資源簡介

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第二節 化學反應的速率與限度
課時2 化學反應的限度
化學必修第二冊
第六章 化學反應與能量
【學習目標】
1.了解可逆反應
2.能夠通過數據建立化學平衡
3.掌握化學平衡的特點及化學平衡狀態的建立
【素養目標】
1.通過情景創設體會可逆反應存在限度，理解化學平衡狀態的特征，發展“變化觀念與平衡思想”的學科核心素養；
2.通過數據分析與處理，分析化學平衡的建立過程，培養證據推理與模型認知的核心素養。
【教學重點與難點】
化學平衡過程的建立，掌握化學平衡的特征及化學平衡狀態的判斷。
化學反應的限度
教學目標
環節一：實驗情境導入
已知2Fe3＋＋2I－ = 2Fe2＋＋I2，取2mL 0.01 mol/L KI溶液，向其中加入0.01 mol/L的FeCl3 1 mL充分反應，取上層清液加入KSCN溶液
化學反應的限度
思考：我們知道在化學反應中，反應物之間是按照化學方程式中的系數比進行反應的，那么，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

由上可知可逆反應進行得不完全，正、逆向反應同時同條件進行。化學反應物不可能全部轉化為生成物，存在一定的化學反應限度。
環節二：思考與討論，知識的再認識
化學反應的限度
可逆反應：在相同條件下能向正反應方向進行同時又能向逆反應方向進行的反應稱為可逆反應。
同一條件下
表示方法：書寫可逆反應的化學方程式時不用“===”而用“ ”。
環節二：思考與討論，知識的再認識
化學反應的限度
2. 14CO2 + C CO，達到化學平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子有 。
N2+3H2 2NH3
催化劑
高溫高壓
2SO2+O2 2SO3
催化劑
高溫
Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
放電
充電
2H2O
2H2↑+O2 ↑
電解
點燃
14CO2、14C、14CO
1. 以下幾個反應是否是可逆反應？為什么？
學習評價：概念辨析
化學反應的限度
模型應用-基礎練習
1. 500 ℃時，將2 mol N2和2.25 mol H2充入體積為10 L的恒容密閉容器中，反應達到平衡時，NH3的濃度不可能是(　　)
A.0.1 mol·L－1 B.0.12 mol·L－1 C.0.05 mol·L－1 D.0.16 mol·L－1
D
化學反應的限度
分析平衡建立過程：某溫度和壓強下的密閉容器中,2SO2+ O2 2SO3
0 10 20 30 40 50 60 70
SO2 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1
O2 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05
SO3 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9
問題：1.結合濃度隨時間的變化（畫出相應的濃度-時間圖），在此條件下進行到什么時候各物質的濃度的不再變化？
2.結合濃度與反應速率的關系，達到此狀態時該反應是否停止了？分析其特點
△
催化劑
t (min)
C (mol/L)
環節三：數據分析，建立化學平衡
生成物
時間
濃度
O
·
·
反應物
化學反應的限度
分析平衡建立過程：某溫度和壓強下的密閉容器中,2SO2+ O2 2SO3
0 10 20 30 40 50 60 70
SO2 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1
O2 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05
SO3 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9
△
催化劑
t (min)
C (mol/L)
c(SO2) 、c(O2)最大，→ v(正)最大,
c(SO3) =0 → v(逆)=0
開始時
反應速率
v(正)
v(逆)
時間（t）
0
環節三：數據分析，建立化學平衡
正逆反應都進行，v(逆) ≠0，v(正)> v(逆)
c(SO2) 、c(O2 )逐漸減小 ,v(正) 逐漸減小，
c(SO3)逐漸增大， v(逆)逐漸增大
反應過程中
c(SO2) 、c(O2)最大，→ v(正)最大,
c(SO3) =0 → v(逆)=0
反應開始時
反應速率
時間（t）
0
v(正)
v(逆)
v(正)=v(逆)
平衡狀態
t1
反應結束時t1
動態平衡
環節三：數據分析，建立化學平衡
化學反應的限度
反應物濃度最大
生成物濃度為0
v正最大
v逆為0
反應
開始
反應過程
達到平衡
反應物濃度減小
生成物濃度增大
各物質的濃度
不再改變
v正逐漸減小
v逆逐漸增大
v正 = v逆≠0
生成物
時間
濃度
O
·
·
反應物
時間
速率
O
正反應
逆反應
環節三：數據分析，建立化學平衡
化學反應的限度
分析平衡建立過程：某溫度和壓強下的密閉容器中,2SO2+O2 2SO3
0 10 20 30 40 50 60 70
SO3 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1
O2 0 0.15 0.25 0.325 0.4 0.45 0.45 0.45
SO2 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9
△
催化劑
t (min)
C (mol/L)
反應速率
時間（t）
0
v(正)
v(逆)
平衡狀態
t1
注意：平衡時各物質的量之比不一定等于系數比，只有反應過程中變化量之比等于計量系數比
環節三：數據分析，建立化學平衡
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)
逆
等
動
≠0
2. 特征
動態平衡
定
各組分的濃度保持不變
變
條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡
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。
化學平衡狀態
化學平衡狀態是可逆在一定條件所能達到的或完成的最大程度，及該反應進行的限度
化學反應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
(1)1 mol N2和3 mol H2在一定條件下可完全生成2 mol NH3(　　)
(2)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(　　)
(3)化學反應在一定條件下建立平衡狀態時，化學反應將會停止(　　)
(4)一定條件，可以通過延長化學反應的時間來改變反應物的最大轉化率(　　)
(5)可逆反應達到平衡狀態時，各反應物、生成物的濃度相等(　　)
(6)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(　　)
學習評價-概念辨析
化學反應的限度
（1）直接標志：
①正反應速率等于逆反應速率
可為同一物質，也可為不同物質(其比值不一定為1)
②各組分的量不隨時間改變而改變
濃度或含量
(物質的量分數、質量分數、體積分數)
環節四：結合實例，突破化學平衡的判斷
化學反應的限度
直接依據：
① 由化學平衡本質 v正 = v逆 ，即 v生成 = v消耗 ，方向相反（要一正一逆）
相同t內，生成 2mol SO3 同時消耗 1mol O2
2SO2 + O2 2SO3
催化劑
相同t內，生成 2mol SO2 同時消耗 2mol SO2
X
相同物質看正逆、不同物質成比例
N2+3H2 2NH3
1mol N≡N鍵斷裂的同時，有6mol N－H鍵斷裂
1mol N≡N鍵斷裂的同時，有6mol N－H鍵形成
X
N2的消耗速率與N2的生成速率
N2的消耗速率與NH3的 速率之比等于———
H2的生成速率與NH3的 速率之比等于———
相等
消耗
1:2
3:2
生成
達到平衡的標志是:
v(H2)： v(N2) =3:1可否判斷反應達平衡？
不可以！！！因為任何時刻速率比都等于系數比
一正一逆，速率之比等于化學計量數之比
環節四：結合實例，突破化學平衡的判斷
【小結】對于不同類型的可逆反應，某一物理量不變是否可作為平衡已到達的標志，取決于該物理量在平衡到達前后（反應過程中）是否發生變化，若是,則可以作為依據；否則，不行。
（2）間接標志：
a.各物質的物質的量不隨時間改變而改變
b.體系的壓強不隨時間改變而改變
c.氣體的顏色不隨時間改變而改變
d.氣體的密度或平均相對分子質量不隨時間改變而改變
變量不變
環節四：結合實例，突破化學平衡的判斷
化學反應的限度
判斷“定量”與“變量”
例: 在一定溫度的恒容密閉容器內發生如下反應：
2A(g) +B(g) C(g) +D(g) 哪些條件表明反應達到化學平衡狀態
①氣體總質量不變 ②氣體密度不變
③氣體總物質的量不變 ④體系的壓強不變
環節四：結合實例，突破化學平衡的判斷
化學反應的限度
以3H2+N2 2NH3為列分析,判斷下列情形是否達到平衡狀態
1.3v(H2)正=2v(NH3)逆
2.單位時間內消耗2molNH3，同時生成3molH2
3.1個N≡N斷裂，同時斷裂 2 個N-H

