資源簡介

第六章 化學反應與能量
第二節 化學反應的速率與限度 課時2
【閱讀】
P48 科學史話，從這一材料中，你得到什么啟示？
1.知道可逆反應存在限度。
2.理解化學平衡狀態的特征。
3.知道控制反應條件在生產和科學研究中的作用。
【思考】在化學反應中，反應物之間是按照化學方程式中的系數比進行反應的，那在實際反應中，反應物能否按相應的計量關系完全轉化為生成物呢？
① 2H2 + O2 = 2H2O
已知：2mol 1mol
② 2SO2 + O2 = 2SO3
已知：2mol 1mol
2mol
?
<2mol
?
?
【可逆反應】
在同一條件下既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應。
可逆反應不能進行到底，存在一定的限度
知識點一:化學反應的限度
1.認識可逆反應
【實驗驗證】
已知FeCl3溶液和KI溶液發生如下反應:
2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2
取5mL0.1mol·L-1KI溶液，滴加0. 1mol·L-1FeCl3溶液5~6滴，繼續加入2mLCCl4充分振蕩。靜置后觀察到什么現象？取上層溶液，用KSCN溶液檢驗是否還存在Fe3+ 。該實驗說明了什么？
【方案】
1.取5mL0.1mol/LKI溶液，加入0.1mol/LFeCl3溶液5~6滴。
3.取上層清液，滴入2滴KSCN溶液。
2.向上述溶液中繼續加入2mLCCl4。
檢驗Fe3+是否完全反應
檢驗是否生成了I2
KI 過量
{C083E6E3-FA7D-4D7B-A595-EF9225AFEA82}實驗
現象
結論
①FeCl3溶液與過量KI溶液混合
②在反應①的溶液中加入CCI4,振蕩、靜置
③取②的上層清液,滴加KSCN溶液
試管內溶液
變為棕色
試管內液體分層，下層呈紫紅色
試管內溶液變為紅色
Fe3+與I-發生化學
反應生成了I2
I2易溶于CCl4
溶液中還有Fe3+
2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2
即反應2Fe3++2I- 2Fe2++I2為可逆反應，反應存在一定的限度
FeCl3溶液和KI溶液發生如下反應: 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2
后的溶液中同時存在著Fe3+和I2 。可見 FeCl3和KI 的反應沒有完全進行到底， 該反應有一定的限度。
【總結】
事實表明,許多反應都是可逆的,在同一條件下既可以向正反應方向進行,又可以向逆反應方向進行，反應物不能完全轉化為生成物，在一定條件下,可逆反應是有一定限度的。
關于氯水有以下幾點事實：
1.氯水呈黃綠色
2.氯水呈酸性
3.氯水具有漂白性
4.氯水能使和硝酸銀溶液產生白色沉淀
說明氯水含有以下成分成份：
Cl2
H+
HClO
Cl-
由此可見，在一定條件下氯氣與水并不能完全反應，這是一個可逆反應。
Cl2 + H2O HClO + HCl
氯水是氯氣的水溶液，氯氣能與水反應。
根據“煉鐵高爐尾氣之謎”和已學的可逆反應小結可逆反應的特點。
可逆反應的特點：
①相同條件，同時進行
②不能完全轉化(即反應物與生成物共存)
2.建立化學平衡觀念
時間(min)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
c(SO2)
10
6
3
2
1.2
1
1
1
1
c(O2)
5
3
1.5
1
0.6
0.5
0.5
0.5
0.5
c(SO3)
0
4
7
8
8.8
9
9
9
9
在某密閉容器中發生反應：
此條件下進行到什么時候達到了這個反應的限度?
此時的反應是否停止了？
此時為何3種物質的濃度保持不變?
2SO2 + O2 2SO3
催化劑
各物質的濃度保持不變
【開始階段】
反應速率
v(正)
v(逆)
t1
時間（t）
0
（1）開始時c(SO2) 、c(O2)大， c(SO3)＝0
2SO2 + O2 2SO3

