高中化学 第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第3课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制课件 新人教版必修第二册-新人教版高一必修第二册化学课件

1、第3课时化学反应的限度化学反应条件的控制素养目标1.了解可逆反应的含义及其特征;认识化学反应的限度,知道外界条件改变时化学反应限度能发生改变;初步了解化学反应达到平衡状态的标志。培养科学探究与创新意识的学科核心素养。2.了解控制反应条件在生产和科研中的作用。培养科学态度与社会责任的学科核心素养。知识铺垫必备知识正误判断1.可逆反应(1)定义:在同一条件下,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。(2)特征:反应不能进行到底,或者在一定条件下反应物与生成物同时存在。2.二氧化硫与水的反应、二氧化硫与氧气的反应是(填“是”或“不是”)可逆反应,试写出两反应的化学方程式3.可燃物充

2、分燃烧需要具备的两个主要条件:温度达到着火点,与空气(或O2)充分接触。知识铺垫必备知识正误判断一、化学反应的限度1.化学平衡状态建立过程如对于可逆反应2SO2+O2 2SO3,在一定温度下,将2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)通入一定体积的密闭容器中。其化学平衡建立的过程如图所示。知识铺垫必备知识正误判断2.化学平衡状态的定义对于可逆反应,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,正反应速率与逆反应速率相等,反应物的浓度与生成物的浓度都不再改变,达到一种表面静止的状态,称之为化学平衡状态,简称化学平衡,化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成

3、的最大程度,即该反应进行的限度。知识铺垫必备知识正误判断3.化学平衡状态的特征(1)逆:可逆反应。(2)等:v(正)=v(逆)0。(3)动:化学平衡状态是一种动态平衡。达到平衡状态时,反应并没有停止,这时正反应和逆反应都依然在进行。(4)定:反应物的浓度和生成物的浓度不再改变。(5)变:外界条件(温度、浓度、压强等)一旦改变,化学平衡状态就会被破坏,并在新的条件下建立新的化学平衡。【微思考】通过改变反应条件,是否可以使2 mol SO2(g)和过量的O2(g)反应得到2 mol SO3?提示:不可以,得到的SO3一定少于2 mol,因该反应为可逆反应。知识铺垫必备知识正误判断二、化学反应条件的

4、控制1.目的知识铺垫必备知识正误判断2.化工生产中反应条件的调控(1)考虑因素:化工生产中调控反应条件时,需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。(2)实例合成氨生产条件的选择:知识铺垫必备知识正误判断3.提高煤的燃烧效率(1)煤燃烧时,将煤块粉碎成煤粉目的是增大其与空气中O2的接触面积,煤粉燃烧更充分,反应速率更大;通入适当过量的空气可以使煤粉充分燃烧,生成CO2,放出更多的热量;若空气不足,会造成煤燃烧不完全,生成CO,产生热量减少,且会造成污染。(2)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是防止热量散失。(3)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过热交换装置

5、,供其他方面使用。知识铺垫必备知识正误判断(2)化学反应进行的限度只与化学反应本身有关,与外界条件无关。 ()(3)在一定条件下,向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应,达到平衡时N2、H2、NH3三者共存。()(4)二次电池的充、放电过程为可逆反应。()(5)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。()(6)可逆反应达到平衡后,正反应和逆反应都停止。()(7)可逆反应达到平衡状态时,各反应物、生成物的浓度相等。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)任务素养脉络随堂检测化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断问题探究1.上图是炼铁高炉的示

6、意图,在炼铁过程中出现了一个困扰许多科学家的科学悬念,你知道是什么吗?提示:高炉尾气中始终含有没有利用的CO。任务素养脉络随堂检测2.你知道是哪个反应引起了上面的结果吗?提示:C+CO2 2CO,因为该反应是一个可逆反应;且在高炉中Fe2O3与CO反应也不能全部转化为Fe和CO2。3.上述反应化学反应进行一定时间后,各气体组分的浓度相等或浓度之比正好等于化学计量数之比时,化学反应是否达到平衡?提示:不一定。化学反应达到平衡时,各组分的浓度保持不变,不是相等,也不是浓度之比等于化学计量数之比。任务素养脉络随堂检测深化拓展化学平衡状态的标志1.直接标志(1)v(正)=v(逆):同一种物质的生成速率

7、等于消耗速率;在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比;在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。(2)各组分的浓度保持一定:各组分的浓度不随时间的改变而改变;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。任务素养脉络随堂检测2.间接判断依据以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例:类型判断依据平衡状态混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡任务素养脉络随堂检测类型判断依据平衡状态正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m mol A,同时生成

