化学反应的限度及条件控制课件高一化学人教版

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

课堂导入炼铁高炉尾气之谜阅读：P48科学史话，从这一材料中，你得到什么启示？增加炼铁高炉的高度，不能改变高炉尾气中CO的比例，原因是：C+CO22CO是一个可逆反应，不能完全进行，存在一定的反应限度。可逆反应一、可逆反应定义：在相同条件下，能既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应称为可逆反应。特点双同性共存性双向性反应物

生成物正反应方向逆反应方向在相同条件下，正、逆反应同时进行反应物和生成物共同存在，反应物转化率小于100%可逆反应【思考】对于可逆反应

1、向反应容器中充入N2

和H2

，可生成NH3

；

若向反应容器中充入NH3

，______得到N2（“能”或“不能”）。能2、向反应容器中充入1mol

N2

和3mol

H2

，充分反应后，①反应容器中_____N2

剩余（“有”或“无”）；②最终可得到_________mol

NH3

。小于2有N2+3H22NH3高温、高压催化剂

和

互为可逆反应吗？可逆反应学习过的可逆反应有哪些？2SO2+O22SO3催化剂△Cl2+H2OHCl+HClONH3+H2ONH3·H2OSO2+H2OH2SO3N2+3H22NH3高温、高压催化剂不是，反应条件不相同下列有关可逆反应的说法错误的是(

)A、可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应B、2HIH2+I2是可逆反应C、2H2+O22H2O与2H2O2H2↑+O2↑互为可逆反应D、可逆反应中反应物和生成物同时存在习题C化学平衡状态的建立时间(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999在某固定密闭容器中发生反应：2SO2+O22SO3，各物质浓度随反应时间变化反应开始时反应进行时反应50min后宏观物料角度c(反应物)____0c(反应物)______c(反应物)______c(生成物)____0c(生成物)______c(生成物)______微观速率角度v正

____0v正

______v正

______v逆

____0v逆

______v逆

______>=>=减小增大减小增大不变不变不变不变用图像描述v正和

v逆变化规律？化学平衡状态的建立时间(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999各物质的浓度不再变化v(正)v(逆)c(SO2)c(O2)c(SO3)v

(mol/L·min)生成物反应物化学平衡状态在一定条件下，一个可逆反应进行到一定程度时，正向反应速率与逆向反应速率相等时，反应物浓度和生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。正反应速率逆反应速率v正

=v逆(化学平衡状态）时间反应速率t1(1)

0-t1：v(正)____v(逆)(2)

t1

以后：v(正)____v(逆)＞=二、化学平衡状态的概念在一定条件下，某可逆反应的正反应速率、逆反应速率随时间的变化曲线如图所示。下列有关说法正确的是(

)A、t1时刻，正反应速率小于逆反应速率B、t2时刻的正反应速率小于t3时刻的逆反应速率C、t4时刻，反应处于平衡状态，正、逆反应速率均为0D、t4时刻，保持其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大化学平衡状态的判断依据D化学平衡状态逆、等、动、定、变逆定动等变研究的对象是可逆反应各组成成分的浓度/物质的量/百分含量不变同一物质v正=v逆≠0一种动态平衡；化学反应达到平衡时，反应并没有停止外界条件改变时，原平衡状态被破坏，在新条件下建立平衡温度，浓度改变都能使平衡移动、加催化剂不能

(前提)(本质)(标志)三、化学平衡状态的特征化学平衡状态的判断依据如何判断一个可逆反应达到了一定条件下的反应限度（化学平衡状态）？“表现”“本质”判断可逆反应是否达到平衡的直接标志。等定ν(正)=ν(逆)各组分的浓度保持不变（不是相等，也不是成一定的比值）四、化学平衡状态的判断下列有关化学反应限度的说法正确的是(

)A、可逆反应达到平衡状态时反应物的浓度等于生成物的浓度B、可逆反应达到平衡状态时正、逆反应速率相等C、可逆反应达到平衡状态后不可改变D、可逆反应达到平衡状态时反应停止习题B化学平衡状态的判断依据1、直接标志——正逆反应速率标志一：v正

=v逆

≠0同种物质：速率相等，v

(A)正＝v

(A)逆不同物质：一正一逆成比例，v

(A)正：v

(B)逆＝a：b必须是不同方向的速率【例】一定条件下，对于可逆反应N2＋3H2

2NH3，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：下列能表示反应达到化学平衡状态的是

（1）v正（N2）=v逆（N2）（2）2v正（N2）=v逆（NH3）

（3）单位时间内，有1molN2消耗，同时有1molN2生成

（4）单位时间内，有3molH2消耗，同时有2molNH3生成

（5）单位时间内，有1molN2消耗，同时有3molH2消耗（6）1molN三N键断裂的同时有2molN-H键断裂

（7）当有3个H—H键断裂，同时有2个N—H键断裂化学平衡状态的判断依据XXX化学平衡状态的判断依据1、

直接标志——各组分的含量标志二：各组分的浓度保持不变①各组分的

物质的量

或

物质的量分数

保持不变②各气体的

体积

或

体积分数

保持不变③各组分的

质量

或

质量分数

保持不变是各组分，不是总成分一定条件下的密闭容器中,发生可逆反应CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是(

