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第六章 化學(xué)反應(yīng)和能量
第2課時 化學(xué)反應(yīng)的限度
化學(xué)反應(yīng)條件的控制
第2節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率和限度
在19世紀的英國，煉鐵工業(yè)高速發(fā)展，但是化學(xué)家們發(fā)現(xiàn)煉鐵高爐排出的廢氣含有大量的一氧化碳氣體，剛開始他們認為是鐵的氧化物和一氧化碳反應(yīng)時間不夠長，導(dǎo)致反應(yīng)不完全，于是他們把高爐建得很高，以增加反應(yīng)時間，后來發(fā)現(xiàn)高爐排出的一氧化碳氣體并沒有減少，為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？
Fe2O3+CO Fe+CO2
C+2O2=2CO2
CO2+C 2CO
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可逆反應(yīng)
在相同條件下能向正反應(yīng)方向進行同時又能向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。
特點
雙同性
共存性
雙向性
反應(yīng)物 生成物
正反應(yīng)方向
逆反應(yīng)方向
在相同條件下，正、逆反應(yīng)同時進行
反應(yīng)物和生成物共同存在
注：在可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式中用“ ”代替“ ”。
可逆反應(yīng)不能進行到底，存在一定的化學(xué)反應(yīng)限度。
思維啟迪
化學(xué)反應(yīng)是按照化學(xué)方程式中的計量關(guān)系進行的
例如
2CO + O2 2CO2
點燃
2 1 2
2mol 1mol mol
2mol
2SO2 + O2 2SO3
催化劑
2 1 2
2mol 1mol mol
小于 2mol
有些化學(xué)反應(yīng)能進行地較徹底（非可逆反應(yīng)），有些化學(xué)反應(yīng)是不能進行徹底的（可逆反應(yīng)）。
思考討論
1、判斷以下幾個反應(yīng)是否是可逆反應(yīng)？為什么？
Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
放電
充電
2SO2 + O2 2SO3
催化劑
N2 + 3H2 2NH3
催化劑
2H2 + O2 2H2O
點燃
通電
可逆反應(yīng)的正反應(yīng)和逆反應(yīng)在相同條件下進行
相同條件
X
X
什么叫化學(xué)平衡？
在一恒容的密閉容器中，通入 1mol N2 和 3mol H2 ，并加入適當(dāng)催化劑發(fā)生反應(yīng)，思考并回答下列問題：
1、剛開始反應(yīng)有什么特點？
N2 + 3H2 2NH3
催化劑
反應(yīng)物 N2 和 H2 濃度最大，生成物 NH3 濃度為 0
可逆反應(yīng)
∴ 只有正反應(yīng)，沒有逆反應(yīng)，v正 最大，v逆 = 0
2、反應(yīng)開始瞬間過后有什么特點？
反應(yīng)物 N2 和 H2 濃度減小，生成物 NH3 濃度 ≠ 0
∴ 正反應(yīng)和逆反應(yīng)開始同時進行， v正 > v逆
3、反應(yīng)開始后，一段時間內(nèi)有什么特點？
反應(yīng)物 N2 和 H2 濃度減小，生成物 NH3 濃度增大
∴ 隨著濃度的變化， v正 逐漸減小，v逆 逐漸增大
4、用圖像描述 v正 和 v逆 變化規(guī)律 ？
隨著反應(yīng)進行， v正 = v逆
正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時，
各反應(yīng)物的濃度和各生成物的濃度都不再發(fā)生改變
t0
化學(xué)平衡
在可逆反應(yīng)中，當(dāng) v正 = v逆 時， c反應(yīng) 和 c生成 不再改變，達到一種表面靜止的狀態(tài)，稱之為 化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。
平衡狀態(tài)
反應(yīng)沒有停止，即： v正 = v逆 ≠ 0
動態(tài)平衡
對化學(xué)反應(yīng)限度的理解：
化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下能進行的最大程度，
即反應(yīng)進行的限度。
①化學(xué)反應(yīng)限度決定了反應(yīng)物在一定條件下的最大轉(zhuǎn)換率。
②同一可逆反應(yīng)，不同條件下，化學(xué)反應(yīng)限度不同，即改變反應(yīng)條件在一定程度改變一個化學(xué)反應(yīng)的限度
化學(xué)平衡狀態(tài)的特征
(1) 逆：研究對象是可逆反應(yīng)
(2) 等：同一物質(zhì) v正 = v逆 ≠ 0
(3) 動：一種動態(tài)平衡；化學(xué)反應(yīng)達到平衡時，反應(yīng)并沒有停止。
(4) 定：在平衡混合物中，各組分的含量保持不變
(5) 變：當(dāng)外界條件發(fā)生改變，原來的化學(xué)平衡就會被破壞，
并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡。
化學(xué)平衡的本質(zhì)
化學(xué)平衡的標志
逆、等、動、定、變
化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷
直接依據(jù)——根據(jù)速率關(guān)系
不同物質(zhì)：速率之比=化學(xué)計量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率如
aA+bB cC+dD
同一物質(zhì)：生成速率=消耗速率，即v正(A)=v逆(A)
=
