资源简介

(共38张PPT)
第六章　　 化学反应与能量
第二节　　化学反应的速率与限度
第2课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制
[学习目标]
1.了解可逆反应及其特点。
2.理解化学平衡状态的特征及标志，知道改变条件化学平衡会发生
改变(重点)。
3.了解控制反应条件在生产、生活和科学研究中的作用。
问题引入
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，预测现象，观看实验视频，分析原因？
结论：说明某些化学反应不能进行到底，存在一定的限度。
2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2
==
过量
预测：加入KSCN溶液，不变红。
加入KSCN溶液后，溶液变红色
I－过量，
Fe3＋仍没完全反应

一、化学反应的限度
1.可逆反应
(1)定义
同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。
书写时，不用“===”，用“ ”。
N2+3H2 2NH3
高温高压
催化剂
高温
2SO2+O2 2SO3
催化剂
(2)特征
双向
双同
共存
反应物、生成物共存，任一反应物转化率小于100%
思考1
(1)以下几个反应是否是可逆反应？
√
√
×
×
(2)14CO2＋C 2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有 。
14CO2、14C、14CO
一、化学反应的限度
2.化学平衡状态的建立
(1)化学平衡状态的建立过程
一定条件下向反应容器中加入SO2和O2：
Δ
2SO2+O2 2SO3
反应开始时，c(反应物)和c(生成物) 哪个大？随着反应进行，浓度又如何变化？
反应刚开始时， υ正 与υ逆 哪个大？随着反应的进行， υ正 与υ逆怎样变化？
反应会进行到什么时候“停止”？是真的停止了吗？
此时，反应物和生成物浓度如何变化？
一、化学反应的限度
浓度 速率变化 v正、v逆关系
开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆
生成物浓度为0 v逆为0 过程中 反应物浓度减小 v正减小 v正＞v逆
生成物浓度增大 v逆增大 平衡 反应物浓度不变 v正不变 v正＝v逆
生成物浓度不变 v逆不变 2.化学平衡状态的建立
(1)化学平衡状态的建立过程
Δ
2SO2+O2 2SO3
一、化学反应的限度
2.化学平衡状态的建立
(2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立
开始时：
v(正) 最大，
过程中：
v(正) 逐渐减小
一段时间后：
各微粒浓度不再发生变化
v(逆)为零
v(逆) 从零逐渐增大
v(正)＝v(逆)
υ
t
υ正
υ逆
υ逆
υ正
=
t1
反应达到最大限度
一、化学反应的限度
3.化学平衡状态
概念：
如果外界条件不变，当可逆反应进行到一定程度时，v(正)＝v(逆) ，c(反应物)和c(生成物)都不再改变，达到一种表面静止的状态，简称化学平衡。
适用对象：
实质：
外在标志：
反应混合物中各组分的浓度保持不变
v(正)＝v(逆) ≠ 0
可逆反应
正确理解：
一、化学反应的限度
3.化学平衡状态
(2)化学平衡状态的特征
等：平衡时 v(正) = v(逆)。
定：混合体系中各组分的浓度保持一定，各组分的含量保持不变。
变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。
动：化学平衡是一个动态平衡， v(正) = v(逆) ≠0。
逆：建立化学平衡的反应是可逆反应。
一、化学反应的限度
下列哪些情况能说明正反应速率和逆反应速率相等，反应达到了平衡状态。
①生成2 mol NH3的同时消耗1 mol N2
②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2
③2v正(H2)＝3v正(NH3)
④1个N≡N断裂的同时，有6个N—H断裂
⑤H2的百分含量保持不变
⑥NH3的体积分数保持不变
思考2
一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。
④⑤⑥
一、化学反应的限度
4.化学反应的限度
(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，
即该反应进行的限度。
(2)对化学反应限度的理解
①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下转化为生成物的最大转化率。
②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变反应条件可以
在一定程度上改变一个化学反应的限度。
一、化学反应的限度
应用体验
1.判断正误
(1)1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3(　　)
(2)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(　　)
(3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等(　　)
(4)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(　　)
(5)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(　　)
×
√
×
×
×
一、化学反应的限度
应用体验
2.在一定温度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。
A.只有氧气 B.只有三氧化硫
C.只有氧气、三氧化硫 D.氧气、二氧化硫、三氧化硫
D
一、化学反应的限度
应用体验
(2)一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明达到化学平衡状态的是_________(填序号)。
①v正(SO2)＝2v逆(O2)　②v(SO2)＝v(SO3)　③单位时间内消耗a mol SO2的同时生成a mol SO3　④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2　⑤混合气体的总的物质的量不再改变　⑥混合气体的压强不再改变　⑦混合气体的密度不再改变　⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变
①⑤⑥⑧
2.在一定温度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。
一、化学反应的限度
化学平衡状态的判断依据
归纳总结
一、化学反应的限度
变量不变
正、逆相等
速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等
如果一个物理量随着反应的进行而改变，当其不变时为平衡状态；随着反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据
二、化学反应条件的控制
在化工生产中，利用化学反应时，要使反应（包括有利的和有害的）符合或接近人们的期望，你认为可供考虑的探索条件有哪些？
1.化学反应条件控制的目的
(1)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。
(2)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。
2.化工生产中反应条件的调控
(1)考虑因素：
(2)实例——合成氨生产条件的选择
N2+3H2 2NH3
高温高压
催化剂
控制反应条件的成本
实际可能性
温度低，反应速率小，氨的产率高；
