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第二节 化学反应的速率与限度
课时2 化学反应的限度
化学必修第二册
第六章 化学反应与能量
【学习目标】
1.了解可逆反应
2.能够通过数据建立化学平衡
3.掌握化学平衡的特点及化学平衡状态的建立
【素养目标】
1.通过情景创设体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征，发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养；
2.通过数据分析与处理，分析化学平衡的建立过程，培养证据推理与模型认知的核心素养。
【教学重点与难点】
化学平衡过程的建立，掌握化学平衡的特征及化学平衡状态的判断。
化学反应的限度
教学目标
环节一：实验情境导入
已知2Fe3＋＋2I－ = 2Fe2＋＋I2，取2mL 0.01 mol/L KI溶液，向其中加入0.01 mol/L的FeCl3 1 mL充分反应，取上层清液加入KSCN溶液
化学反应的限度
思考：我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，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？
① 2H2 + O2 = 2H2O
已知：2mol 1mol
② 2SO2 + O2 2SO3
已知：2mol 1mol
2mol

<2mol

由上可知可逆反应进行得不完全，正、逆向反应同时同条件进行。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。
环节二：思考与讨论，知识的再认识
化学反应的限度
可逆反应：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。
同一条件下
表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“ ”。
环节二：思考与讨论，知识的再认识
化学反应的限度
2. 14CO2 + C CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子有 。
N2+3H2 2NH3
催化剂
高温高压
2SO2+O2 2SO3
催化剂
高温
Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2
放电
充电
2H2O
2H2↑+O2 ↑
电解
点燃
14CO2、14C、14CO
1. 以下几个反应是否是可逆反应？为什么？
学习评价：概念辨析
化学反应的限度
模型应用-基础练习
1. 500 ℃时，将2 mol N2和2.25 mol H2充入体积为10 L的恒容密闭容器中，反应达到平衡时，NH3的浓度不可能是(　　)
A.0.1 mol·L－1 B.0.12 mol·L－1 C.0.05 mol·L－1 D.0.16 mol·L－1
D
化学反应的限度
分析平衡建立过程：某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+ O2 2SO3
0 10 20 30 40 50 60 70
SO2 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1
O2 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05
SO3 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9
问题：1.结合浓度随时间的变化（画出相应的浓度-时间图），在此条件下进行到什么时候各物质的浓度的不再变化？
2.结合浓度与反应速率的关系，达到此状态时该反应是否停止了？分析其特点
△
催化剂
t (min)
C (mol/L)
环节三：数据分析，建立化学平衡
生成物
时间
浓度
O
·
·
反应物
化学反应的限度
分析平衡建立过程：某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+ O2 2SO3
0 10 20 30 40 50 60 70
SO2 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1
O2 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05
SO3 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9
△
催化剂
t (min)
C (mol/L)
c(SO2) 、c(O2)最大，→ v(正)最大,
c(SO3) =0 → v(逆)=0
开始时
反应速率
v(正)
v(逆)
时间（t）
0
环节三：数据分析，建立化学平衡
正逆反应都进行，v(逆) ≠0，v(正)> v(逆)
c(SO2) 、c(O2 )逐渐减小 ,v(正) 逐渐减小，
c(SO3)逐渐增大， v(逆)逐渐增大
反应过程中
c(SO2) 、c(O2)最大，→ v(正)最大,
c(SO3) =0 → v(逆)=0
反应开始时
反应速率
时间（t）
0
v(正)
v(逆)
v(正)=v(逆)
平衡状态
t1
反应结束时t1
动态平衡
环节三：数据分析，建立化学平衡
化学反应的限度
反应物浓度最大
生成物浓度为0
v正最大
v逆为0
反应
开始
反应过程
达到平衡
反应物浓度减小
生成物浓度增大
各物质的浓度
不再改变
v正逐渐减小
v逆逐渐增大
v正 = v逆≠0
生成物
时间
浓度
O
·
·
反应物
时间
速率
O
正反应
逆反应
环节三：数据分析，建立化学平衡
化学反应的限度
分析平衡建立过程：某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3
0 10 20 30 40 50 60 70
SO3 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1
O2 0 0.15 0.25 0.325 0.4 0.45 0.45 0.45
SO2 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9
△
催化剂
t (min)
C (mol/L)
反应速率
时间（t）
0
v(正)
v(逆)
平衡状态
t1
注意：平衡时各物质的量之比不一定等于系数比，只有反应过程中变化量之比等于计量系数比
环节三：数据分析，建立化学平衡
1. 定义：在一定条件下，可逆反应中，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应物的浓度和生成物的浓度都不在改变。达到了一种表面静止的状态，我们称之为“化学平衡状态”。
可逆反应
ν (正) = ν (逆)
逆
等
动
≠0
2. 特征
动态平衡
定
各组分的浓度保持不变
变
条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡
时间t
V正
V逆
V正=V逆
反应速率
达到平衡
0
t1
判断可逆反应是否达到平衡的直接标志。
化学平衡状态
化学平衡状态是可逆在一定条件所能达到的或完成的最大程度，及该反应进行的限度
化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率
(1)1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3(　　)
(2)在一定条件下，一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度(　　)
(3)化学反应在一定条件下建立平衡状态时，化学反应将会停止(　　)
(4)一定条件，可以通过延长化学反应的时间来改变反应物的最大转化率(　　)
(5)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等(　　)
(6)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等(　　)
学习评价-概念辨析
化学反应的限度
（1）直接标志：
①正反应速率等于逆反应速率
可为同一物质，也可为不同物质(其比值不一定为1)
②各组分的量不随时间改变而改变
浓度或含量
(物质的量分数、质量分数、体积分数)
环节四：结合实例，突破化学平衡的判断
化学反应的限度
直接依据：
① 由化学平衡本质 v正 = v逆 ，即 v生成 = v消耗 ，方向相反（要一正一逆）
相同t内，生成 2mol SO3 同时消耗 1mol O2
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
相同t内，生成 2mol SO2 同时消耗 2mol SO2
X
相同物质看正逆、不同物质成比例
N2+3H2 2NH3
1mol N≡N键断裂的同时，有6mol N－H键断裂
1mol N≡N键断裂的同时，有6mol N－H键形成
X
N2的消耗速率与N2的生成速率
N2的消耗速率与NH3的 速率之比等于———
H2的生成速率与NH3的 速率之比等于———
相等
消耗
1:2
3:2
生成
达到平衡的标志是:
v(H2)： v(N2) =3:1可否判断反应达平衡？
不可以！！！因为任何时刻速率比都等于系数比
一正一逆，速率之比等于化学计量数之比
环节四：结合实例，突破化学平衡的判断
【小结】对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前后（反应过程中）是否发生变化，若是,则可以作为依据；否则，不行。
（2）间接标志：
a.各物质的物质的量不随时间改变而改变
b.体系的压强不随时间改变而改变
c.气体的颜色不随时间改变而改变
d.气体的密度或平均相对分子质量不随时间改变而改变
变量不变
环节四：结合实例，突破化学平衡的判断
化学反应的限度
判断“定量”与“变量”
例: 在一定温度的恒容密闭容器内发生如下反应：
2A(g) +B(g) C(g) +D(g) 哪些条件表明反应达到化学平衡状态
①气体总质量不变 ②气体密度不变
③气体总物质的量不变 ④体系的压强不变
环节四：结合实例，突破化学平衡的判断
化学反应的限度
以3H2+N2 2NH3为列分析,判断下列情形是否达到平衡状态
1.3v(H2)正=2v(NH3)逆
2.单位时间内消耗2molNH3，同时生成3molH2
3.1个N≡N断裂，同时断裂 2 个N-H

