高中化学《第二章 第三节 第2课时 化学反应的限度》课件 新人教版必修

第三节化学反应的速率和限度第2课时化学反应的限度 人类对粮食的需求使人工固氮在19世纪初成了世界性的重大研究课题 不少化学家耗费了相当大的精力 但仍未掌握一种较理想的人工固氮方法 主要困难是氮气和氢气非常难反应 反应速率特别慢 且氮气的转化率非常低 1909年德国科学家哈伯在实验室采用600 200个大气压和用金属铁作催化剂的条件使人工固氮成功 1918年瑞典皇家科学院因哈伯在合成氨发明上的杰出贡献 决定授予他诺贝尔化学奖 1 认识可逆反应及其特征 2 了解并会判断化学平sax衡状态 3 初步了解化学反应条件的控制 化学反应的限度 1 可逆反应 1 定义 在同一条件下 和 均能进行的化学反应 2 表示书写可逆反应的化学方程式时不用 而用 3 特点 双向性 反应物反应反应生成物 双向性 正 逆反应是在 下 进行的 共存性 和 同时存在 反应不能进行到底 1 1 正反应方向逆反应方向 2 3 正向逆向 同一条件同时 反应物生成物 2 化学平衡状态 1 化学平衡的建立 2 1 最大最小最大最小逐渐减小逐渐增大逐渐减小逐渐增大不变不变不变不变 2 可以用图像表示化学平衡状态建立过程中速率与时间的关系 3 化学平衡 研究对象 反应 定义 在一定条件下 当一个 反应进行到 和 相等时 反应物和生成物的 不再改变的状态 3 可逆 可逆正反应速率逆反应速率浓度 综合拓展 一 化学反应的限度 化学平衡状态的特征1 逆 化学平衡研究的对象是可逆反应 2 等 达到平衡状态时 正反应速率和逆反应速率相等 但不等于零 即v正 v逆 0 3 动 是指动态平衡 达到平衡状态时 正 逆反应仍在不断进行 只是v正 v逆而已 4 定 平衡时 各组分的浓度保持一定 各组成成分的含量保持一定 5 变 当外界条件 如浓度 压强 温度等 变化时 则原平衡被破坏 反应混合物中各组分的浓度就会发生变化 在新的条件下会重新建立平衡 二 化学平衡状态的判断判断一个可逆反应在一定条件下是否达到化学反应的限度或化学平衡状态 直接依据就是其本质和特征 即正 逆反应速率是否相等 各组分浓度是否不变 含量是否不变 通常从如下几个方面进行判断 尝试应用 1 可逆反应达到平衡的重要特征是 A 反应停止了B 正 逆反应的速率都为0C 正 逆反应都还在继续进行D 正 逆反应的速率相等 D 2 对于可逆反应2SO2 O2 2SO3 在混合气体中充入一定量的18O2足够长的时间后 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SO2 O2和SO3中解析 由于该反应是可逆反应 经过足够长的时间后 各物质均含有18O 答案 D 3 可逆反应N2 3H22NH3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 下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是 A 3v正 N2 v正 H2 B v正 N2 v逆 NH3 C 2v正 H2 3v逆 NH3 D v正 N2 3v逆 H2 解析 达到化学平衡状态时 正 逆反应速率相等 用NH3 H2 N2表示的化学反应速率之比等于它们的化学计量数之比 结合这两个条件 可以得出答案为C 答案 C 化学反应条件的控制 1 化学反应条件的控制 1 原料的利用率反应速率反应速率有害物质的产生 2 燃料燃烧的条件 1 燃料与 接触 且空气要 2 温度达到燃料的 3 提高燃料燃烧效率的措施 1 尽可能使燃料 提高能量的转化率 关键是燃料与空气或氧气尽可能 且空气要 2 尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能 提高 2 1 空气或氧气适当过量 2 着火点3 1 充分燃烧充分接触适当过量 2 热能的利用率 综合拓展 控制化学反应条件的基本措施1 通过改变反应体系的温度 溶液的浓度 固体的表面积 反应物的状态以及催化剂的使用等 改变化学反应速率 2 通过改变可逆反应体系的温度 溶液的浓度 气体压强等 改变可逆反应进行的限度 尝试应用 4 下列措施可以提高燃料的燃烧效率的是 提高燃料的着火点 降低燃料的着火点 将固体燃料粉碎 将液体燃料雾化 将煤气化处理A B C D C 一 可逆反应的特点 在温度 容器体积不变的条件下 起始时 c X2 0 1mol L 1 c Y2 0 3mol L 1 c Z 0 2mol L 1 发生可逆反应 X2 g 3Y2 g 2Z g 达到平衡时各物质的浓度可能正确的是 A c X2 0 15mol L 1 c Y2 0 45mol L 1B c X2 0 2mol L 1 c Y2 0 6mol L 1C c X2 0 