压强大，反应速率大，氨的产率高，
生产成本高；
催化剂能很大程度提高反应速率。
温度400~500 ℃；
压强10 MPa~30 Mpa；
使用催化剂
综合考虑
二、化学反应条件的控制
思考
(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉且通入适当过量空气的目的是什么？
粉碎成煤粉目的是增大其与空气中O2的接触面积，提高反应速率，使煤粉燃烧更充分；通入适当过量的空气，可以使煤粉充分燃烧，生成CO2放出能量，若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量少，且造成污染。
为实现“碳达峰”“碳中和”的目标，提高燃料的燃烧效率与热量的利用率也是重要措施之一。试回答下列问题。
(2)煤燃烧时，选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是什么？
减少热量损失，提高煤燃烧的效率。
(3)煤燃烧后的废气中的热量，采取什么措施可充分利用？
可将燃烧后的废气通过热循环装置，供其他方面使用。
二、化学反应条件的控制
应用体验
1.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是
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　
⑤将煤气化处理　 ⑥通入适当过量的空气
A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④
√
二、化学反应条件的控制
燃料的着火点不可改变
且与燃烧效率无关
应用体验
2.下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是____________(填序号)。
(1)步骤①中“净化”可以防止杂质与催化剂作用，降低其活性
(2)步骤②中“加压”可以加快反应速率
(3)步骤②采用的压强是2×107 Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大
(4)步骤③选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件
(5)目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右
(6)步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本
(1)(2)(4)(6)
二、化学反应条件的控制
随堂检测
1.化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是
A.利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠
B.为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火
C.为加快KClO3的分解速率而加入MnO2
D.降温加快H2O2的分解速率
√
MnO2作为催化剂
降温会减慢H2O2的分解速率
随堂检测
2.在某容器中发生反应：H2S(g)＋CO2(g) COS(g)＋H2O(g)，下列情况能判断反应一定达到平衡状态的是
A.容器内混合气体摩尔质量不再改变
B.容器内的压强不再改变
C.容器内各气体浓度相等时
D.断开2 mol H—S的同时断裂2 mol H—O
√
容器内混合气体的质量不变，反应前后气体的物质的量不变，摩尔质量不变，所以变无法判断
反应前后气体物质的量不变，pV＝nRT，恒温恒容容器中，容器内的压强不变，所以无法判断
是反应的某一时刻，无法判断
说明v正＝v逆
随堂检测
3.已知在2 L的密闭容器中进行如下可逆反应，各物质的有关数据如下：
　　　　　　　　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
请回答下列问题：
(1)该可逆反应的化学方程式可表示为___________________。
(2)用物质B来表示0～2 s的平均反应速率为_______________。
0.1 mol·L－1·s－1
(3)从反应开始到2 s末，A的转化率为______。
40%
随堂检测
(4)下列事实能够说明上述反应在该条件下已经达到化学平衡状态的是______(填字母)。
A.vB(消耗)＝vC(生成)
B.容器内气体的总压强保持不变
C.容器内气体的密度不变
D.容器内气体C的物质的量分数保持不变
BD
正、逆反应速率不相等
容器内气体的密度始终不变
本节内容结束
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，观察现象，说明什么问题？
思考1
提示　加入KSCN溶液后，溶液变为红色，说明溶液中仍然存在Fe3＋；在I－过量的情况下，Fe3＋仍然没完全反应，说明某些化学反应不能进行到底，存在一定的限度。
目标一 答案
1.可逆反应
(1)定义
在同一条件下， 和 均能进行的化学反应。书写可逆反应的化学方程式时，不用“ ”，用“ ”。
目标一 答案
正反应方向
逆反应方向
===
(2)特征
同一条件
同时
小于
目标一 答案
(1)以下几个反应是否是可逆反应？
思考2
√
√
×
×
目标一 答案
(2)14CO2＋C 2CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有
。
14CO2、14C、14CO
目标一 答案
2.化学平衡状态的建立
(1)化学平衡状态的建立过程
在一定条件下向反应容器中加入SO2和O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
浓度 速率变化 v正、v逆关系
开始 反应物浓度_____ v正_____ v正___v逆
生成物浓度____ v逆____ 过程中 反应物浓度_____ v正_____ v正___v逆
生成物浓度_____ v逆_____ 最大
为0
减小
增大
最大
为0
减小
增大
＞
＞
目标一 答案
平衡 反应物浓度_____ v正_____ v正___v逆
生成物浓度_____ v逆_____
目标一 答案
不变
不变
不变
不变
＝
(2)用速率变化图像表示化学平衡状态的建立
目标一 答案
3.化学平衡状态
(1)化学平衡状态的概念
如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当 反应进行到一定程度时， 与 相等，反应物的浓度与生成物的浓度都 ，达到一种表面静止的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。
目标一 答案
可逆
正反应速率
逆反应速率
不再改变
(2)化学平衡状态的特征
可逆反应
相等
不再改变
目标一 答案
一定条件下的密闭容器中，发生可逆反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。下列哪些情况能说明正反应速率和逆反应速率相等，反应达到了平衡状态。
①生成2 mol NH3的同时消耗1 mol N2
②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2
③2v正(H2)＝3v正(NH3)
④1个N≡N断裂的同时，有6个N—H断裂
⑤H2的百分含量保持不变
⑥NH3的体积分数保持不变
思考3
提示　④⑤⑥
目标一 答案
4.化学反应的限度
(1)化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的 ，
即该反应进行的限度。
(2)对化学反应限度的理解
①化学反应的限度决定了反应物在一定条件下转化为生成物的最大 。
②同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的 。
目标一 答案
最大程度
转化率
限度

展开更多......

收起↑