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(共38張PPT)
第六章　　 化學反應與能量
第二節　　化學反應的速率與限度
第2課時　化學反應的限度　化學反應條件的控制
[學習目標]
1.了解可逆反應及其特點。
2.理解化學平衡狀態的特征及標志，知道改變條件化學平衡會發生
改變(重點)。
3.了解控制反應條件在生產、生活和科學研究中的作用。
問題引入
向 2 mL 0.01 mol·L－1 KI溶液中逐滴加入 1 mL 0.01 mol·L－1 FeCl3溶液，然后加入0.1 mol·L－1 KSCN溶液，預測現象，觀看實驗視頻，分析原因？
結論：說明某些化學反應不能進行到底，存在一定的限度。
2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2
==
過量
預測：加入KSCN溶液，不變紅。
加入KSCN溶液后，溶液變紅色
I－過量，
Fe3＋仍沒完全反應

一、化學反應的限度
1.可逆反應
(1)定義
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。
書寫時，不用“===”，用“ ”。
N2+3H2 2NH3
高溫高壓
催化劑
高溫
2SO2+O2 2SO3
催化劑
(2)特征
雙向
雙同
共存
反應物、生成物共存，任一反應物轉化率小于100%
思考1
(1)以下幾個反應是否是可逆反應？
√
√
×
×
(2)14CO2＋C 2CO，達到化學平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有 。
14CO2、14C、14CO
一、化學反應的限度
2.化學平衡狀態的建立
(1)化學平衡狀態的建立過程
一定條件下向反應容器中加入SO2和O2：
Δ
2SO2+O2 2SO3
反應開始時，c(反應物)和c(生成物) 哪個大？隨著反應進行，濃度又如何變化？
反應剛開始時， υ正 與υ逆 哪個大？隨著反應的進行， υ正 與υ逆怎樣變化？
反應會進行到什么時候“停止”？是真的停止了嗎？
此時，反應物和生成物濃度如何變化？
一、化學反應的限度
濃度 速率變化 v正、v逆關系
開始 反應物濃度最大 v正最大 v正＞v逆
生成物濃度為0 v逆為0 過程中 反應物濃度減小 v正減小 v正＞v逆
生成物濃度增大 v逆增大 平衡 反應物濃度不變 v正不變 v正＝v逆
生成物濃度不變 v逆不變 2.化學平衡狀態的建立
(1)化學平衡狀態的建立過程
Δ
2SO2+O2 2SO3
一、化學反應的限度
2.化學平衡狀態的建立
(2)用速率變化圖像表示化學平衡狀態的建立
開始時：
v(正) 最大，
過程中：
v(正) 逐漸減小
一段時間后：
各微粒濃度不再發生變化
v(逆)為零
v(逆) 從零逐漸增大
v(正)＝v(逆)
υ
t
υ正
υ逆
υ逆
υ正
=
t1
反應達到最大限度
一、化學反應的限度
3.化學平衡狀態
概念：
如果外界條件不變，當可逆反應進行到一定程度時，v(正)＝v(逆) ，c(反應物)和c(生成物)都不再改變，達到一種表面靜止的狀態，簡稱化學平衡。
適用對象：
實質：
外在標志：
反應混合物中各組分的濃度保持不變
v(正)＝v(逆) ≠ 0
可逆反應
正確理解：
一、化學反應的限度
3.化學平衡狀態
(2)化學平衡狀態的特征
等：平衡時 v(正) = v(逆)。
定：混合體系中各組分的濃度保持一定，各組分的含量保持不變。
變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。
動：化學平衡是一個動態平衡， v(正) = v(逆) ≠0。
逆：建立化學平衡的反應是可逆反應。
一、化學反應的限度
下列哪些情況能說明正反應速率和逆反應速率相等，反應達到了平衡狀態。
①生成2 mol NH3的同時消耗1 mol N2
②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2
③2v正(H2)＝3v正(NH3)
④1個N≡N斷裂的同時，有6個N—H斷裂
⑤H2的百分含量保持不變
⑥NH3的體積分數保持不變
思考2
一定條件下的密閉容器中，發生可逆反應：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。
④⑤⑥
一、化學反應的限度
4.化學反應的限度
(1)化學平衡狀態是可逆反應在一定條件下所能達到的或完成的最大程度，
即該反應進行的限度。
(2)對化學反應限度的理解
①化學反應的限度決定了反應物在一定條件下轉化為生成物的最大轉化率。
②同一可逆反應，不同條件下，化學反應的限度不同，即改變反應條件可以
在一定程度上改變一個化學反應的限度。
一、化學反應的限度
應用體驗
1.判斷正誤
(1)1 mol N2和3 mol H2在一定條件下可完全生成2 mol NH3(　　)
