6.2.2化学反应限度课件高一下学期化学人教版

人教版必修第二册第二节化学反应的速率和限度第二课时化学反应的限度化学反应条件的控制写出SO2转化为SO3、工业合成氨、形成氯水的三个化学方程式。

我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？观察上述方程式，有何共同的特点？都属于可逆反应。Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-氯气的转化率有没有可能达到100%？可逆反应中，反应物与生成物共存，任何反应物的转化率都不可能达到100%请大家回忆新制氯水中含有哪些微粒。思考与交流：

一个化学反应在实际进行时，反应物能否完全转变为生成物？阅读：P48

科学史话，从这一材料中，你得到什么启示？炼铁高炉尾气之谜：开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟没有改变，这是什么原因呢？炼制1吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有没利用的CO气体。高炉炼铁原理：

C+O2CO2点燃C+CO22CO高温Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温放出热量吸收热量为什么增加炼铁高炉的高度不能改变高炉尾气中的CO比例呢？高炉炼铁原理：可逆反应，在一定条件下建立化学平衡。直到19世纪下半叶，法国化学家勒夏特列经过深入的研究，才将这一谜底揭开。

C+O2CO2点燃C+CO22CO高温Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高温启示:化学反应是有限度的，有些能进行的较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。一、可逆反应1.定义：2.表示方法:在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。书写可逆反应的化学方程式时不用“=”而用“”。注意：①可逆反应总是不能进行到底，②反应物不能完全转化为生成物，得到的总是反应物与生成物的混合物,③反应会达到一定的限度。3.典型的可逆反应有:N2+3H22NH3催化剂2SO2+O22SO3催化剂SO2+H2O

H2SO3NH3+H2ONH3·H2O高温、高压一、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SO2和O2中D、存在于SO2、O2和SO3D在容积为2L的密闭容器里，加1molN2和3molH2

(合适催化剂)，分析：下表是反应中起始和反应不同时间时各物质的浓度变化。反应时间C

N2CH2CNH3起始时0.51.5010min0.41.20.220min0.351.050.330min0.30.90.440min0.30.90.450min0.30.90.4开始时c(N2)、c(H2)大，c(NH3)=0N2+H2NH3只有正反应，v(逆)=0①当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度哪个大？②当反应刚开始后，正反应和逆反应哪个反应速率大？开始后c(N2)、c(H2

)变小,c(NH3)≠0N2+H2NH3正逆反应都进行，v(逆)≠0，v(正)>v(逆)思考以下问题：N2+H2NH3v(正)=v(逆)≠0③随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化？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。④随着反应的进行，v(正)、v(逆)怎样变化？思考以下问题：⑤根据上述分析画出N2和

H2反应过程中，v正、v逆随时间变化的关系图。反应速率时间（t）0v(正)v(逆)t1v(正)=v(逆)≠0浓度时间（t）0c(H2)c(N2)c(NH3)t1t1c(NH3)c(H2)c(N2)当一个可逆反应达到平衡时，各物质的浓度保持不变，这时反应停止了吗？表面静止的状态动态平衡由于v(正)=v(逆)

≠0，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化。

从外表上看，反应好像“停止”。

可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。二、化学平衡状态的建立过程三、化学平衡状态在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应物浓度不再减少，生成物浓度不再增加，反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。1.定义：前提（适用范围）：可逆反应内在本质：v(正)=v(逆)

≠0外在标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变注意：三、化学平衡状态2.意义：可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，即反应限度3.特征：(1)逆：化学平衡状态的研究对象是可逆反应(2)等：v(正)=v(逆)

≠0(3)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定(5)变：外界条件改变时，原平衡状态会被破坏，在新的条件下建立新的平衡逆、等、动、定、变思考与交流：如何判断可逆反应已达到平衡状态了呢?微观上判断：平衡时，v(正)=v(逆)，v(正)=v(逆)是指指定某物质(反应物或生成物)的消耗速率与生成速率相等。宏观上判断：各物质的浓度保持不变，各物质的百分含量不变。四、可逆反应达到化学平衡状态的标志——v正(A)=v逆(A)——v正(A):v逆(B)=a:b用同一种物质来表示反应速率时该物质的生成速率与消耗速率相等。即单位时间内生成与消耗某反应物（生成物）的量相等。用不同种物质来表示反应速率时必须符合两方面①表示两个不同的方向。②速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比。标志一：v正=v逆≠0例2、对于反应

