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第二节 化学反应的速率和限度
第二课时 化学反应的限度和
化学反应条件的控制
核心素养
变化观念与平衡思想：化学反应有一定限度，是可以调控的。
1
2
证据推理与模型认知：通过分析推理认识化学平衡的特征。
2mol
<2mol
思
考
在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，
那在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？
2mol 1mol
2mol 1mol
为什么？
2H2 + O2 = 2H2O
1
2
2SO2 + O2 2SO3
化学反应物不可能全部转化为生成物，存在一定的化学反应限度。
< 2mol
2mol
2mol 1mol
2mol 1mol
2H2 + O2 = 2H2O
1
2
2SO2 + O2 2SO3
可逆反应进行得不完全，
正、逆向反应同时同条件进行
非可逆的
可逆的
可逆反应
—— 可逆反应
概 念
在相同条件下能向正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。
正向和逆向的反应条件相同
高温、高压、催化剂（正逆相同）
化学反应限度
书写可逆反应的化学方程式时不用“ ”而用“ ”
表示方法
不用等号，而用可逆号
—— 可逆反应
化学反应限度
思
考
写出氯气和水反应的化学方程式，并分析氯水中的主要微粒有哪些
通过分析氯水成分,
总结可逆反应的特点。
—— 可逆反应
化学反应限度
同一条件下
双 向
两 同
共存
小 结
反应物 生成物
正向反应
逆向反应
相同条件下，正逆反应同一条件下同时进行
反应物、生成物同时存在
—— 可逆反应
化学反应限度


1. 以下几个反应是否是可逆反应？为什么？
练 习

14CO2、14C、14CO
练 习
2. 14CO2 + C CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子
有 。
在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和3molH2 (合适催化剂)，能发生什么反应？
开始阶段
有什么特征？
N2 + H2 NH3
开始时c(N2) 、c(H2)大， c(NH3) = 0
，只有正反应，v(逆) = 0
—— 化学平衡状态的建立
化学反应限度
在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和3molH2 (合适催化剂)，能发生什么反应？
瞬间过后
有什么特征？
N2 + H2 NH3
瞬间后c(N2) 、c(H2 )变小 , c(NH3) ≠ 0
正逆反应都进行，v(逆) ≠0，v(正)> v(逆)
—— 化学平衡状态的建立
化学反应限度
在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和3molH2 (合适催化剂)，能发生什么反应？
一段时间内
有什么特征
v(正) = v(逆) ≠0
N2 + H2 NH3
c(N2) 、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度
达到一个特定值。
—— 化学平衡状态的建立
化学反应限度
小 结
反应物浓度增大
生成物浓度最小
反应物浓度逐渐减小
生成物浓度逐渐增大
反应体系中各组分
浓度不再改变
v(正)
v(逆)
v(正)逐渐
v(逆)逐渐
反应
开始
过程
中
平衡
时
物质浓度
反应过程
反应速率
最大
为零
减小
增大
v (正)＝v(逆)
—— 化学平衡状态的建立
化学反应限度
由于v(正) = v(逆) ≠0，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、
浓度都不会发生变化。
从外表上看，
反应好象“停止”。
—— 化学平衡状态的建立
化学反应限度
v(正)= v(逆)
(1) 0 ~ t1： v(正)>v(逆)
t1以后反应处于平衡状态
什么是化学平衡呢？
(2) t1以后： v(正)=v(逆)
t1
反应速率
v(正)
v(逆)
时间（t）
0
—— 化学平衡状态的定义
化学反应限度
在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各
组分的浓度保持不变的状态。
定 义
前提（适用范围）：可逆反应
内在本质：v(正) = v(逆) ≠ 0
外在标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变
化学反应最大“限度”
—— 化学平衡状态的定义
化学反应限度
针对同一物质而言
1. 下列关于化学反应限度的说法中正确的是（ ）
A. 一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的最大限度
B. 当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零
C. 平衡状态时，各物质的浓度保持相等
D. 化学反应的限度不可以通过改变条件而改变

化学平衡状态
逆：讨论的对象是可逆反应 (前提)
等：同一物质 v (正 ) = v (逆) ≠ 0 (实质）
动：化学平衡是一种动态平衡。化学反应达到平衡时，反应并没有停止。
定：在平衡混合物中，各组成成分的含量保持不变 (标志)
变：化学平衡状态是有条件的，当影响化学平衡的外界条件发生改变，
化学平衡就会被破坏，在新的条件下建立新的化学平衡。
特 征
—— 化学平衡状态的特征