(2)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(　　)
(3)可逆反應達到平衡狀態時，各反應物、生成物的濃度相等(　　)
(4)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(　　)
(5)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(　　)
×
√
×
×
×
一、化學反應的限度
應用體驗
2.在一定溫度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發生反應：
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。
A.只有氧氣 B.只有三氧化硫
C.只有氧氣、三氧化硫 D.氧氣、二氧化硫、三氧化硫
D
一、化學反應的限度
應用體驗
(2)一段時間后，該反應達到化學平衡，下列能說明達到化學平衡狀態的是_________(填序號)。
①v正(SO2)＝2v逆(O2)　②v(SO2)＝v(SO3)　③單位時間內消耗a mol SO2的同時生成a mol SO3　④SO2、O2和SO3的濃度之比為2∶1∶2　⑤混合氣體的總的物質的量不再改變　⑥混合氣體的壓強不再改變　⑦混合氣體的密度不再改變　⑧混合氣體的平均相對分子質量不再改變
①⑤⑥⑧
2.在一定溫度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2發生反應：
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。
一、化學反應的限度
化學平衡狀態的判斷依據
歸納總結
一、化學反應的限度
變量不變
正、逆相等
速率必須一個是正反應速率，一個是逆反應速率，且經過換算后同一物質的消耗速率和生成速率相等
如果一個物理量隨著反應的進行而改變，當其不變時為平衡狀態；隨著反應的進行保持不變的物理量，不能作為平衡狀態的判斷依據
二、化學反應條件的控制
在化工生產中，利用化學反應時，要使反應（包括有利的和有害的）符合或接近人們的期望，你認為可供考慮的探索條件有哪些？
1.化學反應條件控制的目的
(1)促進有利的化學反應：
提高反應速率，提高反應物的轉化率，即原料的利用率。
(2)抑制有害的化學反應：
降低反應速率，控制副反應的發生，減少甚至消除有害物質的產生。
2.化工生產中反應條件的調控
(1)考慮因素：
(2)實例——合成氨生產條件的選擇
N2+3H2 2NH3
高溫高壓
催化劑
控制反應條件的成本
實際可能性
溫度低，反應速率小，氨的產率高；
壓強大，反應速率大，氨的產率高，
生產成本高；
催化劑能很大程度提高反應速率。
溫度400~500 ℃；
壓強10 MPa~30 Mpa；
使用催化劑
綜合考慮
二、化學反應條件的控制
思考
(1)煤燃燒時，將煤塊粉碎成煤粉且通入適當過量空氣的目的是什么？
粉碎成煤粉目的是增大其與空氣中O2的接觸面積，提高反應速率，使煤粉燃燒更充分；通入適當過量的空氣，可以使煤粉充分燃燒，生成CO2放出能量，若空氣不足，會造成煤燃燒不完全，生成CO，產生熱量少，且造成污染。
為實現“碳達峰”“碳中和”的目標，提高燃料的燃燒效率與熱量的利用率也是重要措施之一。試回答下列問題。
(2)煤燃燒時，選擇保溫隔熱且耐熱的爐(灶)膛材料的主要目的是什么？
減少熱量損失，提高煤燃燒的效率。
(3)煤燃燒后的廢氣中的熱量，采取什么措施可充分利用？
可將燃燒后的廢氣通過熱循環裝置，供其他方面使用。
二、化學反應條件的控制
應用體驗
1.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通入適當過量的空氣
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④
√
二、化學反應條件的控制
燃料的著火點不可改變
且與燃燒效率無關
應用體驗
2.下圖所示為工業合成氨的流程圖。下列有關生產條件的調控作用分析正確的是____________(填序號)。
(1)步驟①中“凈化”可以防止雜質與催化劑作用，降低其活性
(2)步驟②中“加壓”可以加快反應速率
(3)步驟②采用的壓強是2×107 Pa，因為在該壓強下鐵觸媒的活性最大
(4)步驟③選擇高效催化劑是合成氨反應的重要條件
(5)目前，步驟③一般選擇控制反應溫度為700 ℃左右
(6)步驟④⑤有利于提高原料的利用率，能節約生產成本
(1)(2)(4)(6)
二、化學反應條件的控制
隨堂檢測
1.化學反應條件的控制具有重要的現實意義。如下反應條件的控制中，不恰當的是
A.利用鈉在點燃的條件下與氧氣反應，制備過氧化鈉
B.為防止火災，在面粉廠、加油站等場所要嚴禁煙火
C.為加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D.降溫加快H2O2的分解速率
√
MnO2作為催化劑