达到化学平衡状态时，试推断

1.单位时间内有2molSO2消耗，同时有2molSO2

；

2.单位时间内有2molSO3生成，同时有

SO3消耗；生成2mol例3．下列说法可以证明反应

N2+3H22NH3

已达平衡状态的是()ACA.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键形成例4、一定条件下，可逆反应同一物质①单位时间内，有1molN2反应掉，同时有_______生成②单位时间内，有2molNH3生成，同时有_________消耗③单位时间内，有1molH2生成，同时有__________消耗1molH2不同物质①单位时间内，有1molN2反应掉，同时有__________生成，___________反应掉。3molH22molNH3四、可逆反应达到化学平衡状态的标志对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前后（反应过程中）是否发生变化，若是,则可以作为依据；否则，不行。——“变量不变”四、可逆反应达到化学平衡状态的标志标志二：“变量”不变各组分浓度保持不变（注意:不是相等，也不是成一定的比值）各组分的物质的量或物质的量浓度保持不变各组分的质量或质量分数保持不变各气体的体积或体积分数保持不变特例：反应物无气体，只有生成物有气体时，体积分数始终不变，故此时体积分数不是变量例5.在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：X(g)＋2Y(g)

2

Z(g)，不能作为反应达到化学平衡状态标志的是()

A.单位时间内生成和消耗的X的物质的量相等

B.容器内各物质的浓度不随时间变化

C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2

D.单位时间消耗0.1molX的同时消耗0.2molZC注意：反应物和生成物的浓度都不再改变（而不是相等，也不是成一定的比值）四、可逆反应达到化学平衡状态的标志气体的平均相对分子质量

MM=m总n总取决于有无非气体取决于气体系数差若各物质均为气体m总为定值以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例若m+n≠p+qn总为变量M为变量M不变时，即为平衡状态若m+n=p+qn总为定值M为定值M不变时，不一定为平衡状态标志二：“变量”不变四、可逆反应达到化学平衡状态的标志若有非气体参与m总为变量M为变量M不变时，即为平衡状态标志二：“变量”不变气体的平均相对分子质量

MM=m总n总取决于有无非气体取决于气体系数差1.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，

当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态

H2(g)+I2(g)2HI(g)

当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态不一定一定2.

C(s)+O2(g)CO2(g)

当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态

CO2(g)+C(s)2CO(g)

当平均相对分子质量不变时，_______是化学平衡状态一定一定练习四、可逆反应达到化学平衡状态的标志气体密度ρρ=m总V容器取决于有无非气体取决于气体系数差若各物质均为气体m总为定值以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例①恒容ρ为定值ρ不变时，不一定为平衡状态标志二：“变量”不变②恒压若m+n≠p+qV容器为变量ρ为变量ρ不变时，一定为平衡状态若m+n=p+qV容器为定值ρ为定值量ρ不变时，不一定为平衡状态四、可逆反应达到化学平衡状态的标志气体密度ρ若有非气体参与m总为变量

不论恒压还是恒容ρ为变量ρ不变时，一定为平衡状态标志二：“变量”不变ρ=m总V容器取决于有无非气体取决于气体系数差

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，

恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态

恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态

H2(g)+I2(g)2HI(g)

恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态

恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态不一定一定不一定不一定练习

C(s)+O2(g)CO2(g)

恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态

恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态

CO2(g)+C(s)2CO(g)

恒容条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态

恒压条件下，当气体密度不变时，________是化学平衡状态一定一定一定一定练习四、可逆反应达到化学平衡状态的标志混合气体总压强PV=nRT因为恒容、恒温条件下，n(g)越大则压强当Δn(g)=0，当Δn(g)≠0，标志二：“变量”不变则无论各组分是否均为气体，只需考虑反应前后气体的物质的量之差Δn(g)。P就越大，则P为定值，不一定是化学平衡状态。则P不变时，一定是化学平衡状态。则P不变时，则P为变量，例6

下列说法中可以充分说明反应:

P(气)+Q(气)R(气)+S(气),在恒温下已达平衡状态的是（）

A.

