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第六章 化學反應與能量
6.2.2 化學反應的限度
主要工藝設備
科學史話
科學史話
高爐煉鐵原理：
C(焦炭）+ O2 === CO2(放出熱量）
C(焦炭）+ CO2 === 2CO(吸收熱量）
Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
高溫
CO
Q1：我們已經增加了高爐的高度為什么排出的CO濃度還是不變呢？
科學史話
高爐煉鐵原理：
C(焦炭）+ O2 === CO2(放出熱量）
C(焦炭）+ CO2 2CO(吸收熱量）
Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2
高溫
CO
Q1：我們已經增加了高爐的高度為什么排出的CO濃度還是不變呢？
科學史話
6.2.2 化學反應的限度
一、可逆反應與不可逆反應
可逆反應 不可逆反應
定義
舉例
符號
特點
在同一條件下可逆程度很小（逆反應傾向很小）的化學反應。
在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應。
==
Cl2 + H2 ==== 2HCl
光照/點燃
Ag+ + Cl- === AgCl↓
N2 + 3H2 2NH3、
催化劑
高溫高壓
Cl2 + H2O HCl + HClO
雙向性：反應物
正向反應
逆向反應
雙同性：正逆反應在同一條件下同時進行
共存性：反應物和生成物同時存在
單向性：只能正向進行
反應進行徹底
2SO2 + O2 2SO3
催化劑
1、有兩個化學反應，2H2+O2 === 2H2O、2H2O === 2H2↑+O2↑，它們屬于可逆反應嗎？
點燃
電解
不是。因為這兩個反應分別在點燃和電解兩個不同條件下進行。
再比如：NH3+HCl === NH4Cl、NH4Cl === NH3↑+HCl↑
2、二次電池的充電和放電屬于可逆反應嗎？
不是。因為充電和放電不能同時進行（排除人為干擾的因素下）；
其次不是在同一條件下，放電無需外加條件，充電需要加外接電源。
3、CO2和H2O在植物體內通過光合作用合成糖與糖在人體內氧化生成CO2和H2O，屬于可逆反應嗎？
不是。因為兩個反應發生場所不同、參加反應的酶不同、能量來源及轉化形式不同、中間的代謝產物不同。
思 考
建立過程
例：2SO2 + O2 2SO3
催化劑
在一定溫度下，將2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)通入一定體積的密閉容器中：
反應剛開始
反應進行中
一段時間后
反應物濃度最大
生成物濃度為0
最大
為0
t
·
·
0
反應物濃度變小
生成物濃度變大
變小
變大
反應體系中各組
分濃度不再改變
t1
化學平衡狀態
6.2.2 化學反應的限度
二、化學平衡狀態
1、定義：
對于可逆反應，如果外界條件(溫度、濃度、壓強等)不發生改變，當可逆反應進行到一定程度時，正反應速率與逆反應速率相等，反應物的濃度與生成物的濃度不再改變，達到一種表面靜止的狀態，稱為“化學平衡狀態”，簡稱化學平衡；
化學平衡狀態是化學反應所能進行的最大限度；此時反應物的轉化率最大。
2、特征：
逆
可逆反應
同種物質， =
動態平衡，反應并沒有停止
各組分n/c/m不隨時間改變
外界條件改變，原來的平衡狀態破壞，在新的條件下會建立新的平衡
變
定
動
等
·
t
·
0
t1
判斷Ⅰ
在容積不變的密閉絕熱容器中發生以上反應，探究判斷可逆反應達到平衡狀態的方法：
2、若在相同時間內消耗 a mol O2同時消耗 2a mol NO，是否達到了化學平衡狀態？
能
不能
逆反應
逆反應
速率特征：等
=
討論：2NO2 2NO＋O2
1、若在相同時間內消耗 2a mol NO2同時生成 2a mol NO2，是否達到了化學平衡狀態？
正反應
逆反應
=
化學平衡狀態
判斷Ⅰ
在容積不變的密閉絕熱容器中發生以上反應，探究判斷可逆反應達到平衡狀態的方法：
2、若在相同時間內消耗 a mol O2同時生成 2a mol NO，是否達到了化學平衡狀態？
能
4、若1個O=O鍵斷裂的同時，4個N=O鍵斷裂，是否達到了化學平衡狀態？
能
3、若2每生成a molO2同時生成2a molNO2，是否達到了化學平衡狀態？
能
逆反應
正反應
速率特征：等
=
2個NO2消耗
