高中化学 第二章 化学反应与能量 2.3.2 化学反应的限度和化学反应条件的控制课件 新人教版必修2.ppt

第2课化学反应的限度和化学反应条件的控制 目标定位 1 了解可逆反应的概念及特征 会判断给定的化学反应是否具有可逆性 2 了解化学平衡的概念及特征 能判断给定条件下的化学反应是否是平衡状态 3 了解化学反应条件的控制 认识控制化学反应条件的意义及相应措施 1 化学瓜速率及影响因素 1 化学反应速率 单位时间内反应物浓度的或生成物浓度的 其表达式为 v a 2 化学反应速率之比等于化学方程式中相应物质的 增加量 减少量 化学计量数之比 3 影响化学反应速率的外界因素主要有 温度 催化剂 反应物的表面积 气体反应物的等 2 化学必修1中涉及的可逆反应 浓度 固体 压强 3 物质燃烧所需要的两个条件 1 2 与空气或o2充分接触 温度达到可燃物的着火点 4 1 在反应a g 3b g 2c g 中 若以物质a表示的该反应的化学反应速率为0 2mol l 1 min 1 则以物质b表示此反应的化学反应速率为 mol l 1 min 1 2 在2l的密闭容器中 充入2moln2和3molh2 在一定条件下发生反应 3s后测得n2为1 9mol 则以h2的浓度变化表示的反应速率为 答案 1 0 6 2 0 05mol l 1 s 1 知识点一可逆反应1 定义 在同一条件下和均能进行的化学反应 2 特点 1 在 正向反应 反应物 生成物 和逆向反应 生成物 反应物 2 一定条件下 反应物不可能转化为生成物 即反应物的转化率不可能达到 正反应方向 逆反应方向 同一条件下 同时进行 全部 100 对应练习 1 回答下列问题 1 2h2 o22h2o和2h2o2h2 o2 属于可逆反应吗 2 把3molh2和1moln2充入密闭容器中反应 最终可以生成2molnh3吗 答案 1 二者不属于可逆反应 因为可逆反应是在相同条件下进行的 而上述两反应的反应条件不同 2 可逆反应不能进行到底 故不能生成2molnh3 2 下列反应中可判断为可逆反应的是 a 氢气在氯气中燃烧生成氯化氢 氯化氢受热分解生成氢气和氯气b 氮气与氢气在高温 高压 催化剂作用下可以生成氨气 同时氨气又分解为氮气和氢气c 单质溴可以置换出碘 氯气又可以置换出溴d 氯气和水反应生成盐酸和次氯酸 次氯酸在光照条件下可分解为盐酸和氧气 答案 b 知识点一 以上过程用图像表示为 2 化学平衡状态的概念如果外界条件 等 不发生改变 当反应进行到一定程度时 与相等 反应物的与生成物的不再改变 达到一种表面静止的状态 3 化学反应的限度 化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态 是在给定条件下所能达到的 任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度 浓度 温度 压强 可逆 正反应速率 逆反应速率 浓度 浓度 最大程度 对应练习 3 某可逆反应达到平衡状态时 下列说法正确的是 正反应和逆反应同时进行 两者的速率完全相等 反应物和生成物同时存在 两者的浓度相同 混合物的组成比例不会因时间而改变a b c d 解析 可逆反应达到平衡状态时 v正 v逆 0 且各组分的含量保持不变 故 正确 而反应物和生成物浓度相同 只是反应达到的某一特殊状态 并不一定达到平衡 答案 b 4 在一定温度下 反应h2 g i2 g 2hi g 达到化学平衡状态的标志是 a 单位时间内生成nmolh2 同时就有nmolhi生成b 单位时间内有nmolh2生成 同时就有nmoli2生成c 容器内气体的总压强不随时间的变化而变化d 1个h h键断裂的同时 有2个h i键断裂 解析 选项a 生成h2是逆反应 生成hi是正反应 根据化学方程式中的化学计量数关系 如果正 逆反应速率相等 则生成nmolh2的同时应有2nmolhi生成 因此a选项并没有达到化学平衡 选项b 生成h2和生成i2均是逆反应 没有说明正反应速率 且不管平衡是否建立 只要反应进行 生成h2和i2的物质的量之比始终为1 1 因此b选项并不一定达到化学平衡 选项c 该反应前后气体总的物质的量保持不变 在其他条件一定时 反应从开始到反应达到平衡状态时 压强就一直保持不变 故气体总的压强不变不能说明反应已经达到平衡状态 选项d 断裂h h键是正反应 断裂h i键是逆反应 根据化学方程式的计量数关系 断裂1个h h键的同时 有2个h i键断裂 其正反应速率等于逆反应速率 因此d选项一定达到了化学平衡状态 答案 d 知识点三化学反应条件的控制1 意义在生产和生活中 化学反应条件的控制主要是促进有利反应和控制有害反应两个方面 表现为 2 实例 燃料的燃烧 1 燃料燃烧的条件 燃料与接触 