中N为反应物，M为生成物。在相等的时间内N和M的物质的量的变化量之比为2∶1，所以反应的化学方程式应为2N⥫⥬M，故A错误；t2时，反应没有达到平衡，此时反应继续向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，故B错误；t3时，反应达到平衡，正、逆反应速率相等，故C错误；t1时，N的物质的量为6mol，M的物质的量为3mol，N的浓度是M的浓度的2倍，故D正确。10．某同学为探究FeCl3与KI的反应是否存在反应限度，设计了如图所示的四种实验方案(FeCl3溶液、KI溶液浓度均为0.1mol·L-1)，最合理的方案是A．方案1 B．方案2C．方案3 D．方案4√KI溶液和FeCl3溶液发生氧化还原反应生成Fe2+和I2，反应的离子方程式为2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2，Fe3+少量时，向反应后的溶液中加入CCl4，若液体分层且下层呈紫红色，则说明生成了碘，取少量上层清液向其中滴加KSCN溶液，溶液显红色，发生反应Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3，说明Fe3+没有反应完，则反应存在限度，故D正确。11．在密闭容器中加入2.0molSO2和1.0molO2，一定条件下发生反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)。反应达到平衡后，各物质的物质的量可能为选项n(SO2)/moln(O2)/moln(SO3)/molA2.01.00B1.00.81.0C0.200.101.80D002.0√反应2SO2＋O2⥫⥬2SO3是可逆反应，加入2.0molSO2和1.0molO2，最终各种物质都应该存在，不能都为反应物，也不能都为生成物，所以A、D错误；反应正向进行，所以向生成SO3的方向进行，SO2与O2反应的物质的量关系为2∶1，所以SO2减小1mol，消耗氧气0.5mol，所以应该剩余氧气物质的量为0.5mol，不能是0.8mol，B错误。选项n(SO2)/moln(O2)/moln(SO3)/molA2.01.00B1.00.81.0C0.200.101.80D002.012．将2molSO2和2molO2通入到一固定容积1L的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)，已知反应进行到10min时达到平衡，此时SO3的物质的量为1.8mol。下列说法错误的是A．10min内，用O2表示该反应的平均反应速率为0.09mol·L-1·min-1B．10min后反应体系的各组分的浓度不再发生变化C．10min时，v正(O2)＝2v逆(SO3)D．11min时，升高温度，反应体系中各组分的体积分数发生改变√13．某温度下，在2L密闭容器中充入4molA气体和3molB气体，发生下列反应：2A(g)＋B(g)⥫⥬C(g)＋xD(g)，5s达到平衡。达到平衡时，生成了1molC，测定D的浓度为1mol/L。(1)求x＝________。25s内，生成D的物质的量为1mol/L×2L＝2mol，相同时间段内，生成C的物质的量为1mol，变化的物质的量之比等于化学计量数之比，即x＝2；(2)求这段时间A的平均反应速率为____________。平衡时B的浓度为________。0.2mol/(L·s)1mol/L(3)下列叙述能说明上述反应达到平衡状态的是________(填字母)。A．单位时间内每消耗2molA，同时生成1molCB．单位时间内每生成1molB，同时生成1molCC．D的体积分数不再变化D．混合气体的压强不再变化E．B、C的浓度之比为1∶1F．混合气体的密度不再变化BCA．用不同物质的反应速率表示反应达到平衡，要求反应方向是一正一逆，消耗A、生成C反应都是正向进行，因此单位时间内每消耗2molA