1個O2分子被消耗
逆反應
正反應
=
=
=
=
=
=
討論：2NO2 2NO＋O2
1、若在相同時間內消耗 2a mol NO2同時生成 2a mol NO2，是否達到了化學平衡狀態？
正反應
逆反應
=
能
=
=
化學平衡狀態
判斷Ⅰ
在容積不變的密閉絕熱容器中發生以上反應，探究判斷可逆反應達到平衡狀態的方法：
2、若在相同時間內消耗 a mol O2同時生成 2a mol NO，是否達到了化學平衡狀態？
能
4、若1個O=O鍵斷裂的同時，4個N=O鍵斷裂，是否達到了化學平衡狀態？
能
3、若2每生成a molO2同時生成2a molNO2，是否達到了化學平衡狀態？
能
逆反應
正反應
速率特征：等
=
2個NO2生成
1個O2分子被消耗
逆反應
正反應
=
=
=
=
=
=
討論：2NO2 2NO＋O2
1、若在相同時間內消耗 2a mol NO2同時生成 2a mol NO2，是否達到了化學平衡狀態？
正反應
逆反應
=
能
=
=
化學平衡狀態
6.2.2 化學反應的限度
3、判斷：
化學平衡狀態的判斷 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)，V恒定 直接 標志 Ⅰ 速率特征： = 同一種物質的生成速率等于消耗速率 (A) = (A) 在化學方程式同一邊的不同物質生成速率與消耗速率之比等于化學計量數之比 = q(C) = p(D)
在化學方程式兩邊的不同物質生成（或消耗）速率之比等于化學計量數之比 = q(B) = (D)
單位時間內同一物質斷裂的化學鍵與生成的化學鍵的物質的量相等 在容積不變的密閉絕熱容器中發生以上反應，探究判斷可逆反應達到平衡狀態的方法：
5、若NO2是否達到了化學平衡狀態？
能
判斷Ⅱ
含量特征：定
6、若NO2是否達到了化學平衡狀態？
能
討論：2NO2 2NO＋O2
c =
n =
n =
PV = nRT
體積分數 =
=
7、若c(NO2) = 2c(O2)是否達到了化學平衡狀態？
c不再改變不代表c之比等于計量數之比(之比）。
不能
化學平衡狀態
6.2.2 化學反應的限度
3、判斷：
化學平衡狀態的判斷 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)，V恒定 直接 標志 Ⅰ 速率特征： = 同一種物質的生成速率等于消耗速率 (A) = (A) 在化學方程式同一邊的不同物質生成速率與消耗速率之比等于化學計量數之比 = q(C) = p(D)
在化學方程式兩邊的不同物質生成（或消耗）速率之比等于化學計量數之比 = q(B) = (D)
單位時間內同一物質斷裂的化學鍵與生成的化學鍵的物質的量相等 Ⅱ 含量特征 各組分的n、c、m、V、P保持不變 各組分的（質量分數）、體積分數保持不變（物質的量分數要看具體情況） 在容積不變的密閉絕熱容器中發生以上反應，探究判斷可逆反應達到平衡狀態的方法：
9、若反應體系內是否達到了化學平衡狀態？
能
10、若反應體系是否達到了化學平衡狀態？
判斷Ⅲ
間接特征
討論：2NO2 2NO＋O2
8、若NO2轉化率保持不變/O2、NO的產率保持不變，是否達到了平衡狀態？
若，顏色變淺；若， 顏色變深；當， 顏色恒定不變。
能
能
正向反應吸熱，逆向反應放熱。
若，吸熱，溫度↓；若， 放熱，溫度↑；當， 體系溫度恒定不變。
化學平衡狀態
6.2.2 化學反應的限度
3、判斷：
化學平衡狀態的判斷 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)，V恒定 直接 標志 Ⅰ 速率特征： = 同一種物質的生成速率等于消耗速率 (A) = (A) 在化學方程式同一邊的不同物質生成速率與消耗速率之比等于化學計量數之比 = q(C) = p(D)
在化學方程式兩邊的不同物質生成（或消耗）速率之比等于化學計量數之比 = q(B) = (D)
單位時間內同一物質斷裂的化學鍵與生成的化學鍵的物質的量相等 Ⅱ 含量特征 各組分的n、c、m、V、P保持不變 各組分的（質量分數）、體積分數保持不變（物質的量分數要看具體情況） 間接特征 Ⅲ 反應物的轉化率保持不變；產物的產率保持不變；含有色物質的平衡體系顏色保持不變； 絕熱體系溫度保持不變。 在容積不變的密閉絕熱容器中發生以上反應，探究判斷可逆反應達到平衡狀態的方法：
11、若容器內是否達到了化學平衡狀態？
m總不變，V總不變，ρ永遠不變。
