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第二节 化学反应的速率与限度
第3课时 化学反应的限度
第六章 化学反应与能量
人教版必修2
化学反应的速率
化学反应速率的大小
影响化学反应速率的因素
1
2
3
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2
3
4
5
6
温度（T）
浓度（C）
压强（P）
催化剂（最高效）
接触面积（S）
其他（光、微波、磁场、电场等）
定性描述:反应现象（ ）
图像表述:
定量表述:
图像的斜率
化学反应的快慢
高炉炼铁尾气之谜
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2
3
高炉尾气中总是存在一定量的CO气体。这是为什么呢？炼铁工程师们一直在寻找答案。他们尝试过增加高炉的高度、改变温度等方法，但都没有解决这个问题。
化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。
化学反应的限度
任务一：初识化学反应的限度
Fe 3+ + I- → Fe 2+ + I2
【实验】取2mL 0.1mol·L-1KI溶液，滴加0.1mol·L-1 FeCl3溶液5~6滴。再加入几滴KSCN溶液，你认为能观察到什么现象？为什么？
Fe3+遇KSCN溶液即呈现血红色。
淀粉遇I2即呈现蓝色。
预测实验现象 观察到的实验现象 结论
溶液不变红
溶液变红
即使KI过量， FeCl3也不可能完全转化为FeCl2，上述反应不能进行完全，存在一定的限度。
即反应2Fe3++2I- 2Fe2++I2存在一定的限度，为可逆反应。
④可逆性：物质转化互逆；能量转化互逆。
③有限性：可逆反应不能进行到底,因此存在化学反应限度（程度）。
②共存性：反应不能进行到底，反应物不能完全转化为生成物，即反 应物、生成物共同存在。
①双向性：同时、同条件；同向速率与方程式系数成比例。
可逆反应
1．概念：
2．特点：
在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。
H2 + I2 2HI
正反应
逆反应
3．表达：
可逆符号
判断下列反应是否为可逆反应？
穷举目前你知道的可逆反应：
可逆反应
思考1：中间水池的水位与什么因素有关？
任务二：探究可逆反应的限度
v(进) > v(出)
v(进) = v(出)
v(进) < v(出)
进出水速率
升 高
不 变
降 低
水 位
思考2：已知可逆反应 ，若向容器中充入18O2 气体，反应进行 一段时间后，18O可能存在哪些物质中？
2SO2+O2 2SO3
催化剂
高温
化学反应的限度
化学反应的限度
【实验】通过气体传感器测量500℃和101KPa的条件下，将一定量的SO2和18O2充入含有催化剂的密闭容器中，一段时间后抽取气体，利用同位素追踪法检测18O的存在。
资料卡
科学家将SO2与18O2以一定的比例混合通入密闭容器中，一段时间后抽取气体，利用同位素追踪法检测18O。
反应时间/s 0 10 20 30 40 50 60 70 100 ......
C（SO2）mol/L 10 7 5 3.5 2 1 1 1 1 ......
C（O2）mol/L 5 3.5 2.5 1.75 1 0.5 0.5 0.5 0.5 ......
C（SO3）mol/L 0 3 5 6.5 8 9 9 9 9 ......
