【Syx】化學(xué)反應(yīng)限度課件 2023-2024學(xué)年高一下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

第六章

化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)

化學(xué)反應(yīng)的速率與限度第二課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.結(jié)合實(shí)例體會(huì)可逆反應(yīng)存在限度，理解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征，發(fā)展“變化觀念與平衡思想”的學(xué)科核心素養(yǎng)。2.體會(huì)從限度和快慢兩個(gè)方面去認(rèn)識(shí)和調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的重要性，認(rèn)識(shí)控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用。新課導(dǎo)入煉鐵高爐尾氣之謎：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在實(shí)際進(jìn)行時(shí)，給定量的反應(yīng)物能否按相應(yīng)的計(jì)量數(shù)完全轉(zhuǎn)化為生成物？為什么增高了爐身，CO的轉(zhuǎn)化率沒(méi)有提高呢？C＋CO22CO

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫化學(xué)反應(yīng)是有限度的，有些能進(jìn)行地比較徹底，有些反應(yīng)是不徹底的，甚至是可逆的。知識(shí)回顧可逆反應(yīng)：1.定義：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)

行的反應(yīng)。注：向生成物方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做正反應(yīng)，向反應(yīng)物方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。書(shū)寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)，不用“===

”，用“”。2.特征：化學(xué)反應(yīng)的限度比較兩個(gè)反應(yīng)方程式對(duì)應(yīng)表中數(shù)據(jù)，你能發(fā)現(xiàn)什么？n(H2)/mol22222n(O2)/mol0.51510100反應(yīng)結(jié)束后H2物質(zhì)的量10000表1：反應(yīng)O2+2H2===2H2O中，點(diǎn)燃n(H2)/mol33333n(N2)/mol0.51510100反應(yīng)結(jié)束后H2物質(zhì)的量1.80.40.240.150.08表2：反應(yīng)N2+3H2=========

2NH3中，催化劑高溫高壓化學(xué)反應(yīng)是有限度的，有些能進(jìn)行地較徹底，有些反應(yīng)是不徹底的，甚至是可逆的?！舅伎肌渴裁礃拥姆磻?yīng)在給定條件下的進(jìn)程有一定的限度？化學(xué)平衡狀態(tài)的建立

在某固定密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：

各物質(zhì)的濃度隨反應(yīng)的時(shí)間變化如下表所示：時(shí)間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999問(wèn)：①此條件下進(jìn)行到什么時(shí)候達(dá)到了這個(gè)反應(yīng)的限度（化學(xué)平衡狀態(tài)）?

②此時(shí)的反應(yīng)是否停止了？

③此時(shí)為何三種物質(zhì)的濃度保持不變?化學(xué)平衡狀態(tài)的建立

在某固定密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：

，各物質(zhì)的濃度隨反應(yīng)的時(shí)間變化如下表所示：時(shí)間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999反應(yīng)開(kāi)始時(shí)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)反應(yīng)50min后宏觀物料角度c(反應(yīng)物)____0c(反應(yīng)物)______c(反應(yīng)物)______c(生成物)____0c(生成物)______c(生成物)______微觀速率角度v正

____0v正

______v正

______v逆

____0v逆

______v逆

______>=>=減小增大減小增大不變不變不變不變【思考4】用圖像描述v正和v逆變化規(guī)律？化學(xué)平衡狀態(tài)的建立正逆反應(yīng)都進(jìn)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(yīng)過(guò)程中c(SO2)、c(O2)最大，→v(正)最大,c(SO3)=0→v(逆)=0開(kāi)始時(shí)反應(yīng)速率時(shí)間（t）0v(正)v(逆)v(正)=v(逆)t1反應(yīng)到t1時(shí)刻

動(dòng)態(tài)平衡化學(xué)平衡狀態(tài)的建立反應(yīng)物濃度最大生成物濃度為0

v正最大v逆為0反應(yīng)開(kāi)始反應(yīng)過(guò)程達(dá)到平衡反應(yīng)物濃度減小生成物濃度增大各物質(zhì)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(shí)間濃度O反應(yīng)物

時(shí)間速率O正反應(yīng)逆反應(yīng)化學(xué)平衡狀態(tài)t0vv(正)v(逆)●50minv(正)=v(逆)≠0各物質(zhì)濃度不變0tC生成物反應(yīng)物●●50min1、定義：

