第二节化学反应的速率与限度第2课时（课件）高一化学下学期教学课堂（人教版20(1)9）

第二节化学反应的速率与限度第2课时第六章化学反应与能量21本节重、难点化学反应条件的控制化学反应限度19世纪下半叶，炼制生铁的高炉排出的废气中总是含有没有利用的CO。工程师认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是增加高炉的高度。然增高后，尾气中CO的比例竟然没有改变。出铁口进风口O2N2热空气生铁进风口出渣口炉渣CO2+C2CO高温C+O2CO2高温铁矿石、焦炭、石灰石高炉气体高炉气体3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑高温这是什么原因呢？N2

＋

3H2

2NH3

0.20.400.150.250.130.18

0.080.040.240.080.040.240.10.11化学反应限度示例分析500℃时，容积为1L的密闭容器中，发生如下反应，一段时间后，各物质浓度如下：起始量(mol·L-1)

2小时(mol·L-1)3小时(mol·L-1)30min(mol·L-1)1小时

(mol·L-1

研究表明：有些化学反应在实际进行时，反应物不能完全转变为生成物，化学反应是有限度的，很多化学反应都具有可逆性同一条件下______________和_____________均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“”，用“”。化学反应限度可逆反应定义正反应方向逆反应方向特征双向性双同性共存性反应物生成物正向反应逆向反应正、逆反应在同一条件下同时进行反应物和生成物同时存在氯气和水反应示例Cl2＋H2O

H＋＋Cl－＋HClO新制氯水三分子Cl2、HClO、H2O四离子H＋、Cl－、ClO－、OH－化学反应限度可逆反应【例1】对于可逆反应2SO2＋O22SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长时间后，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O2、SO2和SO3中D对于可逆反应而言，反应物会转变成生成物，而生成物又会分解成反应物，那岂不是无穷尽也？开始时c(N2)、c(H2)大，c(NH3)=

0开始阶段有什么特征？N2

＋

3H2

2NH3

化学平衡状态的建立示例分析500℃时，容积为1L的密闭容器中，发生如下反应，一段时间后，各物质浓度如下：N2

＋

3H2

2NH3

0.20.40起始量(mol·L-1)

只有正反应进行，v(逆)=0瞬间后c(N2)、c(H2)变小，c(NH3)≠0反应的发生阶段有什么特征？正逆反应都进行，v(逆)≠0，v(正)>v(逆)N2

＋

3H2

2NH3

化学平衡状态的建立示例分析500℃时，容积为1L的密闭容器中，发生如下反应，一段时间后，各物质浓度如下：N2

＋

3H2

2NH3

0.150.250.130.18

0.10.1130min(mol·L-1)1小时

(mol·L-1

一段时间后c(N2)、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值反应的发生阶段有什么特征？正逆反应都进行，v(正)=v(逆)≠0N2

＋

3H2

2NH3

化学平衡状态的建立示例分析500℃时，容积为1L的密闭容器中，发生如下反应，一段时间后，各物质浓度如下：N2

＋

3H2

2NH3

0.080.040.240.080.040.242小时(mol·L-1)3小时(mol·L-1)物质浓度反应过程反应速率反应物浓度最大生成物浓度最小v正_____，v逆_____反应开始反应物浓度逐渐减小生成物浓度逐渐增大反应体系中各组分浓度不再改变v正逐渐_____v逆逐渐_____v正______v逆最大为零减小增大>平衡时过程中v正______v逆=化学平衡状态的建立理论分析化学平衡状态的建立过程v(正)>v(逆)v(正)v(逆)反应速率时间(t)反应处于平衡状态t1v(正)=v(逆)化学平衡状态的建立理论分析用速率变化图像表示化学平衡状态的建立【例1】合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间t变化的关系如图所示。下列叙述中正确的是()A.c点处正反应速率和逆反应速率相等B.a点的正反应速率比b点的大C.d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同D.在t2时刻，正反应速率大于逆反应速率高温、高压催化剂B

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，反应物的浓度与生成物的浓度____________，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。化学平衡状态定义可逆正反应速率逆反应速率不再改变化学平衡状态的建立特征动态平衡平衡时，各组分的浓度保持一定当外界条件改变，原平衡发生移动研究的对象：可逆反应v(正)＝v(逆)≠0(本质)逆等动定变化学平衡状态是可逆反应的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度。转化率=转化的量起始的量×100％量:质量、物质的量、体积、物质的量浓度等化学反应的限度化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率同一可逆反应，改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度如何判断化学反应达到平衡呢？反应达到化学平衡的标志a.同一物质的生成速率等于其消耗速率直接标志——“正逆反应速率相等”v正＝v逆>0c.化学方程式同一边的不同物质，一种物质的生成速率与另一种物质的消耗速率之比等于化学计量数之比b.化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等化学计量数之比速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等反应达到化学平衡的标志直接标志——“正逆反应速率相等”各组分的浓度保持一定a.各组分的浓度不随时间的改变而改变b.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速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等反应达到化学平衡的标志对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等对于反应体系中存在有颜色的物质的可逆反应,若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。如H2(g)+I2(g)→2HI(g)间接标志——“变量不变”如果一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时反应达到平衡状态；随反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据反应达到化学平衡的标志反应前后气体的化学计量数不相等时，反应体系的总压强不随时间的改变而变化参加反应的全是气体、反应前后化学计量数不同的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。(根据M=进行分析)m(气体)m(气体)(只适用于反应前后气体体积不等的反应)间接标志——“变量不变”如果一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时反应达到平衡状态；随反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据反应举例mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡正、逆反应速率的关系单位时间内消耗了mmolA同时生成了mmolA单位时间内消耗了nmolB，同时生成了pmolCvA:vB:vC:vD=m:n:p:q单位时间内生成了nmolB，同时消耗了qmolD平衡不一定不一定不一定判断下列条件下，反应是否达到平衡？即v(正)