降溫會減慢H2O2的分解速率
隨堂檢測
2.在某容器中發生反應：H2S(g)＋CO2(g) COS(g)＋H2O(g)，下列情況能判斷反應一定達到平衡狀態的是
A.容器內混合氣體摩爾質量不再改變
B.容器內的壓強不再改變
C.容器內各氣體濃度相等時
D.斷開2 mol H—S的同時斷裂2 mol H—O
√
容器內混合氣體的質量不變，反應前后氣體的物質的量不變，摩爾質量不變，所以變無法判斷
反應前后氣體物質的量不變，pV＝nRT，恒溫恒容容器中，容器內的壓強不變，所以無法判斷
是反應的某一時刻，無法判斷
說明v正＝v逆
隨堂檢測
3.已知在2 L的密閉容器中進行如下可逆反應，各物質的有關數據如下：
　　　　　　　　aA(g)＋bB(g) 2C(g)
起始/(mol·L－1)　　1.5　　1　　　 0
2 s末/(mol·L－1)　　0.9　　0.8　　 0.4
請回答下列問題：
(1)該可逆反應的化學方程式可表示為___________________。
(2)用物質B來表示0～2 s的平均反應速率為_______________。
0.1 mol·L－1·s－1
(3)從反應開始到2 s末，A的轉化率為______。
40%
隨堂檢測
(4)下列事實能夠說明上述反應在該條件下已經達到化學平衡狀態的是______(填字母)。
A.vB(消耗)＝vC(生成)
B.容器內氣體的總壓強保持不變
C.容器內氣體的密度不變
D.容器內氣體C的物質的量分數保持不變
BD
正、逆反應速率不相等
容器內氣體的密度始終不變
本節內容結束
向2 mL 0.01 mol·L－1 KI溶液中逐滴加入1 mL 0.01 mol·L－1 FeCl3溶液，然后加入0.1 mol·L－1 KSCN溶液，觀察現象，說明什么問題？
思考1
提示　加入KSCN溶液后，溶液變為紅色，說明溶液中仍然存在Fe3＋；在I－過量的情況下，Fe3＋仍然沒完全反應，說明某些化學反應不能進行到底，存在一定的限度。
目標一 答案
1.可逆反應
(1)定義
在同一條件下， 和 均能進行的化學反應。書寫可逆反應的化學方程式時，不用“ ”，用“ ”。
目標一 答案
正反應方向
逆反應方向
===
(2)特征
同一條件
同時
小于
目標一 答案
(1)以下幾個反應是否是可逆反應？
思考2
√
√
×
×
目標一 答案
(2)14CO2＋C 2CO，達到化學平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有
。
14CO2、14C、14CO
目標一 答案
2.化學平衡狀態的建立
(1)化學平衡狀態的建立過程
在一定條件下向反應容器中加入SO2和O2發生反應：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
濃度 速率變化 v正、v逆關系
開始 反應物濃度_____ v正_____ v正___v逆
生成物濃度____ v逆____ 過程中 反應物濃度_____ v正_____ v正___v逆
生成物濃度_____ v逆_____ 最大
為0
減小
增大
最大
為0
減小
增大
＞
＞
目標一 答案
平衡 反應物濃度_____ v正_____ v正___v逆
生成物濃度_____ v逆_____
目標一 答案
不變
不變
不變
不變
＝
(2)用速率變化圖像表示化學平衡狀態的建立
目標一 答案
3.化學平衡狀態
(1)化學平衡狀態的概念
如果外界條件(溫度、濃度、壓強等)不發生改變，當 反應進行到一定程度時， 與 相等，反應物的濃度與生成物的濃度都 ，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。
目標一 答案
可逆
正反應速率
逆反應速率
不再改變
(2)化學平衡狀態的特征
可逆反應
相等
不再改變
目標一 答案
一定條件下的密閉容器中，發生可逆反應：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。下列哪些情況能說明正反應速率和逆反應速率相等，反應達到了平衡狀態。
①生成2 mol NH3的同時消耗1 mol N2
②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2
③2v正(H2)＝3v正(NH3)
④1個N≡N斷裂的同時，有6個N—H斷裂
⑤H2的百分含量保持不變
⑥NH3的體積分數保持不變
思考3
提示　④⑤⑥
目標一 答案
4.化學反應的限度
(1)化學平衡狀態是可逆反應在一定條件下所能達到的或完成的 ，
即該反應進行的限度。
(2)對化學反應限度的理解
①化學反應的限度決定了反應物在一定條件下轉化為生成物的最大 。
②同一可逆反應，不同條件下，化學反應的限度不同，即改變反應條件可以在一定程度上改變一個化學反應的 。
目標一 答案
最大程度
轉化率
限度

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