在一定條件下，可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，正反應(yīng)速率

和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物濃度不再發(fā)生變化，達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡?？赡娣磻?yīng)在一定條件下所能達(dá)到或完成的最大程度，即該反應(yīng)的限度?！窕瘜W(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征逆定等動(dòng)變化學(xué)平衡狀態(tài)研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后，各組分濃度不再改變，不隨時(shí)間變化而變化達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等化學(xué)平衡是一種表面靜止?fàn)顟B(tài)，反應(yīng)并未停止，是一種動(dòng)態(tài)平衡外界條件改變時(shí)，原平衡狀態(tài)將被打破，再在新條件下建立新的平衡化學(xué)平衡狀態(tài)動(dòng)：化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，雖然達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài)，即總反應(yīng)速率為0，但正、逆反應(yīng)速率均不為0?！舅伎肌吭谝欢l件下的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O22SO3，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后，再充入少量含18O的氧氣，一段時(shí)間后，18O可能存在于哪些物質(zhì)中？

該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，18O可存在于SO2、O2、SO3中?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)等：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率可逆反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g)t1時(shí)刻時(shí)，v逆(NO2)=v正(N2O4)，反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)。t2時(shí)刻后，v逆(NO2)=2v正(N2O4)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。由此可見(jiàn)，當(dāng)用不同物質(zhì)表示化學(xué)平衡狀態(tài)下的正、逆反應(yīng)速率時(shí)，速率比應(yīng)該與其化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。化學(xué)平衡狀態(tài)定：反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度都不再改變某條件下的合成氨反應(yīng)中，N2、H2、NH3的濃度隨時(shí)間變化如圖所示：從t1時(shí)刻開(kāi)始，它們的濃度均不再改變。這表明該反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達(dá)到了“限度”

，即化學(xué)平衡狀態(tài)。此時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大：（轉(zhuǎn)化率=×100%）產(chǎn)物的產(chǎn)率最大：（產(chǎn)率=×100%）化學(xué)平衡狀態(tài)變：改變反應(yīng)條件，可以改變化學(xué)平衡狀態(tài)大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，化學(xué)平衡狀態(tài)通常會(huì)受到濃度、溫度、壓強(qiáng)等因素的影響。

化學(xué)平衡狀態(tài)常用于判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)達(dá)到平衡的標(biāo)志：（一定條件下）v正=v逆濃度不再改變

以xA+yBzC為例：VA耗

=VA生VA耗

:VC耗

=x:zVB生

:VC生

=y:zVA耗

:VB生

=x:y能說(shuō)明V正=V逆的標(biāo)志：①如何理解

v(正)＝v(逆)？v(正)＝v(逆)核心：1、有正有逆的描述；2、轉(zhuǎn)化為同一物質(zhì)速率相等化學(xué)平衡狀態(tài)①反應(yīng)物與生成物濃度不再改變：各物質(zhì)的物質(zhì)的量、百分含量、體積分?jǐn)?shù)等保持恒定;變量不再改變②方程式左右兩邊氣體系數(shù)之和不同的反應(yīng),壓強(qiáng)、氣體密度、氣體的總物質(zhì)的量、氣體平均分子質(zhì)量、容器壓強(qiáng)（恒容條件）、容器體積（恒壓條件）不變。③有色物質(zhì)參加或生成的反應(yīng),顏色不再變時(shí)，或絕熱容器中的溫度不再改變。②如何理解濃度不再改變?核心：一個(gè)量隨反應(yīng)一直變，突然不變

變量不變

即平衡化學(xué)反應(yīng)條件的控制

在化工生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)進(jìn)行的程度而調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實(shí)際可能性。

合成氨的生產(chǎn)在溫度較低時(shí)，氨的產(chǎn)率較高；壓強(qiáng)越大，氨的產(chǎn)率越高。但溫度低，反應(yīng)速率小，需要很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到化學(xué)平衡，生產(chǎn)成本高，工業(yè)上通常選擇在400~500℃下進(jìn)行。而壓強(qiáng)越大，對(duì)動(dòng)力和生產(chǎn)設(shè)備的要求也越高，合成氨廠隨著生產(chǎn)規(guī)模和設(shè)備條件的不同，采用的壓強(qiáng)通常為10~30MPa。催化劑高溫、高壓N2+3H22NH3工業(yè)合成氨化學(xué)反應(yīng)條件的控制基本措施改變反應(yīng)速率改變反應(yīng)限度改變溫度、濃度、氣體的壓強(qiáng)、固體的表面積以及催化劑的合理使用等改變溫度、濃度、氣體的壓強(qiáng)等思考：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?提高燃料燃燒效率的具體措施：(1)將煤研細(xì)，增大與氧氣的接觸面積，加快反應(yīng)速率；使用助燃劑(2)適當(dāng)過(guò)量的空氣有利于煤的充分燃燒；(3)爐(灶)膛材料采用保溫性能好的的耐高溫材料；(4)廢氣中的熱量可用于供暖或發(fā)電等。歸納總結(jié)化學(xué)反應(yīng)限度1、可逆反應(yīng)的進(jìn)程都有一定的限度2、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立3、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征