)A、H2的质量保持不变B、CH4的含量保持不变C、正反应和逆反应的速率相等D、CH4、CO2、CO和H2的物质的量之比为1∶1∶2∶2习题D化学平衡状态的判断依据2、间接标志——“变量不变”变量不变

即达平衡分析该量是“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。体系的

P（总压强）

、V（总体积）、m（总质量）、ρ（密度）、Mr（平均相对分子质量）等不再变化

判断是“定量”还是“变量”

注意

常见公式：PV=nRT

、ρ=、Mr(气体)=

2、间接标志：“变量”不变即为平衡①混合气体总压强

化学平衡状态的判断依据因为恒容、恒温条件下，n(g)越大则压强P就越大，则无论各成份是否均为气体，只需考虑Δn(g)。当Δn(g)=0，则P为恒值，不一定是化学平衡状态。PV=nRT当Δn(g)≠0，则P一定时，一定是化学平衡状态。习题恒容、恒温条件下，

C

(s)+O2(g)CO2(g)

当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态CO2(g)+C(s)2CO(g)当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态H2(g)+I2(g)2HI(g)当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态不一定一定一定不一定化学平衡状态的判断依据2、间接标志：“变量”不变即为平衡②气体的平均相对分子质量

取决于有无非气体取决于气体系数差若m+n≠p+q若m+n=p+qm总为定值n总为变量Mr为变量平衡状态n总为定值Mr为定值不一定为平衡状态（1）若各物质均为气体mA(g)＋nB(g)

⇌pC(g)＋qD(g)mA(g)＋nB(g)

⇌pC(s)＋qD(g)（2）若有非气体参与m总为变量Mr为变量平衡状态习题2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态

H2(g)+I2(g)2HI(g)

当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态1、一定不一定2、C(s)+O2(g)CO2(g)当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态

CO2(g)+C(s)2CO(g)当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态一定一定化学平衡状态的判断依据2、间接标志：“变量”不变即为平衡③气体密度ρρ=m总V容器取决于有无非气体取决于气体系数差(2)若有非气体参与，恒压或是恒容(1)若各物质均为气体ρ不变时，不一定为平衡状态恒容恒压若m+n≠p+q若m+n=p+qρ不变时，一定为平衡状态mA(g)＋nB(g)

⇌pC(g)＋qD(g)

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态

恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态

H2(g)+I2(g)2HI(g)恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态不一定一定不一定不一定习题CO2(g)+C(s)2CO(g)恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态一定一定化学平衡状态的判断依据2、间接标志：“变量”不变即为平衡④体系的颜色和温度不变一定为平衡状态H2+I22HI△2NO2

N2O4红棕色绝热容器中，当体系温度不变，则达平衡。（若为恒温容器，则不可作为平衡判据）(2)体系温度不变：(1)体系颜色不变：化学平衡状态的判断依据以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例间接标志压强不变若m+n≠p+q平衡若m+n=p+q不一定

若m+n≠p+q若m+n=p+q平衡密度ρ不变不一定不一定颜色温度不变平衡Mr(气体)=ρ=m总V容器PV=nRT可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在恒容密闭容器中进行:①单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO③用

NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为

2∶2∶1④混合气体的颜色不再改变⑤混合气体的密度不再改变⑥混合气体的压强不再改变⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变可说明该反应达到化学平衡状态的是(

)A.①④⑥⑦ B.②③④⑥

C.①④⑤⑦ D.①②⑥⑦A【小结】化学平衡状态的判断依据化学平衡状态的判断标志(1)速率:

ν正=ν逆①同一物质:v正(A)=v逆(A)

直接标志(2)各组分的浓度保持不变

——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）判断依据认识化学平衡状态五、化学平衡状态的限度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，即该反应的限度。②

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。①

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。下列对于化学反应的限度的叙述，错误的是(

)A、任何可逆反应都有一定的限度B、有一定限度的化学反应，都是可逆反应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习题D化学反应条件的控制

促进有利反应：提高反应物的转化率即原料的利用率，加快反应速率

抑制有害反应：减缓反应速率，减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生等改变化学反应速率：改变温度、溶液的浓度、气体压强（或浓度）、固体表面积及使用催化剂等改变可逆反应进行的程度：改变温度、溶液浓度、气体压强（或浓度）1、控制化学反应条件的目的2、控制化学反应条件的方法化学反应条件的控制3、化工生产中反应条件的调控(1)考虑因素：反应速率、平衡转化率、______和______________。成本实际可能性温度低有利：氨的产率较高不利：反应速率小，生产成本高压强大有利：氨的产率较高不利：对动力和生产设备的要求高常用温度400℃~500℃常用压强10～30Mpa(2)实例——合成氨生产条件的选择:催化剂：仅增大反应速率，不影响反应限度。合成氨工业中，在高温高压、催化剂作用下发生的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列说法正确的是(

)A、该反应反应物断键时吸收的总能量大于生成物成键时放出的总能量B、实际生产中通常选择在

400～500℃、100MPa条件下合成氨C、采取迅速冷却的方法，可使气态氨变为液态氨后及时从平衡混合物中分离出去D、增大催化剂的表面积，不能有效增大反应速率C