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第六章 化学反应和能量
第2课时 化学反应的限度
化学反应条件的控制
第2节 化学反应的速率和限度
在19世纪的英国，炼铁工业高速发展，但是化学家们发现炼铁高炉排出的废气含有大量的一氧化碳气体，刚开始他们认为是铁的氧化物和一氧化碳反应时间不够长，导致反应不完全，于是他们把高炉建得很高，以增加反应时间，后来发现高炉排出的一氧化碳气体并没有减少，为什么会出现这种现象？
Fe2O3+CO Fe+CO2
C+2O2=2CO2
CO2+C 2CO
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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。
特点
双同性
共存性
双向性
反应物 生成物
正反应方向
逆反应方向
在相同条件下，正、逆反应同时进行
反应物和生成物共同存在
注：在可逆反应的化学方程式中用“ ”代替“ ”。
可逆反应不能进行到底，存在一定的化学反应限度。
思维启迪
化学反应是按照化学方程式中的计量关系进行的
例如
2CO + O2 2CO2
点燃
2 1 2
2mol 1mol mol
2mol
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
2 1 2
2mol 1mol mol
小于 2mol
有些化学反应能进行地较彻底（非可逆反应），有些化学反应是不能进行彻底的（可逆反应）。
思考讨论
1、判断以下几个反应是否是可逆反应？为什么？
Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
放电
充电
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
2H2 + O2 2H2O
点燃
通电
可逆反应的正反应和逆反应在相同条件下进行
相同条件
X
X
什么叫化学平衡？
在一恒容的密闭容器中，通入 1mol N2 和 3mol H2 ，并加入适当催化剂发生反应，思考并回答下列问题：
1、刚开始反应有什么特点？
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
反应物 N2 和 H2 浓度最大，生成物 NH3 浓度为 0
可逆反应
∴ 只有正反应，没有逆反应，v正 最大，v逆 = 0
2、反应开始瞬间过后有什么特点？
反应物 N2 和 H2 浓度减小，生成物 NH3 浓度 ≠ 0
∴ 正反应和逆反应开始同时进行， v正 > v逆
3、反应开始后，一段时间内有什么特点？
反应物 N2 和 H2 浓度减小，生成物 NH3 浓度增大
∴ 随着浓度的变化， v正 逐渐减小，v逆 逐渐增大
4、用图像描述 v正 和 v逆 变化规律 ？
随着反应进行， v正 = v逆
正反应速率和逆反应速率相等时，
各反应物的浓度和各生成物的浓度都不再发生改变
t0
化学平衡
在可逆反应中，当 v正 = v逆 时， c反应 和 c生成 不再改变，达到一种表面静止的状态，称之为 化学平衡状态，简称化学平衡。
平衡状态
反应没有停止，即： v正 = v逆 ≠ 0
动态平衡
对化学反应限度的理解：
化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能进行的最大程度，
即反应进行的限度。
①化学反应限度决定了反应物在一定条件下的最大转换率。
②同一可逆反应，不同条件下，化学反应限度不同，即改变反应条件在一定程度改变一个化学反应的限度
化学平衡状态的特征
(1) 逆：研究对象是可逆反应
(2) 等：同一物质 v正 = v逆 ≠ 0
(3) 动：一种动态平衡；化学反应达到平衡时，反应并没有停止。
(4) 定：在平衡混合物中，各组分的含量保持不变
(5) 变：当外界条件发生改变，原来的化学平衡就会被破坏，
并在新的条件下建立新的化学平衡。
化学平衡的本质
化学平衡的标志
逆、等、动、定、变
化学平衡状态的判断
直接依据——根据速率关系
不同物质：速率之比=化学计量数之比，但必须是不同方向的速率如
aA+bB cC+dD
同一物质：生成速率=消耗速率，即v正(A)=v逆(A)
=
相同时间内，生成 2mol SO3 同时消耗 1mol O2
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
相同时间内，生成 2mol SO2 同时消耗 1mol O2
相同时间内，生成 2mol SO2 同时消耗 2mol SO2
X
由化学平衡标志——各组分的含量保持不变
各组分浓度 c 不再改变
各组分物质的量 n 不再改变
各组分质量 m 不再改变
各组分百分含量不再改变，如质量分数 w 、体积分数
是各组分，不是总组分
分析该变量是“恒量”还是“变量”
恒量：随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡的依据
变量：随反应的进行而改变
当其”不变”，则为平衡状态
变量不变
总组分？
总质量、总压强、
混合气体密度、
混合气体相对分子质量
1、某密闭容器中有反应 2NO2 2NO＋O2 ，达到平衡的是
A、单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO2
B、单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO
C、c (NO2) : c (NO) : c (O2) = 2 : 2 : 1
D、混合气体的颜色不再改变
E、混合气体的密度不再改变
F、混合气体的平均相对分子质量不再改变
H、混合气体各组分的体积分数不再改变
√
√
√
√
一定温度下，在某容器中进行如下可逆反应，当混合气体中的平均相对分子质量不再改变时，能说明达到平衡状态的是（ ）
①.恒容时发生反应：A(g)+B(g) 3C(g)
②.恒压时发生反应：A(g)+B(g) 2C(g)
③.恒容时发生反应：A(g)+2B(g) 2C(g)+D(g)
④.恒压时发生反应：A(g)+2B(g) 3C(g)+D(s)
A.②③ B.①④ C.①③ D.②④
B
下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是（ ）
A.H2(g)+Br2(g) 2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B.2NO(g) N2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C.CaCO3(s) CO2(g)+CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D.3H2+N2(g) 2NH3(g)反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3:1
D
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化学反应条件的控制
目的：促进有利的化学反应；抑制有害的化学反应。
方法：改变化学反应速率
例如：工业合成氨
在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
反应速率太慢
对设备要求高，生产成本高
考虑控制反应条件的成本和实际可能性
为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？
措施：燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积；
燃料充分燃烧，要有适量的空气或氧气；
充分利用燃料燃烧释放的热量，提高热能利用率。
我们可以从以下几个方面考虑：比如燃料的状态、空气用量、
炉膛材料、烟道废气中热能的利用
意义：提高能源利用率，节约能源，降低污染程度。
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
A
课堂练习
C
课堂练习
2、在恒容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
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
3、化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是( )
A、能够节约原料和能源 B、能够提高产品的产量
C、能够提高经济效益 D、能够提高化学反应速率
D
4、下列措施可以提高燃料燃烧效率的是__________________(填序号)。
① 提高燃料的着火点 ②降低燃料的着火点
③ 将固体燃料粉碎　 ④ 将液体燃料雾化处理
⑤ 将煤进行气化处理　 ⑥ 通入适当过量的空气
③④⑤⑥
课堂练习

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