第三节化学反应的限度

1、第三课时第三课时 化学反应的限度化学反应的限度 第三节 化学反应的速率和限度 第二章 化学反应与能量 复习:化学反应速率概念及影响因素 讨论: 一个化学反应在实际进行时，反应物能否按方程式中相应的 物质的计量关系完全转变为生成物？如果能，是在什么条件下？ 如果不能，原因是什么？ 不能，因为反应都存在一定的可逆性。 CO 我们已经增加了高炉的高度，怎我们已经增加了高炉的高度，怎 么排出的一氧化碳浓度没有降低呢？么排出的一氧化碳浓度没有降低呢？ 你能帮助工程师解开这一谜底吗？你能帮助工程师解开这一谜底吗？ 科学史话：炼铁高炉尾气之谜科学史话：炼铁高炉尾气之谜 从这一材料中，你得到什么启示？从这一材

2、料中，你得到什么启示？ 化学反应是有限度的，有些能进行地化学反应是有限度的，有些能进行地 较彻底，有些反应是不彻底的，甚至较彻底，有些反应是不彻底的，甚至 是可逆的。是可逆的。 在在同一条件下同一条件下既能向正反应方向又能向逆反应方既能向正反应方向又能向逆反应方 向进行的化学反应。向进行的化学反应。 1.可逆反应可逆反应 二、化学反应限度二、化学反应限度 N2+3H2 2NH3 催化剂催化剂 高温高压高温高压 2SO2+O2 2SO3 催化剂催化剂 高温高温 SO2 +H2O H2SO3 NH3 +H2O NH3 H2O (1)定义：定义： (2)特点：特点： 可逆符号可逆符号 两边的物质两边

3、的物质互为反应物、生成物互为反应物、生成物。 三同：三同：条件相同条件相同，正、逆反应，正、逆反应同时进行同时进行。（通常从左向右的。（通常从左向右的 反应称为正反应，从右向左的反应称为逆反应。）反应体系中，反应称为正反应，从右向左的反应称为逆反应。）反应体系中， 反应物和生成物反应物和生成物共同存在共同存在。 (3)常见可逆反应：常见可逆反应： 思考与交流 水的生成与电解，二次电池的放电与 充电，CO2与H2O在植物体中通过光合作 用合成糖与糖在人体内氧化生成CO2与 H2O，它们是否属于可逆反应? 。 它们都是不属于可逆反应。它们都是不属于可逆反应。在在同一条件下同一条件下既能向正既能向正

4、 反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学 反应。而这几组反应的条件不同反应。而这几组反应的条件不同 科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性 即正向反应和逆向反应能同时进行。即正向反应和逆向反应能同时进行。 正反应：反应物正反应：反应物生成物生成物 逆反应：生成物逆反应：生成物反应物反应物 H2 + I2 2HI 正向反应正向反应 逆向反应逆向反应 注：注：有些化学反应在同一条件下可逆程度很小，通常意义下有些化学反应在同一条件下可逆程度很小，通常意义下 不把它们称为可逆反应不把它们称为可逆反应 H2(g) +

5、 I2 (g) 2HI(g) 正向反应正向反应 逆向反应逆向反应 c(I2) 、c(H2 )变小变小, c(HI)增大增大 在恒温密闭容器中加入在恒温密闭容器中加入1molH2和和1mol I2发生发生 反应反应 对于以上反应，请分析：对于以上反应，请分析： 正逆反应都进行，正逆反应都进行，v(逆逆) 0，v(正正) v(逆逆) ,且v(正正) 减小，减小，v(逆逆) 增大 （1）当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度）当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度有什有什 么特征么特征？ （2）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个反应速）当反应刚开始时，正反应与逆反应哪个反应速 率大？率大？ (3随着反应

6、的进行，反应物和生成物浓度如何变化随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化 (4）随着反应的进行，）随着反应的进行，v(正正)与与v(逆逆)怎样变化？怎样变化？ 开始时开始时c(I2) 、c(H2)大，大， c(HI) =0 只有正反应，只有正反应，v(正正)v(逆逆)=0 H2(g) + I2 (g) 2HI(g) 正向反应正向反应 逆向反应逆向反应 请继续分析：请继续分析： （5）反应进行到什么时候会）反应进行到什么时候会“停止停止”？ 当正反应速率与逆反应速率相等时当正反应速率与逆反应速率相等时 （6）此时，反应物和生成物浓度如何变化？）此时，反应物和生成物浓度如何变化？ 反应物和生成

7、物浓度均不再改变反应物和生成物浓度均不再改变 （7）给这个状态命名）给这个状态命名平衡状态平衡状态 （8）反应真的停止了吗？）反应真的停止了吗？NO 处于动态平衡处于动态平衡 反应速率反应速率 v(正正) v(逆逆) v(正正)= v(逆逆) t1时间（时间（t） 0 (1)0t1：v(正正)v(逆逆) (2)t1以后：以后： v(正正)=v(逆逆) t1以后反应处于平以后反应处于平 衡状态衡状态! 什么是化学平衡呢？什么是化学平衡呢？ 画出上述过程的速率-时间图像 分析： 一定条件下, 可逆反应里, 正反应速率 和逆反应速率相等, 反应混合物中各组分的浓 度保持不变的状态，称为“化学平衡状态

8、”， 简称“化学平衡”。 2.化学平衡状态化学平衡状态 强 调 研究对象：一定条件下的可逆反应 实质：同种物质正反应速率=逆反应速率 标志：反应混合物中各组分的浓度 保持不变的状态即不随时间改变 (1)定义定义： 说明： 化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态 ，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最 大限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件 下的最大转化率。 平衡转化率():用平衡时已转化了的某反应物的量与 反应前(初始时)该反应物的量之比来表示反应在该条 件下的最大限度。 如在10L的密闭容器中发生反应反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),反应由A、B开始， 它们的起始