8、m mol A,即v(正)=v(逆)平衡在单位时间内消耗了n mol B,同时生成p mol C,则v(正)不一定等于v(逆)不一定在单位时间内生成n mol B,同时消耗q mol D,因二者变化均表示v(逆),所以v(正)不一定等于v(逆)不一定温度体系温度一定(其他条件不变)平衡颜色反应体系内有色物质的颜色一定平衡任务素养脉络随堂检测规律方法化学平衡状态判断的“三关注”“一等、一不变”(1)三关注:关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压,还是绝热恒容容器;关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。(2)一等、一不变:任务素养脉络随堂检

9、测素能应用典例H2(g)+I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志是(填序号)。 c(H2)=c(I2)=c(HI)c(H2) c(I2) c(HI)=1 1 2c(H2) c(I2) c(HI)不再变化单位时间内生成n mol H2的同时生成2n mol HI单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol I2反应速率v(H2)=v(I2)= v(HI)一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂温度和体积一定时,容器内压强不再变化温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化任务素养脉络随堂检测答案:解析:和分别体现了化学平衡建立过程中的某一种特定状态,

10、但不一定是平衡状态。体现了c(H2)、c(I2)和c(HI)都不再变化,这是一种平衡状态。体现了v逆(H2)= v正(HI),即v(正)=v(逆),这是一种平衡状态。都为逆反应速率,未体现v(正)=v(逆),不一定是平衡状态。未体现v(正)=v(逆),不一定是平衡状态。体现了v(正)=v(逆),这是一种平衡状态。体现的是反应从开始到化学平衡过程中的任意状态,这不一定是平衡状态。体现了c(I2)、c(H2)和c(HI)都不再变化,这是一种平衡状态。体现的是反应从开始到化学平衡过程中的任意状态,这不一定是平衡状态。任务素养脉络随堂检测变式训练在一个不传热的固定容积的密闭容器中,发生可逆反应mA(g

11、)+nB(g) pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,反应达到平衡的标志是()体系的压强不再改变体系的温度不再改变各组分的浓度不再改变各组分的质量分数不再改变反应速率v(A) v(B) v(C) v(D)=mnpq单位时间内m mol A发生断键反应,同时p mol C也发生断键反应A.B.C.D.答案:B任务素养脉络随堂检测解析:判断反应到达化学平衡状态的根本标志是v(正)=v(逆),中m mol A断键,则同时生成p mol C,而p mol C也发生断键反应,因此对C而言,v(正)=v(逆),正确;而中未指明反应速率表示的方向,错误;平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改

12、变,则各组分的质量分数不再改变,说明反应达到平衡状态,正确;平衡状态的间接标志是体系的温度不再改变,故正确;因(m+n)与(p+q)的相对大小不确定,故无法确定,若m+n=p+q,则反应过程中压强始终不变化,此情况下无法说明反应是否达到平衡,故错误。因此选B项。任务素养脉络随堂检测任务素养脉络随堂检测1.可逆反应达到最大反应限度的本质特征是()A.反应停止了B.正、逆反应的速率均为零C.正、逆反应都还在继续进行D.正、逆反应的速率相等且不为零答案:D解析:v(正)=v(逆)0是化学平衡的实质,也是判断可逆反应达到反应限度(平衡状态)的本质特征。任务素养脉络随堂检测2.下列各关系式中能说明反应N

13、2+3H2 2NH3已达平衡状态的是()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)答案:C任务素养脉络随堂检测3.下列说法不正确的是()A.化石燃料在任何条件下都能充分燃烧B.化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体C.直接燃烧煤不如将煤进行深加工后燃烧效果好D.固体煤变为气体燃料后,能提高燃烧效率答案:A解析:化石燃料只有在适当的温度和有足量氧气存在的情况下才能充分燃烧,A项错误。任务素养脉络随堂检测4.可逆反应2NO2 2NO+O2在体积固定的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是()

14、单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2 2 1的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.B.C.D.任务素养脉络随堂检测答案:A解析:中单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n mol NO2,与此同时生成2n mol NO2,则v(正)=v(逆),所以能说明反应达到平衡状态;所描述的都是正反应方向的速率,无法判断;无论反应达到平衡与否,对于同一反应方向的各物质的反应速率之比等

15、于化学方程式中相应物质的化学计量数之比;有色气体的颜色不变能够说明反应达到了化学平衡;因容器体积固定,混合气体的密度是一个常数,所以不能说明反应达到平衡状态;该反应是一个反应前后气体体积不等的反应,容器的体积是固定的,所以均能说明反应达到平衡状态。任务素养脉络随堂检测5.在200 时,将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中,发生反应:I2(g)+H2(g) 2HI(g)。(1)反应刚开始时,由于c(H2)=,c(I2)=。而c(HI)=,所以化学反应速率最大,而最小(为0)。 (2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2),c(I2),而c(HI),从而化学反应速率v(正),而v(逆)。 (3)当反应进行到v(正