2. 对于可逆反应M＋N Q 达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A. M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B. M、N全部变成了Q
C. 反应物和生成物的浓度都保持不变
D. 反应已经停止
判断化学平衡的方法
直 接
速率
v(正）=v(逆）
浓度不再改变
vA（耗）=vA(生）
等号一边一生一死，量与系数成正比
等号两边同生共死，量与系数成正比
各组分的浓度不再变化
各组分的 n / m / W（n）不再变化
—— 化学平衡状态的判断
化学反应限度
1、以3H2+N2 2NH3为列分析，判断下列情形是否达到平衡状态？
(1) 若有1molN2消耗，则有1molN2生成。
(2) 若有1molN2消耗，则有3molH2生成。
(3) 若有1molN2消耗，则有2molNH3生成。
(4) 若有1molN≡N键断裂，则有6molN﹣H键断裂。
(5) 若有1molN≡N键断裂，则有6molN﹣H键生成。
是
是
否
是
否
练 习
判断化学平衡的方法
间 接
压强不变
若m+n≠p+q
一定
若m+n=p+q
不一定
平均相对分子质量不变
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
一定
不一定
密度不变
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
不一定
不一定
颜色不变
一 定
以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例
—— 化学平衡状态的判断
化学反应限度
在一定温度下的恒容密闭容器中,能说明反应X2(g)+Y2(g) 2XY(g)已达到化学平衡的是( 　 )
A. 容器内的总压强不随时间变化
B. 容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化
C. XY气体的物质的量分数不变
D. X2和Y2的消耗速率相等

资料卡片
在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应（提高反应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率），抑制有害的化学反应（降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生），这就需要进行化学反应条件的控制。
假设你是一名工程师，你要提高
你工厂煤的燃烧效率，你认为应该
从哪些方面进行改进
目的
方法
应用
意义
注意事项
科学史话
高炉炼铁的主要反应是：2C(焦炭)＋O2(空气) =2CO(放出热量)，Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2。
炼制1吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有没利用的CO气体，开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟没有改变，这是什么原因呢？
在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
化学反应条件的控制
概 念
化学反应条件的控制
工业合成氨
合成氨的生产在温度较低时，压强越大，氨的产率较高。但温度低，反应速率小，通常选择在400-500℃下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂采用的压强通常为10-30MPa。
流程图
燃料的状态
空气用量
炉膛材料
烟道废气中热能的利用
为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？
化学反应条件的控制
化学反应条件的控制
1
燃烧条件
2
燃料充分燃烧的条件
2
燃料充分燃烧的意义
燃料与空气接触；
温度达到燃料的着火点。
要有足够的空气或氧气(助燃剂)
燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。
使有限的能量发挥最大的作用，节约能源；
降低污染程度。
化学反应条件的控制
总 结
促进
抑制
目的
方法
实例
有利的化学反应
有害的化学反应
改变化学反应的速率
改变可逆反应进行程度
提高能量转化率
提高热能利用率
改变反应
条件
1. 在体积不变的密闭容器中发生反应， 下列叙述表示该反应处于
化学平衡状态的是( )
A.N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
B.混合气体的密度不随时间变化
C.当有1 mol N≡N键断裂时，有6 mol N—H键断裂
D.单位时间内生成2a mol NH3，同时消耗a mol N2

1. 下列关于化学平衡状态的叙述错误的是（ ）
A. 化学平衡是所有可逆反应都存在的一种状态
B. 在给定条件下，达到平衡式可逆反应完成程度达到最大
C. 达到平衡时，正、逆反应速率均为零
D. 达到平衡时，但鹦鹉和生成物的浓度不再发生变化


3. 一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应 N2+3H2 2NH3。下列情况不能说明该反应
一定达到化学平衡的是（ ）
A.NH3的质量保持不变
B.H2的含量保持不变
C.正反应和你反应的速率相等
D.N2、H2和NH3的物质的量之比为1:3:2

4. 工业制取硫酸中的一步重要反应是SO2在400~500。C下的催化氧化:
这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应
在密闭容器中进行，下列说法错误的是 （ ）
A.使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率
B.在上述条件下，SO2不可能100%地转化为SO3
C.提高反应时的温度，可以实现SO2的完全转化
D.通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度
2SO2+O2 2SO3
催化剂
高温

5. 在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（ 　）
A.　A的生成速率与C分解的速率相等
B.　单位时间内生成nmolA，同时生3nmolB
C.　A、B、C的浓度不再变化
D.　A、B、C的分子数比为1:3:2
6.（双选)下列说法可以证明反应 N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是 ( )
A. 1个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键形成
B. 1个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键断裂
C. 1个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键断裂
D. 1个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键形成


化学平衡
概念
特征
逆
动
等
定
变
可逆反应
动态平衡
v正 = v逆 ≠0
外界条件一定，各组分的百分含量一定
外界条件改变，平衡被破坏，发生移动，
建立新平衡
化学反应的
快慢和限度
化学反应速率
快慢
限度
温度、压强、浓度…
调控影响

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