且空气要 温度达到燃料的 2 提高燃烧效率的措施 尽可能使燃料 提高能量的转化率 尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能 提高 空气或氧气 适当过量 着火点 充分燃烧 热能的利用率 对应练习 5 2016 聊城高一检测 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 下面说法中错误的是 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 解析 提高化学反应的限度 可使更多的反应物转化为生成物 提高产品的产量 提高原料的利用率 但不一定提高化学反应速率 答案 d 6 下列关于燃料充分燃烧的说法 不正确的是 a 空气量越多越好b 应通入适量空气c 固体燃料燃烧前要粉碎d 液体燃料燃烧时可以以雾状喷出 解析 空气量越多 过多无用的空气会带走部分热量 造成能源浪费 所以应通入适量空气 液体燃料燃烧时以雾状喷出 可以增大接触面积 燃烧速率快且燃烧充分 所以汽车发动机工作时把汽油或柴油以雾状的形式喷入汽缸中 固体燃料燃烧要粉碎也是同样的道理 答案 a 探究点一化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征概括为 逆 等 动 定 变 即 1 可逆反应达到平衡后 正反应和逆反应是不是都停止了 答 不是 可逆反应达到平衡后 正反应和逆反应都仍然进行 只是正反应使反应物的减少量 生成物的增加量 与逆反应使反应物的增加量 生成物的减少量 相等 从表面看没有变化 2 一定条件下的可逆反应达到化学平衡时 即该反应达到最大限度 那么化学反应的限度有什么特点 答 任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度 同一反应在不同条件下 反应的限度不同 相同条件下 不同的可逆反应 其反应的限度不同 一定条件下 可逆反应达到化学平衡时 该反应即达到最大限度 此时反应物的转化率达最大值 1 下列关于化学反应限度的说法中正确的是 a 一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度b 当一个可逆反应达到平衡状态时 正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零c 平衡状态时 各物质的浓度保持相等d 化学反应的限度不可以通过改变条件而改变 解析 平衡状态就是一个可逆反应在该条件下所能达到的最大限度 a正确 反应达到平衡时v 正 v 逆 0 各物质浓度保持不变但不一定相等 且当外界条件发生改变时 这种状态也会发生改变 b c d错误 答案 a 探究点二化学平衡状态的判断1 直接和间接判断依据 2 有特殊条件的判断依据外界条件一定 反应混合气体的总体积 总压强 总物质的量 总浓度不再变化时 也可以做为判断某些反应是否达到平衡状态的依据 但需一定的反应条件 1 根据化学平衡状态的特点分析 化学平衡状态可能会受到哪些外界因素的影响 答 化学平衡的实质是正逆反应速率相等 若外界条件改变时影响反应速率 使正逆反应速率不相等时 化学平衡状态就被破坏 再在新条件下建立新的平衡状态 所以影响化学反应速率的外界因素都有可能影响化学平衡状态 如温度 浓度 压强等 但催化剂不会影响化学平衡状态 2 化学反应进行一定时间后 各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比时 化学反应是否达到平衡 答 不一定 化学反应达到平衡时 各组分的浓度保持不变 不一定浓度相等 也不一定等于化学计量数之比 2 一定温度下 可逆反应 a g 3b g 2c g 达到限度的标志是 a c的生成速率与a的消耗速率相等b 单位时间生成nmola 同时生成3nmolbc a b c的浓度不再变化d a b c的分子数之比为1 3 2 解析 a项中c的生成速率和a的消耗速率不可能相等 b项中均表示的是逆反应速率 没有说明v 正 v 逆 是否相等 因此不能确定是否处于平衡状态 c项中表示各物质的浓度保持不变即 定 表明化学反应已达到平衡状态 d项中平衡时 a b c的分子数之比与化学计量数之比没有必然关系 不一定相等或成比例 关键是能否保持不变 答案 c 体系温度不再变化 体系的压强不再变化 体系的分子总数不再变化 a b c d 解析 正 逆反应速率相等 浓度不变 说明已达平衡 如果该反应没有达到平衡则反应要和外界有能量的交换 必然导致体系温度改变 现在体系温度不变 说明已达平衡 由于该反应是一个体积改变的反应 没有达到平衡之前 压强是改变的 分子总数也是改变的 只有平衡状态时 