=v(逆)均指v(正)

v(正)不一定等于v(逆)均指v(逆)

反应举例mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)是否平衡气体密度若体系的体积不变，密度一定混合气体的平均相对分子质量当m+n≠p+q时，平均相对分子质量一定当m+n=p+q时，平均相对分子质量一定颜色反应体系内有色物质的颜色一定温度体系温度一定(其他不变)平衡不一定平衡不一定判断下列条件下，反应是否达到平衡？平衡影响平衡状态(反应限度)的因素注意事项加入催化剂只能改变反应速率，但不改变化学平衡(反应限度)改变温度、浓度，化学平衡(反应限度)一定改变改变压强，化学平衡不一定改变【例1】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__________。①④⑥⑦19世纪下半叶，炼制生铁的高炉排出的废气中总是含有没有利用的CO。工程师认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是增加高炉的高度。然增高后，尾气中CO的比例竟然没有改变。出铁口进风口O2N2热空气生铁进风口出渣口炉渣CO2+C2CO高温C+O2CO2高温铁矿石、焦炭、石灰石高炉气体高炉气体3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑高温这是什么原因呢？法国化学家勒夏特列经过研究发现：C+CO22CO是一个可逆反应，并且自下而上发生在高炉中有焦炭的地方。后来的研究证明，在高炉中Fe2O3与CO反应也不能全部转化为Fe和CO2还得是我！化学反应条件的控制在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应(提高反应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率)，抑制有害的化学反应(降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生)，这就需要进行化学反应条件的控制思考并讨论：为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率尽可能充分地利用燃料燃烧所释放的热能，提高热能的利用率化学反应条件的控制温度较低时氨的产率较高，但温度低时反应速率小，达到平衡需要的时间很长生产成本高压强越大，氨的产率越高，但对动力和生产设备的要求越高实例：合成氨生产条件的选择400~500℃10MPa~30MPa【例1】下列措施可以提高燃料燃烧效率的是_________(填序号)。①提高燃料的着火点②降低燃料的着火点③将固体燃料粉碎④将液体燃料雾化处理⑤将煤进行气化处理⑥通入适当过量的空气③④⑤⑥合成氨工业之父——卡尔·博施1874年，卡尔·博施生于德国科隆。24岁时毕业于莱比锡大学，获有机化学博士学位。1908年～1913年，卡尔·博施改进哈伯首创的高压合成氨催化方法，利用氧化铁型催化剂，使合成氨生产工业化，化学上称为"哈伯——博施法"。1940年，因找到合适的催化剂，使合成氨反应成为工业化，也因此获得诺贝尔化学奖。1．下列过程中，化学反应速率的增大对人类有益的是A．金属的腐蚀 B．食物的腐败

C．塑料的老化 D．氨的合成【答案】D【详解】A．金属的腐蚀越慢越好，故增大速率对人类无益，A错误；B．食物的腐败越慢越好，故增大速率对人类无益，B错误；C．塑料的老化越慢越好，故增大速率对人类无益，C错误；D．氨的合成越快越好，缩短生产周期，故增大速率对人类有益，D正确；2．可逆反应，在一定条件下达到化学平衡，说明A．v(正)=v(逆)=0 B．正逆反应停止C．v(正)=v(逆)≠0 D．v(正)>v(逆)【答案】C【详解】可逆反应在一定条件下达到化学平衡，此时正逆反应速率相等，反应体系各组分的浓度或百分含量保持不变，化学平衡是一种动态平衡即说明v(正)=v(逆)≠0，故答案为：C。3．少量的Zn与过量的稀硫酸反应制取氢气，一定温度下能加快反应速率又不影响氢气的量，可向其中加入少量的A．CuSO4晶体 B．CH3COONa固体

C．NaHSO4晶体 D．Na2SO4溶液【答案】C【详解】A．CuSO4晶体溶于水后与Zn反应，生成ZnSO4和Cu，Zn、Cu、稀硫酸形成原电池，反应速率加快，但由于与硫酸反应的Zn量减少，生成H2的体积减少，A不符合题意；B．CH3COONa固体溶于水后，与稀硫酸反应，使溶液中c(H+)减小，反应速率减慢，B不符合题意；C．NaHSO4晶体溶于水后，增大了溶液中的c(H+)，加快反应速率，但对产生H2的体积不产生影响，C符合题意；D．加入Na2SO4溶液，相当于加入水，使c(H+)减小，反应速率减慢，D不符合题意；4．下列有关合成氨工业的说法正确的是A．铁做催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动C．增大压强能缩短反应达到平衡状态所需的时间，所以压强越大越好D．合成氨过程中采用的温度是700K左右，因为在该温度下能适当提高氨的合成速率，且催化剂活性较强