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(共33張PPT)
第二節 化學反應的速率與限度
第二課時 化學反應的限度
第六章 化學反應與能量
1.了解可逆反應的含義及特點，知道可逆反應在一定條件下能達到化學平衡狀態。
2.理解化學平衡狀態的特征及標志
3.知道如何判斷化學平衡狀態。
學習目標
新課導入
19世紀下半葉，煉制生鐵過程中所需焦炭的實際用量，遠高于按照化學方程式計算所需的量，而且從高爐排出的廢氣中總是含有沒有利用的CO。工程師們認為是CO與鐵礦石接觸不充分造成的，于是增加高爐的高度。然而，增高后，高爐尾氣中CO的比例竟然沒有改變。
煉鐵高爐尾氣之謎
新課導入
C+O2=CO2
C+CO2==2CO
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
高溫
可逆反應
啟示:化學反應是有限度的，有些能進行得較徹底，
有些反應是不徹底的，甚至是可逆的。
高溫
點燃
高爐煉鐵原理：
1.概念：在相同條件下，既能向 ，
同時又能向 的反應。
正反應方向進行
逆反應方向進行
可逆反應
教師點撥 25min
同一條件下
3.表示：化學方程式中用 表示。

2.特征：
4.很多化學反應都有一定的可逆性，不同反應的可逆性不同，有些化學反應在同一條件下可逆程度很小，如2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，視為“不可逆”反應。
可逆反應
[自學檢測]對于可逆反應2SO2＋O2 2SO3，在混合氣體中充入一定量的18O2，足夠長時間后，18O原子(　 )
A．只存在于O2中
B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中
D．存在于O2、SO2和SO3中
D
正逆反應同時進行
反應物、生成物同時存在
[思考]對于可逆反應而言，反應物會轉變成生成物，
而生成物又會分解成反應物，那豈不是無窮無盡也？
化學平衡狀態的建立
時間(min) 0 10 20 30 40 50 60
c(SO2) 1.00 0.70 0.50 0.38 0.30 0.30 0.30
c(O2) 0.50 0.35 0. 25 0.19 0.15 0.15 0.15
c(SO3) 0 0.30 0.50 0.62 0.70 0.70 0.70
在某密閉容器中發生反應：
2SO2＋O2 2SO3
催化劑
△
（1）當反應剛開始時，反應物和生成物的濃度哪個大？
（2）當反應剛開始時，正反應與逆反應哪個反應速率大？
（3）隨著反應的進行，反應物和生成物濃度如何變化？
（4）隨著反應的進行，v(正)與v(逆)怎樣變化？
√
√
↓
↑
v(正) ↓ v(逆)↑
化學平衡狀態的建立
在某密閉容器中發生反應：
2SO2＋O2 2SO3
催化劑
△
時間(min) 0 10 20 30 40 50 60
c(SO2) 1.00 0.70 0.50 0.38 0.30 0.30 0.30
c(O2) 0.50 0.35 0. 25 0.19 0.15 0.15 0.15
c(SO3) 0 0.30 0.50 0.62 0.70 0.70 0.70
濃度-時間圖像
c/mol·L-1
t/min
1. 0
0.5
0
40
SO2
O2
SO3
對于此濃度-時間圖像，為何40 min后3種物質的濃度保持不變？是反應停止了嗎？
化學平衡狀態的建立
[思考]從濃度對反應速率的影響入手，分析正、逆反應速率隨時間是如何變化的？用速率-時間圖象來表示此變化過程。
①開始階段：
開始時c(SO2) 、c(O2)大， c(SO3) = 0
只有正反應進行，v(逆)=0
②反應的發生階段：
一段時間后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
v(正) = v(逆) ≠ 0
瞬間后c(N2) 、c(H2)變小,c(NH3)≠0
正逆反應都進行，v(逆) ≠0，v(正) > v(逆)
v (mol/L·min)
t/min
40
v正
v逆
v正 = v逆 ≠ 0
v表觀 = 0
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”，即達到了化學反應的限度，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。
化學平衡狀態
2.特征：
化學平衡狀態
可逆反應
ν (正) = ν (逆)
逆
等
動
≠0
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。
溫度，濃度改變都能使平衡移動、加催化劑不能
化學平衡狀態的判定
直接標志
(1)正、逆反應速率相等
①同種物質：
②不同種物質：
v正＝v逆≠0
v正(A)
v逆(B)
＝
A化學計量數
B化學計量數
步驟①判斷有無正逆
②判斷是否成比例
[例]對于可逆反應N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，判斷：
①一段時間v正(N2):v正(NH3)=1:2，證明達平衡 ( )
②一段時間v正(N2):v逆(H2)=1:3，證明達平衡 ( )