相同時間內(nèi)，生成 2mol SO3 同時消耗 1mol O2
2SO2 + O2 2SO3
催化劑
相同時間內(nèi)，生成 2mol SO2 同時消耗 1mol O2
相同時間內(nèi)，生成 2mol SO2 同時消耗 2mol SO2
X
由化學(xué)平衡標志——各組分的含量保持不變
各組分濃度 c 不再改變
各組分物質(zhì)的量 n 不再改變
各組分質(zhì)量 m 不再改變
各組分百分含量不再改變，如質(zhì)量分數(shù) w 、體積分數(shù)
是各組分，不是總組分
分析該變量是“恒量”還是“變量”
恒量：隨反應(yīng)的進行永遠不變，則不能作為判斷平衡的依據(jù)
變量：隨反應(yīng)的進行而改變
當(dāng)其”不變”，則為平衡狀態(tài)
變量不變
總組分？
總質(zhì)量、總壓強、
混合氣體密度、
混合氣體相對分子質(zhì)量
1、某密閉容器中有反應(yīng) 2NO2 2NO＋O2 ，達到平衡的是
A、單位時間內(nèi)生成 n mol O2 同時生成 2n mol NO2
B、單位時間內(nèi)生成 n mol O2 同時生成 2n mol NO
C、c (NO2) : c (NO) : c (O2) = 2 : 2 : 1
D、混合氣體的顏色不再改變
E、混合氣體的密度不再改變
F、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變
H、混合氣體各組分的體積分數(shù)不再改變
√
√
√
√
一定溫度下，在某容器中進行如下可逆反應(yīng)，當(dāng)混合氣體中的平均相對分子質(zhì)量不再改變時，能說明達到平衡狀態(tài)的是（ ）
①.恒容時發(fā)生反應(yīng)：A(g)+B(g) 3C(g)
②.恒壓時發(fā)生反應(yīng)：A(g)+B(g) 2C(g)
③.恒容時發(fā)生反應(yīng)：A(g)+2B(g) 2C(g)+D(g)
④.恒壓時發(fā)生反應(yīng)：A(g)+2B(g) 3C(g)+D(s)
A.②③ B.①④ C.①③ D.②④
B
下列描述的化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)，不一定是平衡狀態(tài)的是（ ）
A.H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)，恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的顏色保持不變
B.2NO(g) N2O4(g)，恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的壓強保持不變
C.CaCO3(s) CO2(g)+CaO(s)，恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的密度保持不變
D.3H2+N2(g) 2NH3(g)反應(yīng)體系中H2與N2的物質(zhì)的量之比保持3:1
D
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化學(xué)反應(yīng)條件的控制
目的：促進有利的化學(xué)反應(yīng)；抑制有害的化學(xué)反應(yīng)。
方法：改變化學(xué)反應(yīng)速率
例如：工業(yè)合成氨
在溫度較低時，氨的產(chǎn)率較高；壓強越大，氨的產(chǎn)率越高。
N2 + 3H2 2NH3
催化劑
反應(yīng)速率太慢
對設(shè)備要求高，生產(chǎn)成本高
考慮控制反應(yīng)條件的成本和實際可能性
為提高燃料的燃燒效率，應(yīng)如何調(diào)控燃燒反應(yīng)的條件？
措施：燃料與空氣或氧氣要有足夠大的接觸面積；
燃料充分燃燒，要有適量的空氣或氧氣；
充分利用燃料燃燒釋放的熱量，提高熱能利用率。
我們可以從以下幾個方面考慮：比如燃料的狀態(tài)、空氣用量、
爐膛材料、煙道廢氣中熱能的利用
意義：提高能源利用率，節(jié)約能源，降低污染程度。
1、下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說法中正確的是（ ）
A、一個可逆反應(yīng)達到的平衡狀態(tài)就是這個反應(yīng)在該條件下所能達到
的最大限度
B、當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，正向反應(yīng)速率和逆向反應(yīng)速率
相等且等于零
C、平衡狀態(tài)時，各物質(zhì)的濃度保持相等
D、化學(xué)反應(yīng)的限度不可以通過改變條件而改變
A
課堂練習(xí)
C
課堂練習(xí)
2、在恒容的密閉容器中發(fā)生反應(yīng) ，
下列敘述表示該反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是( )
A、N2、H2、NH3 的濃度之比為 1∶3∶2
B、混合氣體的密度不隨時間變化
C、當(dāng)有1 mol N≡N 鍵斷裂時，有 6 mol N—H 鍵斷裂
D、單位時間內(nèi)生成 2a mol NH3，同時消耗 a mol N2
N2 + 3H2 2NH3
催化劑
3、化學(xué)反應(yīng)限度的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保技術(shù)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，如果設(shè)法提高化學(xué)反應(yīng)的限度，下面說法中錯誤的是( )
A、能夠節(jié)約原料和能源 B、能夠提高產(chǎn)品的產(chǎn)量
C、能夠提高經(jīng)濟效益 D、能夠提高化學(xué)反應(yīng)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(dāng)過量的空氣
③④⑤⑥
課堂練習(xí)

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