二者才不会改变 故 均正确 答案 d 知能提升 不能做为平衡标志的几种特殊情况 1 反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应物质的化学计量数之比 2 恒温恒容下体积不变的反应 体系的压强或总物质的量不再随时间而变化 如2hi g i2 g h2 g 3 全是气体参加的体积不变的反应 体系的平均相对分子质量不再随时间而变化 如2hi g i2 g h2 g 4 全是气体参加的反应 恒容条件下体系的密度保持不变 变式训练 1 在一定温度下的恒容密闭容器中 能说明反应x2 g y2 g 2xy g 已达到平衡的是 a 容器内的总压强不随时间变化b 容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化c xy气体的物质的量分数不变d x2和y2的消耗速率相等 解析 该反应的特点 首先是可逆反应 其次是反应前后气体体积相等 根据压强之比等于气体物质的量之比的推断 该反应在整个反应过程中总压强是不变的 a不能说明该反应已经达到平衡 同理推断 容器中气体的平均相对分子质量始终不随时间变化 b不能说明该反应已经达到平衡 x2和y2的化学计量数相等 其消耗速率始终相等 d不能说明该反应已经达到平衡 c选项符合题意 能说明该反应已经达到平衡 答案 c 例2 在2l的密闭容器中有下图所示的反应 看图按要求回答下列问题 1 上图中 反应物 是 是 2 写出反应方程式 3 在上图 中 以0 10s内的平均反应速率计算 t 6s时a的浓度是 mol l 答案 1 aa 2 3a2b ca b 2c 3 0 96 知能提升 图像题解题三步曲 一看 看图像 看面 弄清纵 横坐标的含义 看线 弄清线的走向 看点 弄清曲线点的含义 看量的变化 弄清是浓度变化还是物质的量变化 二想 想规律 看完线后联想外界条件对化学反应速率的影响规律 三判断 通过对比分析 作出正确判断 变式训练 2 一定温度下 在2l的密闭容器中 x y z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示 下列描述正确的是 a 反应开始到10s 用z表示的反应速率为0 158mol l 1 s 1b 10s后 该反应停止进行c 反应的化学方程式为2x g y g 2z g d 反应开始到10s时 平均反应速率 v x v y 0 0395mol l 1 s 1 解析 反应开始到10s 用z表示的反应速率为1 58mol 2l 10s 0 079mol l 1 s 1 a错误 10s后 反应达到平衡状态 但没有停止进行 b错误 据题图可知 10s时x y z三种物质的物质的量变化量分别是0 79mol 0 79mol 1 58mol 故反应为x g y g 2z g c错误 反应开始到10s时 v x v y 0 79mol 2l 10s 0 0395mol l 1 s 1 d正确 答案 d 1 反应2so2 o2 2so3达到平衡后 再向反应容器中充入含氧的同位素8o的氧气 经过一段时间后 8o原子存在于 a o2b so2c o2和so2d o2 so2和so3 解析 可逆反应在相同条件下 可以同时向两个反应方向进行 反应体系中各物质同时存在 由于三种物质均含有氧元素 故8o原子可能存在于三种物质中 答案 d 2 2016 沈阳高一检测 对化学反应速率与化学反应限度的叙述 不正确的是 a 当化学反应达到最大限度时反应速率为0b 同一化学反应 若反应条件不同 限度可能不同c 化学反应的限度影响了反应物在该条件下的最大转化率d 反应物本身的性质是影响化学反应速率的决定性因素 解析 在一定条件下 当一可逆反应达到化学平衡状态时 该反应达到最大限度 此时反应物也有最大转化率 此时v 正 v 逆 0 a错误 c正确 同一化学反应 条件发生改变时 化学平衡可能被破坏 则反应限度可能就会改变 b正确 反应物本身的性质是影响化学反应速率的内因 d正确 答案 a 3 下列措施 能使煤炭燃烧更充分 提高热能利用率的是 a 多加煤以使炉火更旺b 把煤炭做成大煤球c 把煤中掺和一些黄泥做成蜂窝煤d 把煤粉碎 在煤粉燃烧器中燃烧 解析 a项中只会增加煤的用量 不会使煤炭燃烧充分 也不能提高热能的利用率 b c项无论从煤的粉碎程度 还是空气用量上都比不上d项 答案 d 4 一定温度下 反应a2 g b2 g 2ab g 达到平衡的标志是 a 单位时间内生成nmola2同时生成nmolabb 容器内的总压强不随时间的变化而变化c 单位时间内生成2nmolab同时生成nmolb2d 单位时间内生成nmola2同时生成nmolb2 解析 在一定条件下 判断一个反应已经达到平衡 主要看正逆反应