反应容器内压强不随时间变化

B.

P和S的生成速率相等

C.

反应容器内P、Q、R、S四者共存

D.

反应容器内总物质的量不随时间而变化B恒容、恒温条件下，

C(s)+O2(g)CO2(g)

当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态

CO2(g)+C(s)2CO(g)当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态

H2(g)+I2(g)2HI(g)当体系总压强不变时，_______是化学平衡状态不一定一定一定不一定练习

例7．在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:A(固)+3B(气)2C(气)+D(气)

已达平衡状态的是()

A.混合气体的压强

B.混合气体的密度

C.B的物质的量浓度

D.气体的总物质的量BC四、可逆反应达到化学平衡状态的标志体系的颜色不变一定为平衡状态H2（g）+I2(g)

2HI(g)△红棕色2NO2

N2O4标志二：“变量”不变紫红色例9

在固定体积的的密闭容器中发生反应：

2NO22NO+O2该反应达到平衡的标志是：

①②④⑥①混合气体的颜色不再改变②混合气体的平均相对分子质量不变③混合气体的密度不变④混合气体的压强不变⑤单位时间内消耗2nmolNO2的同时生成2nmolO2⑥O2气体的物质的量浓度不变1．判断可逆反应已达到平衡状态的依据有哪些？提示直接判据：①.正、逆反应速率相等；②.各物质浓度不变。间接判据：百分含量、物质的量、压强、平均相对分子质量、密度、颜色不随时间改变。2．如何理解正、逆反应速率相等?提示同一物质的生成速率和消耗速率相等。总结归纳化学平衡计算的一般步骤:“三段式”①写出有关平衡的化学方程式②找出各物质的起始量转化量平衡量③根据已知条件列式：如下

mA(g)nB(g)+pC(g)起始(mol)转化(mol)平衡(mol)vv(正)v(逆)v(正)=v(逆)t1时间（t）O平衡转化率(α)及产率转化率：用平衡时已被转化的某反应物的物质的量与其初始时的物质的量之比来表示对于反应：mA+nBpC+qDα(A)=参加反应的A的物质的量A起始的物质的量X100%生成物(C或D)的产率：思考与交流：

现在，假设你是一名工程师，你要提高你工厂煤的燃烧效率，你认为应该从哪些方面进行分析？煤的状态与燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？空气的用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？应选用什么样的炉膛材料？如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？五、化学反应条件的控制1、控制化学反应条件的意义促进有利反应提高原料利用率加快反应速率抑制有害反应减少甚至消除有害物质的产生控制副反应的发生2.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。五、化学反应条件的控制合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400~500℃下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10~30MPa。3.合成氨工业反应条件的控制五、化学反应条件的控制4、煤燃烧反应条件的控制（2）影响煤燃烧效率的条件燃料状态：粉末状（接触面积足够大）空气用量：足够的空气（适当的量）炉膛材料：保温隔热材料（防止热量散失）烟道废气中的热能：循环利用(1)燃料燃烧的条件①燃料与空气或氧气接触；②温度达到燃料的着火点。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

，且气空要

。②尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。充分燃烧充分接触适当过量五、化学反应条件的控制注意：

空气的通入量要适当，否则过量的空气会带走部分热量，同样会造成浪费。（3）提高燃料燃烧效率的措施4、煤燃烧反应条件的控制1．对化学反应限度的叙述，错误的是(

)A．任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度B．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等C．化学反应的限度与时间的长短无关D．化学反应的限度是不可改变的D练习2．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．在煤炭中加入生石灰C．做蜂窝煤时常在煤中掺和一些黄泥D．把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧练习D3.一定温度下，0.1molN2(g)与0.3molH2(g)在密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)，已知该条件下，1molN2(g)与3molH2(g)完全反应时放出热量akJ。下列说法正确的是(

)A．达到化学平衡状态时，反应放出0.1akJ热量B．达到化学平衡状态时，v(NH3)∶v