24mol L 1 c Z 0 24mol L 1D c X2 0 15mol L 1 c Z 0 1mol L 1 名师点睛 可逆反应既可向正反应方向进行 同时又可向逆反应方向进行 可逆反应不能进行到底 只能反应到一定程度达到平衡状态 平衡时各物质的物质的量都不能为0 也可以用极限法解此类题 如本题可以假设正向进行到底时 c Z 0 4mol L 1 假设逆向进行到底时 c X2 0 2mol L 1 c Y2 0 6mol L 1 所以0 c X2 0 2mol L 1 0 c Y2 0 6mol L 1 0 c Z 0 4mol L 1 然后由浓度范围来判断 变式应用 1 在一密闭容器中进行反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g 已知反应过程中某一时刻SO2 O2 SO3的浓度分别为0 2mol L 1 0 1mol L 1 0 2mol L 1 当反应达到平衡时 可能存在的数据是 A SO2为0 4mol L 1 O2为0 2mol L 1B SO2为0 25mol L 1C SO3为0 4mol L 1D SO2 SO3均为0 15mol L 1 解析 化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的 所以平衡时各物质的浓度范围为0 c SO2 0 4mol L 1 0 c O2 0 2mol L 1 0 c SO3 0 4mol L 1 因此A C错误 对于D项 若SO2为0 15mol L 1 则转化的SO2的浓度为 0 2 0 15 mol L 1 0 05mol L 1 此时SO3的浓度为 0 2 0 05 mol L 1 0 25mol L 1 故D错误 本题选B 答案 B 二 化学平衡状态的判断 在一定温度下 可逆反应A g 3B g 2C g 达到平衡状态的标志是 A C的生成速率与C的分解速率相等B 单位时间内生成nmolA的同时生成3nmolBC A B C的浓度不再发生变化D A B C的分子数之比为1 3 2解析 从同一物质的v 正 与v 逆 是否相等或各成分的浓度是否不再改变来考虑 A项 当C的生成速率与C的分解速率相等时 表明v 正 v 逆 B项 不管反应是否平衡 单位时间内生成nmolA的同时一定生成3nmolB 即v 正 不一定等于v 逆 A B C的浓度不再变化 表明已达到平衡状态 但平衡状态时A B C的分子数之比不一定为1 3 2 故D项不正确 答案 AC 名师点睛 化学平衡的实质是同种物质的正 逆反应速率相等 用不同物质的正 逆反应速率判断是否达到化学平衡状态 要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比 转化为同种物质的速率进行比较 不能作为可逆反应达到化学平衡状态的标志的情况1 反应组分中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的改变而改变 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的改变而改变 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 变式应用 2 在一定温度下的恒容容器中 当下列哪些物理量不再发生变化时 表明反应A g 2B g C g D g 已达到平衡状态 混合气体的压强 混合气体的密度 B的物质的量浓度 混合气体的总物质的量 混合气体的平均相对分子质量 v C 与v D 的比值 混合气体的总质量 混合气体的总体积A B C D 解析 对反应物和生成物全是气体的可逆反应 达到化学平衡状态的直接标志是正 逆反应速率相等 体系中各组分的物质的量浓度 总压强 平均相对分子质量不随时间的改变而改变 故 均能说明该反应达到化学平衡 而 中 始终不变化 中没指明方向 m 气 不变化 混合气体是在恒容容器中 均不能作为判断依据 答案 B 1 一定温度下 向aL密闭容器中加入2molNO2 g 发生反应 2NO2 2NO O2 此反应达到平衡状态时的标志是 A 混合气体的颜色变浅B 混合气体的密度不再变化C 混合气中NO2 NO O2物质的量之比为2 2 1D 单位时间内生成2nmolNO 同时生成2nmolNO2解析 颜色变浅 说明反应还在由左向右进行 没有达到平衡 A错 体积一定 气体密度不论反应是否平衡均为定值 B错 物质的量之比等于化学计量数之比不能说明各组分浓度已保持恒定 更不能说明v 正 v 逆 C错 D能表明v 正 v 逆 正确 答案 D 7 在C s CO2 g 2CO g 反应中 可使反应速率增大的措施是 增大压强 增加碳的量 通入CO2 恒压下充入N2 恒容下充入N