2v(H2)正=3v(NH3)逆 ※乘以对方的系数
←
←

→
←
6

4.c(N2)=c(H2)=c(NH3)
5.△c(N2):△c(H2):△c(NH3)=1:3:2
6.NH3转化率达到最大
7.c(N2):c(NH3)不变




任意时刻：Δc之比=计量数之比
8.恒温恒容，总压强一定
9.恒温恒容，混合气体的平均相对分子质量一定
10.恒温恒容，密度一定



学习评价-模型应用
化学反应的限度
炼铁高炉尾气之谜
开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分造成的，于是设法增加高炉的高度。然而，令人吃惊的是，高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟然没有改变。
高炉炼铁原理：
炼制1 t 生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需用量，从高炉炉顶出来的气体中总是含有未利用的CO气体。
C+O2 CO2
点燃
C+CO2 2CO
高温
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
高温
环节五：知识的迁移与应用
化学反应的限度
归纳总结，知识的再提升
(1)速率:
ν正= ν逆
①同一物质: ν生成(A) = ν消耗(A）)
直接标志
(2) 各组分的浓度保持不变
间接标志
——各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。
②不同物质v正(A):v逆(B)=化学计量数之比
——压强、物质的量、混合气体的r 、体系的密度等
（根据具体情况分析）
判断标志
定义
特征
逆、动、等、定、变
化学平衡状态
可逆反应
化学反应的限度
化学平衡状态的建立过程
在同一条件下，既能向正反应方向，又能向逆反应方向进行的反应。
指在一定条件下的可逆反应里，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。
化学反应的限度

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