9、浓度均为2mol/L,平衡时A浓度为a mol/L , 则(A)= (B)= (2)化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征 动：动态平衡（v(正)= v(逆) 0） 等：同一物质v(正)= v(逆) 定：反应混合物中各组分的含量保持不变，各组分的浓度保 持一定。即反应进行到最大限度。 变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。 逆：只存在于可逆过程中 其中，其中，“等等”和和“定定”判断化学反应是否处于平衡状态的关键判断化学反应是否处于平衡状态的关键 (3)判断平衡的依据 正反应速率和逆反应速率相等 各组分的含量保持不变如各物质的浓度不变 如何理解如何理解V(正正)V(逆逆)? 例如

10、，一定条件下，可逆反应例如，一定条件下，可逆反应N23H22NH3，对该可逆反应，对该可逆反应， 表示正、逆反应速率可以用表示正、逆反应速率可以用N2或或H2或或NH3来表示：来表示： 例1一定温度下，反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)达到 平衡的标志是( ) A.单位时间内生成nmol H2同时生成nmol HI。 B.单位时间内生成2nmol HI同时生成nmol I2。 C.单位时间内生成nmol H2同时生成nmol I2 D.1mol的H-H键断裂的同时，有1mol的I-I键断 裂 (1)单位时间内，有单位时间内，有1molN2反应掉，同时有反应掉，同时有1molN2生成。生成

11、。 (2)单位时间内，有单位时间内，有3molH2反应掉，同时有反应掉，同时有2molNH3反应掉。反应掉。 (3)单位时间内，有单位时间内，有1molN2生成，同时有生成，同时有2molNH3生成。生成。 以上均表示以上均表示V(正正)V(逆逆) 判断可逆反应达到化学平衡的方法：判断可逆反应达到化学平衡的方法： a.直接从速率的角度描述：同一物质的生成速率等于消耗速率直接从速率的角度描述：同一物质的生成速率等于消耗速率 （如为不同物质，在方程式的同一侧，必须一种物质生成，另（如为不同物质，在方程式的同一侧，必须一种物质生成，另 一种物质消耗；在方程式的两边，必须两种物质同时为生成或一种物质消

12、耗；在方程式的两边，必须两种物质同时为生成或 消耗，且两者的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之消耗，且两者的速率之比等于化学方程式中的化学计量数之 比）。比）。同侧异向，异侧同向，比例计量 同侧异向，异侧同向，比例计量 c.从断键或成键角度描述：如从断键或成键角度描述：如H2I22HI的反应，单位时间的反应，单位时间 内断裂一个内断裂一个H-H键的同时，形成一个键的同时，形成一个I-I（或断裂（或断裂2个个H-I键）。键）。 d.从能量角度描述：绝热容器中，反应放出的热量与吸收的热从能量角度描述：绝热容器中，反应放出的热量与吸收的热 量相等，体系的温度不变。量相等，体系的温度不变。 b.从

13、时间和物质的生成或消耗的角度描述：单位时间内消耗某从时间和物质的生成或消耗的角度描述：单位时间内消耗某 物质的量与生成该物质的量相等。物质的量与生成该物质的量相等。 3将将4molNH3和和5molO2在在10L的密闭容器中发生反的密闭容器中发生反 应应4NH3(g)5O2(g) 4NO(g)6H2O(g)，平衡时，平衡时， 水蒸气的物质的量增加了水蒸气的物质的量增加了0.45mol，求，求NH3、O2的转的转 化率化率 随堂训练随堂训练 2.一定温度下，一定温度下，2NO2(g) N2O4 (g)(无色无色)的可逆反应中，的可逆反应中， 下列情况属于平衡状态的是下列情况属于平衡状态的是 A.

14、N2O4不再分解不再分解 B. v (N2O4) : v (NO2) = 1:2 C.体系的颜色不再改变体系的颜色不再改变 D.NO2的浓度与的浓度与N2O4的浓度之比的浓度之比2：1 C 1.在一定温度下的定容容器中，当下列的物理量不再发生变化在一定温度下的定容容器中，当下列的物理量不再发生变化 时，表明反应时，表明反应A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达到平衡状态的是已达到平衡状态的是 A .混合气体的压强混合气体的压强 B .混合气体的密度混合气体的密度 C .气体的总物质的量气体的总物质的量 D .A的物质的量浓度的物质的量浓度 课堂反馈 2.2.在一密闭容器中进行反应：在一密

15、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已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别是的浓度分别是0.2mol/L、 0.1 mol/L、0.2 mol/L，当反应达到平衡时，可能存在的数据是，当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A.SO2为为0.4 mol/L、O2为为0.2 mol/L B.SO2为为0.25 mol/L C.SO2、SO3均为均为0.15 mol/L D.SO3为为0.4 mol/L 4.下列的说法中可以证明反应：下列的说法中可以证明反应： H2 (g) + I2 (g) (紫色紫色) 2HI (g) 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 (1)单位时间内生成单位时间内生成n molH2的同时生成的同时生成n mol HI； (2)一个一个H-H键断裂的同时，有两个键断裂的同时，有两个H-I键断裂；键断裂； (3)质量分数：质量分数：w(HI)=w(I2)； (4)容器内容器内HI(g)、H2 (g) 、I2 (g)共存；共存； (5)c(HI): c(H2): c