③一段時間v正(H2):v逆(NH3)=2:3，證明達平衡 ( )
×
√
×
3：2
化學平衡狀態的判定
拓展：根據化學鍵的斷鍵與成鍵
反應物斷鍵、生成物成鍵:正向
生成物斷鍵、反應物成鍵:逆向
[例]對于可逆反應N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，判斷：
①單位時間內斷裂1mol N≡N的同時斷裂3mol H-H，證明達平衡。( )
②單位時間內斷裂 1mol N≡N的同時斷裂2mol N-H，證明達平衡。( )
×
×
6mol
步驟①判斷有無正逆
②判斷是否成比例
化學平衡狀態的判定
直接標志
(2)各組分的濃度保持一定
①各組分的濃度不隨時間的改變而改變；
②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。
化學平衡狀態的判定
間接標志——“變量不變”
有壓強，關注氣體系數
①體系中的總壓強不變
(適用于反應前后氣體化學計量數和不等的反應)。
[例]在密閉容器中發生反應:X(g)+Y(g) 2Z(g) 。恒溫恒容時，容器內壓強不變，表明該反應達到平衡狀態。( )
×
P為定值，任意時刻都保持不變
[例]在恒溫恒容的容器中發生反應
A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)當容器的壓強不發生改變時，化學反應達到平衡狀態。( )
×
P為定值，任意時刻都保持不變
[例]在恒溫恒容的密閉容器中發生反應:
2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)，當容器中壓強不變時,說明反應已達到平衡狀態( )
√
P為變量
化學平衡狀態的判定
間接標志——“變量不變”
②體系中顏色不再改變
(適用于反應混合物中存在有顏色變化的物質)。
[例]對于反應:
2HI(g) H2(g)+I2(g)，當反應體系顏色不再變化，說明反應已達到平衡狀態( )
√
化學平衡狀態的判定
間接標志——“變量不變”
③平均相對分子質量不變
(適用于全是氣體參加的反應前后化學計量數和不等的反應)。
[例]在恒容密閉容器中發生反應:
CO(g)+ H2O(g) CO2(g) + H2(g)，當容器中混合氣體的平均相對分子質量恒定不變時，反應達到平衡狀態。( )
×
[例]密閉容器中，發生反應:N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，當容器中混合氣體的平均相對分子質量恒定不變時，反應達到平衡狀態。( )
√
平均摩爾質量 =混合物中各組成部分的摩爾質量×該組成部分的物質的量分數（若是氣體組成可以是體積分數）
化學平衡狀態的判定
間接標志——“變量不變”
③平均相對分子質量不變
(適用于全是氣體參加的反應前后化學計量數和不等的反應)。
[例]一定溫度下，在恒容容器中投入又定量純凈的氨基甲酸銨，發生下列反應:
NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)氣體的平均摩爾質量不變時，達到化學平衡狀態( )
×
[例]一定溫度下，在恒容容器中發生下列反應:
NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g),當氨氣的體積分數保持不變時，則達到化學平衡狀態( )
×
化學平衡狀態的判定
間接標志——“變量不變”
④對絕熱密閉容器，溫度保持不變。
⑤對恒壓容器全是氣體參加, 反應前后非等體積氣體的反應，密度保持不變。
有固體，密度紫腚行
[例]恒溫恒容密閉容器中,發生反應: PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)當混合氣體的密度不再改變時，可以表示反應達到平衡狀態。( )
×
[例]相同溫度下，恒容密閉容器均進行反應: X(g)+Y(s) Z(g)氣體密度不再改變，說明達到平衡狀態。( )
√
總之，選定反應中“變量”, 即隨反應進行而變化的量，當變量不再變化時，反應已達平衡狀態。
[實戰演練 2min]可逆反應2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在體積固定的密閉容器中進行，達到平衡狀態的標志是____________________(填序號)。
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
⑧v(NO2)＝2v(O2)的狀態
⑨v正(NO2)＝2v逆(O2)的狀態
⑩n(O2)不再改變的狀態
√
×
×
√
×
√
√
×
√
√
①④⑥⑦⑨⑩
　(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)2H2＋O22H2O與2H2O2H2↑＋O2↑互為可逆反應。(　　)
(2)可逆反應達到平衡時，v正＝v逆，各組分濃度相等。 (　　)
(3)可逆反應達到平衡時，反應停止，各組分濃度不變。 (　　)
(4)通過改變反應條件，可以使2 mol SO2(g)和過量的O2(g)反應得到2 mol SO3。 (　　)
×
×
×
×
同一條件下
平衡時，各組分濃度不再改變，并非相等
動態平衡(依然進行）
可逆反應，2molSO2不能完全轉化
實戰演練