13、若容器內混合氣體是否達到了化學平衡狀態？
不能
能
判斷Ⅳ
間接特征
若，P總↑；若， P總↓；當， P總恒定不變。
若，n總↑；若， n總↓；當， n總恒定不變。
討論：2NO2 2NO＋O2
能
能
14、若容器內混合氣體是否達到了化學平衡狀態？
12、若容器內混合氣體是否達到了化學平衡狀態？
M
若，n總↑， ↓；若， n總↓， ↑；當， n總和恒定不變。
PV = nRT
—
—
—
—
化學平衡狀態
在容積不變的密閉絕熱容器中發生以上反應，探究判斷可逆反應達到平衡狀態的方法：
11、若容器內是否達到了化學平衡狀態？
m總不變，V總不變，ρ永遠不變。
13、若容器內混合氣體是否達到了化學平衡狀態？
不能
不能
判斷Ⅳ
間接特征
P總永遠恒定不變。
n總永遠恒定不變。
不能
不能
14、若容器內混合氣體是否達到了化學平衡狀態？
12、若容器內混合氣體是否達到了化學平衡狀態？
M
討論： H2(g)＋I2(g)2HI(g)
永遠恒定不變。
—
—
化學平衡狀態
6.2.2 化學反應的限度
3、判斷：
化學平衡狀態的判斷 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)，V恒定 直接 標志 Ⅰ 速率特征： = 同一種物質的生成速率等于消耗速率 (A) = (A) 在化學方程式同一邊的不同物質生成速率與消耗速率之比等于化學計量數之比 = q(C) = p(D)
在化學方程式兩邊的不同物質生成（或消耗）速率之比等于化學計量數之比 = q(B) = (D)
單位時間內同一物質斷裂的化學鍵與生成的化學鍵的物質的量相等 Ⅱ 含量特征 各組分的n、c、m、V、P保持不變 各組分的（質量分數）、體積分數保持不變（物質的量分數要看具體情況） 間接特征 Ⅲ 反應物的轉化率保持不變；產物的產率保持不變；含有色物質的平衡體系顏色保持不變； 絕熱體系溫度保持不變。 變值/定值 m + n p + q P總行、n總行、m總不行、V總不行、ρ不行、M行 = m總/n總 m + n p + q P總不行、n總不行、m總不行、V總不行、ρ不行、M不行 Ⅳ 一個反應體系中，若某個量是個變值，它恒定不變時可以判定；若是個定值，則不能判定。 —
—
課堂練習
1、下列反應中可判斷為可逆反應的是(　　)
A．氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫，氯化氫受熱分解生成氫氣和氯氣
B．氮氣與氫氣在高溫、高壓、催化劑作用下可以生成氨氣，同時氨氣又分解為氮氣和氫氣
C．單質溴可以置換出碘，氯氣又可以置換出溴
D．氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸，次氯酸在光照條件下可分解為鹽酸和氧氣
B
Cl2 + H2 ==== 2HCl
光照/點燃
2HCl ==== H2 +Cl2
N2 + 3H2 2NH3、
催化劑
高溫高壓
2HClO ==== 2HCl +O2↑
光照
Cl2 + H2O HCl + HClO
Br2 + 2I- ==== I2 +2Br-
Cl2 + 2Br - ==== Br2 +2Cl-
課堂練習
2、可逆反應： 在體積固定的密閉容器中進行，達到平衡狀態的標志是(　　)
①單位時間內生成n mol N2的同時生成2n mol NH3
②單位時間內生成n mol N2的同時生成3n mol H2
③用N2、NH3、H2表示的反應速率的比為1∶2∶3的狀態
④混合氣體的顏色不再改變的狀態
⑤混合氣體的密度不再改變的狀態
⑥混合氣體的壓強不再改變的狀態
⑦混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態
A．①⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部
(N2) =(NH3)
(N2) =(H2)
×
×
×
無論達到平衡與否，物質的反應速率之比等于化學方程式中物質的化學計量數之比。
√
A
若，P總↓；若， P總↑；當， P總恒定不變。
若，n總↓， ↑；若， n總↑， ↓；當， n總和恒定不變。
√
×
√
顏色永遠恒定不變。
N2 + 3H2 2NH3
催化劑
高溫高壓
感謝聆聽！
CHEMISTRY

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