只有正反應，v(逆)=0
正逆反應都進行，v(逆)≠0，v(正)＞v(逆)
【瞬間過后】
反應速率
v(正)
v(逆)
t1
時間（t）
0
（2）瞬間后c(SO2) 、c(O2 )變小,c(SO3)≠0
2SO2 + O2 2SO3
【一定時間段內】
（3）c(SO2) 、c(O2)逐漸變小，c(SO3)逐漸增大，三種物質的濃度達到一個特定值。
2SO2 + O2 2SO3
v(正)
v(逆)
反應速率
t1
時間（t）
0
v(正)=v(逆) ≠0
時間（t）
反應速率
0
t1
v(正)＝v(逆)
化學平衡狀態
(1)0~t1：v(正)＞v(逆)
(2)t1：v(正)=v(逆)
化學平衡建立的過程
v(正)
v(逆)
非化學平衡狀態
2SO2 + O2 2SO3
催化劑
由于v(正)= v(逆) ≠ 0，雖然正、逆反應都在進行，但各種物質的百分含量、濃度都不會發生變化。
從外表上看，反應好象“停止”
一定條件下，可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。
3.化學平衡狀態概念
平衡特征
逆：可逆反應（或可逆過程）
等： v正 = v逆 (不等于零)
動：正逆反應均未停止，只是速率相等,是動態平衡
定：平衡時，各組分的濃度或含量保持不變
變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡移動
D
【思考】還有哪些特征可以判斷可逆反應已達到了平衡狀態？
練一練
1.可逆反應達到平衡的重要特征（　 ）
A.反應停止了 B.正、逆反應速率都為零
C.反應物和生成物的濃度相等 D.正、逆反應的速率相等
2.下列說法中不正確的是(　　)
A．當可逆反應達到平衡時，就是此反應在該條件下能達到的限度
B．當可逆反應達到平衡時，此反應的正反應速率和逆反應速率相等
C．延長反應時間，不能使2 mol SO2與1 mol O2反應生成2 mol SO3
D．化學反應達到其限度后，反應就停止了
D
【常用于判斷反應達到平衡的依據】
達到平衡的標志：
v正=v逆
濃度不再改變
（一定條件下）
（1）直接標志
（2）間接標志
以xA + yB zC為例：
vA耗 = vA生
vA耗 : vC耗 = x : z
vB生 : vC生 = y : z
vA耗 : vB生 = x : y
a、能說明v正=v逆的標志
①各組分的物質的量或物質的量分數保持不變
②各氣體的體積或體積分數保持不變
③各組分的質量或質量分數保持不變
④體系的顏色和溫度不變
b、各組分的濃度保持不變
不是相等，也不是成一定比例
c、方程式左右兩邊氣體系數之和不同的反應，壓強、氣體密度、氣體的總物質的量、氣體平均分子質量、容器壓強（恒容條件）、容器體積（恒壓條件）不變。
類型
判斷依據以mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)為例
平衡狀態
混合物體系中各成分的含量
①各物質的物質的量或各物質的物質的量分數一定
平衡
②各物質的質量或各物質的質量分數一定
平衡
正、逆反應速率的關系
①在單位時間內消耗了m mol A同時生成m mol A，即v正＝v逆
平衡
②在單位時間內消耗了n mol B同時生成p mol C，則v正不一定等于v逆
不一定
③在單位時間內生成n mol B，同時消耗q mol D，因二者變化均表示v逆，所以v正不一定等于v逆
不一定
溫度
體系溫度一定(其他不變)
平衡
顏色
反應體系內有色物質的顏色一定
平衡
高 爐 煉 鐵
高爐煉鐵過程中發生的反應包括了可逆反應，而可逆反應存在一定的限度，當反應達到其限度以后，各物質的量就不變了，因此煉鐵過程中，原料是不可能完全轉化為產物的。
通過對反應條件的控制，可以促進有利的化學反應，抑制有害的化學反應。
對煉鐵的反應進行深入研究還有沒有意義？
可逆反應的限度是建立在一定條件的基礎上的，改變反應條件可以在一定程度上改變反應的限度。
知識點二:化學反應條件的控制
在化工生產中，為了提高反應進行的程度而調控反應條件時，需要考慮控制反應條件的成本和實際可能性。
1.控制化學反應條件的基本措施:
(1)改變反應物的溫度、濃度、氣體壓強、固體表面積以及催化劑的使用等來改變反應速率；
(2)通過改變可逆反應體系的溫度、溶液濃度、氣體壓強等，改變可逆反應進行的限度。
催化劑
高溫、高壓
N2 + 3H2 2NH3
達到平衡時平衡混合物中NH3的含量（體積分數）
資料1
壓強增大，氨的含量增大
溫度升高，氨的含量降低
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
合成氨的
速率增大
使混合物中氨
的含量提高
壓強
高壓
溫度
高溫
催化劑
使用
分析角度
反應條件
高壓
低溫
不影響
10~30MPa
合成氨的適宜條件
400~500℃
鐵觸媒
練一練
1、以3H2+N2 2NH3為列分析,判斷下列情形是否達到平衡狀態?
(1) 若有1molN2消耗，則有1molN2生成。
(2) 若有1molN2消耗，則有3molH2生成。
(3) 若有1molN2消耗，則有2molNH3生成。
(4) 若有1molN≡N鍵斷裂，則有6molN﹣H鍵斷裂。
(5) 若有1molN≡N鍵斷裂，則有6molN﹣H鍵生成。
(6) 若反應體系中N2、H2、NH3的百分含量不變。
(7) 反應體系中平均相對分子質量一定。
(8) 若體系的體積一定，氣體的密度一定。
(9) 若體系的體積一定，氣體的壓強一定。
是
否
是
是
是
是
否
是
否
2、可逆反應 2NO2(紅棕色) 　　2NO(無色)＋O2(無色)在密閉容器中反應，達到化學平衡狀態的是（ ）
A.單位時間內生成n mol O2同時生成2n mol NO2
B.單位時間內生成n mol O2同時生成2n mol NO
C.c(NO2):c(NO):c(CO2)= 2: 2: 1
D.混合氣體的顏色不再改變
F.混合氣體的密度不再改變
E.混合氣體的平均相對分子質量不再改變
H.混合氣體個組分的 體積分數不再改變
ADEH
3.化學反應限度的調控在工業生產和環保技術等方面得到了廣泛的應用，如果設法提高化學反應的限度，下面說法中錯誤的是( )
A.能夠節約原料和能源 B.能夠提高產品的產量
C.能夠提高經濟效益 D.能夠提高化學反應速率
D
4.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是_________(填序號)。
①提高燃料的著火點　②降低燃料的著火點
③將固體燃料粉碎　④將液體燃料霧化處理
⑤將煤進行氣化處理　⑥通入適當過量的空氣
③④⑤⑥
化學反應限度
與條件的控制
化學反應的限度
化學反應條件的控制
可逆反應
化學平衡狀態
在同一條件下既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應。反應存在限度
逆：可逆反應（或可逆過程）
等： v正 = v逆 (不等于零)
動：正逆反應均未停止，只是速率相等,是動態平衡
定：平衡時，各組分的濃度或含量保持不變
變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡移動
一定條件下，可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。
目的
促進有利的化學反應，抑制有害的化學反應
方法
改變化學反應的速率
改變可逆反應進行的程度

展開更多......

收起↑