1.在一密閉容器中，N2＋3H2 2NH3反應達到平衡后，下列說法中正確的是(　　)
A．N2與H2不再化合，NH3不再分解
B．單位時間內，消耗1 mol N2的同時消耗3 mol H2
C．容器內的總壓強不隨時間而變化
D．N2、H2、NH3的物質的量濃度相等
C
合成氨反應屬于可逆反應
變量不變達平衡
有壓強，關注氣體系數
實戰演練
2.在一絕熱(不與外界發生熱交換)的恒容容器中，發生放熱反應2A(g)＋B(s) C(g)＋D(g)，下列描述中不能說明反應已達到平衡狀態的是(　　)
A．容器內溫度不變
B．混合氣體的密度不變
C．混合氣體的平均相對分子質量不變
D．單位時間內生成n mol D，同時消耗2n mol A
D
有固體，密度紫腚行
實戰演練
3.CO和H2在一定條件下可以合成乙醇2CO(g)＋4H2(g) CH3CH2OH(g)＋H2O(g).下列敘述中能說明上述反應在一定條件下已達到平衡狀態的是(　)
A．CO全部轉化為乙醇
B．反應體系中乙醇的物質的量濃度不再變化
C．正反應和逆反應的化學反應速率均為零
D．CO和H2以1∶2的物質的量之比反應生成乙醇
B
實戰演練
第二節 化學反應的速率與限度
第二課時 化學反應條件的控制
第六章 化學反應與能量
1.了解控制反應條件在生產、生活和科學研究中的作用。
學習目標
1.目的：_____________________和______________________
化學反應條件的控制
教師點撥 25min
化工生產中化學反應條件的控制
促進有利的化學反應
抑制有害的化學反應
2.方法：
改變條件
改變化學反應的________
改變可逆反應進行的__________
速度
程度(限度)
3.實例：
合成氨生產條件的選擇
400~500℃：溫度較低時氨的產率較高，但溫度低時反應速率小，達到平衡需要的時間很長生產成本高。
10 MPa~ 30 MPa：壓強越大，氨的產率越高，但對動力和生產設備的要求越高。
　(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(1)壓強越大，合成氨的生產效率越高，所以應盡可能選擇高壓條件。 (　　)
(2)化石燃料在燃燒過程中能產生污染環境的CO、SO2等有害氣體。 (　　)
(3)在工業生產實際中，反應速率越快越好。 (　　)
√
×
×
用適當的反應條件獲取適宜的反應速率
壓強越大，對材料強度和設備制造的要求越高
實戰演練
下列措施可以提高燃料燃燒效率的是
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　
⑤將煤氣化處理　 ⑥通入足量的空氣
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥
C.③④⑤⑥ D.①②③④
解析　燃料的著火點不可改變且與燃燒效率無關。
C
實戰演練
1.在一定條件下，對于密閉容器中進行的反應2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，下列說法中，能充分說明該反應已經達到化學平衡狀態的是(　　)
A．反應混合物中SO2、O2、SO3的物質的量之比為2∶1∶2
B．消耗SO2的速率與生成SO3的速率相等
C．反應混合物中SO2、O2、SO3的百分組成不再改變
D．生成O2的速率與生成SO3的速率相等
C
不成比例
實戰演練
2.恒溫恒容條件下.發生化學反應H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，下列選項中不能作為達到平衡狀態的標志的是(　　)
A．混合氣體顏色不再變化
B．單位時間內形成n mol H—H的同時斷裂2n mol H—I
C．若該反應在隔熱密閉體積恒定的容器中進行反應，體系的溫度不再變化
D．2v(H2)正＝v(HI)逆
B
實戰演練
3．在體積為1 L的密閉容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定條件下發生反應：
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，測得CO2和CH3OH(g)的濃度隨時間變化如圖所示。
(1)從3 min到9 min，v(H2)＝________mol·L-1·min-1。
0.375
(2)能說明上述反應達到平衡狀態的是________(填編號)。
A．反應中CO2與CH3OH的物質的量濃度之比為1∶1
(即圖中交叉點)
B．混合氣體的密度不隨時間的變化而變化
C．單位時間內消耗3 mol H2，同時生成1 mol H2O
D．CO2的體積分數在混合氣體中保持不變
(3)平衡時CO2的轉化率為________。
(4)平衡時混合氣體中CH3OH(g)的體積分數是________。
(5)一定溫度下，第9分鐘時v逆(CH3OH)________(填“大于”“小于”或“等于”)第3分鐘時v正(CH3OH)。
D
75%
30%
小于
CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
0.75
0.25
0.75
0.75

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