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6.2.2化學反應限度 課件(共19張PPT) 2023-2024學年高一下學期化學人教版(2019)必修第二冊

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6.2.2化學反應限度 課件(共19張PPT) 2023-2024學年高一下學期化學人教版(2019)必修第二冊

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(共19張PPT)
第六章 化學反應與能量
第二節 化學反應的速率和限度
6.2.1 化學反應的限度
知識回顧—可逆反應
定義:在同一條件下,既向正反應方向進行,同時又能向逆反應方向進行的反應。
正反應:向右進行的反應
逆反應:向左進行的反應
H2 + I2 2HI
正反應
逆反應
有哪些反應是可逆反應呢?并寫出相關反應方程式吧
這些可逆反應不能進行到底,只能進行到一定的限度。
決定了反應物在該條件下轉化為生成物的最大轉化率
催化劑
高溫、高壓
N2 + 3H2 2NH3
NH3+H2O
NH3·H2O
2SO2 + O2 2SO3
催化劑

SO2+H2O
H2SO3
H2 + I2 2HI

(1)該可逆反應的v正 、v逆取決于什么因素?

(2)反應剛開始時, v正 、v逆 的大小比較?

(3)隨著反應的進行,v正 、v逆 的大小如何變化?為什么?

(4)v正、v逆 的變化將導致二者出現什么結果?

v正取決于反應物濃度;v逆取決于生成物濃度。
反應開始時:反應物濃度最大,v正最大;生成物濃度為零,v逆為零;v正>v逆。
隨著反應的進行,反應物減少,v正逐漸減小;生成物由無到有逐漸增大,v逆從0開始逐漸增大。
反應進行到一定程度時,v正 = v逆,反應物與生成物濃度不再變化,反應達到最大限度,即化學平衡狀態。
恒溫恒容的條件,往容器中充入1 mol N2和3 mol H2,發生反應N2 + 3H2 2NH3
化學平衡狀態
1. 定義:在一定條件下,可逆反應中,當正、逆兩個方向的反應速率相等時,反應物的濃度和生成物的濃度都不在改變。達到了一種表面靜止的狀態,我們稱之為“化學平衡狀態”。
可逆反應
ν (正) = ν (逆)



≠0
2. 特征
動態平衡

各組分的濃度保持不變

條件改變,原平衡被破壞,在新的條件下建立新的平衡
時間t
V正
V逆
V正=V逆
反應速率
達到平衡
0
t1
判斷可逆反應是否達到平衡的直接標志。
同一物質,正逆反應速率相等。
對于不同物質,正逆反應速率之比=化學計量數之比
(1)1 mol N2和3 mol H2在一定條件下可完全生成2 mol NH3( )
(2)可逆反應達到平衡狀態時,各反應物、生成物的濃度相等( )
(3)在一定條件下,一個可逆反應達到的平衡狀態就是該反應所能達到的最大限度,此時反應物達到最大轉化率(  )
(4)化學反應達到化學平衡狀態時正、逆反應速率相等,是指同一物質的消耗速率和生成速率相等,若用不同物質表示時,反應速率不一定相等(  )
濃度保持不變而不是相等
(5)化學平衡狀態時,各物質的濃度之比等于化學計量數之比( )
(6)化學反應的限度不可以通過改變條件而改變( )
煉鐵高爐尾氣之謎
C+O2 CO2
點燃
C+CO2 2CO
高溫
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高溫
三、化學平衡狀態的判斷
1.速率相等:v正 = v逆
有正逆,成比例
1.在體積固定的密閉容器中發生可逆反應2NO2(g) 2NO(g) + O2(g)
(1)單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2(  )
(2)單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO(  )
(3)用NO2、NO、O2表示的反應速率的比為2∶2∶1的狀態(  )
(4)單位時間內消耗2n mol NO2的同時,生成2n mol NO2(  )
(5)單位時間內斷開n mol NO中的N—O鍵的同時生成2n mol O=O鍵(  )
(6)NO2減少的化學反應速率和NO減少的化學反應速率相等(  )
思考與交流:判斷下列條件能否說明該反應已達化學平衡?

×
×

×

三、化學平衡狀態的判斷
2.變量不變:
①各組分的物質的量、質量、濃度、百分含量等保持不變。
②總壓強、總物質的量、混合氣體的r、體系的密度、顏色等,根據具體情況分析。
變量不變即平衡
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H2(g) + I2(g) 2HI(g)
①氣體的總物質的量不變
②氣體的總質量不變
③氣體的總壓強不變
④氣體的密度不變
⑤氣體的平均相對分子質量不變
⑥混合氣體的顏色不變
思考與交流:判斷下列條件能否說明該反應已達化學平衡?
2.在兩個恒容容器中各發生如下反應
【例2】在密閉容器中進行如下反應:X2(g) + Y2(g) 2Z(g),已知X2、Y2、Z起始濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L,在一定條件下當反應達到平衡時,各物質的濃度可能是(  )
A.Z為0.4 mol/L B.Y2為0.4 mol/L
C.X2為0.4 mol/L D.Z為0.3 mol/L
D
模塊二 化學反應條件的控制
一、控制化學反應條件的意義
促進有利反應,抑制有害反應。

二、控制化學反應條件的方法
改變化學反應速率,改變可逆反應進行的程度。
三、合成氨工業反應條件的控制
合成氨的生產在溫度較低時,氨的產率較高;壓強越大,氨的產率越高。但溫度低,反應速率小,需要很長時間才能達到化學平衡,生產成本高,工業上通常選擇在400~500℃下進行。而壓強越大,對動力和生產設備的要求也越高,合成氨廠隨著生產規模和設備條件的不同,采用的壓強通常為10~30MPa。

四、煤燃燒反應條件的控制
1.將固體煤粉碎以增大接觸面積,同時空氣適當過量,以提高轉化率。
2.爐膛材料盡量選擇保溫性能好的,煙道廢氣中的熱量用來加熱水、發電等,以提高熱量利用率。
【例】(1)在2 L的密閉容器中放入4 mol N2O5,發生如下反應:
2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g)。反應至5 min時,測得N2O5轉化了20%,則v(NO2)為_____________ ;5 min時,N2O5在混合氣體中的體積分數是____。
(2)某溫度時,在一個2 L的密閉容器中,X、Y、Z三種物質的物質
的量隨時間變化的曲線如圖所示。根據圖中數據填空:
①該反應的化學方程式為____________________________。
②若X、Y、Z均為氣體,2 min時反應達到平衡,此時體系內壓強與
開始時的壓強之比為___________。
③若X、Y、Z均為氣體,則達平衡時,容器內混合氣體的平均相對分子質量比起始投料時_________(填“增大”“減小”或“相等”)。
補充轉化率
0.16 mol·L-1·min-1
61.5%
9∶10
增大
【例6】對于以下反應:A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g),在一定溫度、壓強下,在一體積可變的容器中,當下列物理量不再發生變化時就可確定反應一定達到平衡狀態的是( )
A.容器的體積不再發生變化
B.B的生成速率和D的反應速率之比為3∶1
C.混合氣體的密度不隨時間變化
D.B、C、D的分子個數之比為3∶2∶1
C

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