2v(H2)正=3v(NH3)逆 ※乘以對方的系數
←
←

→
←
6

4.c(N2)=c(H2)=c(NH3)
5.△c(N2):△c(H2):△c(NH3)=1:3:2
6.NH3轉化率達到最大
7.c(N2):c(NH3)不變




任意時刻：Δc之比=計量數之比
8.恒溫恒容，總壓強一定
9.恒溫恒容，混合氣體的平均相對分子質量一定
10.恒溫恒容，密度一定



學習評價-模型應用
化學反應的限度
煉鐵高爐尾氣之謎
開始，煉鐵工程師們認為是CO與鐵礦石接觸不充分造成的，于是設法增加高爐的高度。然而，令人吃驚的是，高爐增高后，高爐尾氣中的CO比例竟然沒有改變。
高爐煉鐵原理：
煉制1 t 生鐵所需要的焦炭的實際用量，遠高于按照化學方程式計算所需用量，從高爐爐頂出來的氣體中總是含有未利用的CO氣體。
C+O2 CO2
點燃
C+CO2 2CO
高溫
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高溫
環節五：知識的遷移與應用
化學反應的限度
歸納總結，知識的再提升
(1)速率:
ν正= ν逆
①同一物質: ν生成(A) = ν消耗(A）)
直接標志
(2) 各組分的濃度保持不變
間接標志
——各組分的質量分數、物質的量分數、體積分數不隨時間的改變而改變。
②不同物質v正(A):v逆(B)=化學計量數之比
——壓強、物質的量、混合氣體的r 、體系的密度等
（根據具體情況分析）
判斷標志
定義
特征
逆、動、等、定、變
化學平衡狀態
可逆反應
化學反應的限度
化學平衡狀態的建立過程
在同一條件下，既能向正反應方向，又能向逆反應方向進行的反應。
指在一定條件下的可逆反應里，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。
化學反應的限度

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