【实验】通过气体传感器测量500℃和101KPa的条件下，将一定量的SO2和18O2充入含有催化剂的密闭容器中，测得各组分的浓度随时间的变化情况如表：
画一画：请根据表1数据，画出SO2与O2的浓度-时间(c-t)图像。
化学反应的限度
反应过程
物质浓度
反应速率
过程中
平衡时
反应开始
V 正 最大
V逆 为零
V 正 减小
V逆 增大
V 正=V逆
反应体系
各组分浓度不变
反应物浓度最大
生成物浓度最小
反应物浓度减小
生成物浓度增大
在一定条件下的可逆反应中，当反应物与生成物的浓度不再改变时的状态，称为化学平衡状态，即化学反应的限度 。
速率-时间
(v-t)图像
化学反应的限度
化学平衡状态
对化学平衡状态的理解:
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
定义: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， 反应物和生成物的浓度保持不变，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。
注意：此时反应并未停止，只是表观上各成分浓度保持稳定。
1
2
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，各组成成分的含量保持不变
(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。
温度，浓度、压强改变可能使平衡移动、加催化剂不能改变平衡
3
化学平衡状态
任务三：探究化学平衡的移动
【实验】二氧化氮（NO2）与四氧化二氮（N2O4）相互转化的平衡体系。
2NO2(g) N2O4(g) 放热
(红棕色) (无色)
平衡向逆反应方向移动
c(NO2)增大
混合气体颜色加深
热水中
冰水中
c(NO2)减小
混合气体颜色变浅
平衡向正反应方向移动
化学平衡状态
升高温度，平衡向吸热反应的方向移动
降低温度，平衡向放热反应的方向移动
化学平衡状态的判断
“表现”
“本质”
判断可逆反应是否达到平衡的直接标志。
等
定
ν (正) = ν (逆)
各组分的浓度保持不变
（不是相等，也不是成一定的比值）
任务四：化学平衡的判断
（1）直接标志
标志一 ：v正 = v逆 ≠ 0
必须是不同方向的速率
同种物质：正逆速率相等，v (A)正＝v (A)逆
不同物质：正逆速率成比例， v (A)正：v (B)逆＝a：b
化学平衡状态的判断
【例1】一定条件下，对于可逆反应N2＋3H2 2NH3，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：下列能表示反应达到化学平衡状态的是（ ）
（1）v正（N2）=v逆（N2）
（2）2v正（N2）=v逆（NH3）
（3）单位时间内，有1mol N2消耗，同时有1mol N2生成
（4）单位时间内，有3mol H2消耗，同时有2mol NH3生成
（5）单位时间内，有1mol N2消耗，同时有3mol H2消耗
（6）1mol N三N 键断裂的同时有2mol N-H 键断裂
（7）当有3个H—H键断裂，同时有2个N—H键断裂
化学平衡状态的判断
(1)、(2)、(3)
标志二 ：各组分的浓度保持不变
①各组分的 物质的量 或 物质的量分数 保持不变
②各气体的 体积 或 体积分数 保持不变
③各组分的 质量 或 质量分数 保持不变
④含有有色物质的反应体系颜色保持恒定
化学平衡状态的判断
【例2】一定条件下的密闭容器中,发生可逆反应
CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)。
下列情况不能说明该反应一定达到化学平衡的是(　 　)
A、H2的质量保持不变
B、CH4的含量保持不变
C、正反应和逆反应的速率相等
D、CH4、CO2、CO和 H2 的物质的量之比为1∶1∶2∶2
化学平衡状态的判断
D
（2）间接标志
分析该量是“变量”还是“恒量”：
如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。
变量不变
体系的 P（总压强） 、V（总体积）、m（总质量）、ρ（密度）、
Mr（平均相对分子质量）等不再变化 判断是“定量”还是“变量”
化学平衡状态的判断
化学反应条件的控制
化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到或完成的最大程度，即该反应的限度。
② 同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即：改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。
① 化学反应的限度决定了反应物在一定条件下的最大转化率。
促进有利反应：提高反应物的转化率即原料的利用率，加快反应速率
抑制有害反应：减缓反应速率，减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生等
改变化学反应速率：改变温度、溶液的浓度、气体压强（或浓度）、固体表面积及使用催化剂等
改变可逆反应进行的程度：改变温度、溶液浓度、气体压强（或浓度）
1、控制化学反应条件的目的
2、控制化学反应条件的方法
化学反应条件的控制
(1)考虑因素：反应速率、平衡转化率、______和______________。
成本
实际可能性
温度低
有利：氨的产率较高
不利：反应速率小，生产成本高
压强大
有利：氨的产率较高
不利：对动力和生产设备的要求高
常用温度:400℃~500℃
常用压强:10～30Mpa
催化剂：仅增大反应速率，不影响反应限度。
(2)实例——合成氨生产条件的选择:
化学反应条件的控制
化学平衡
下
课
化学反应的限度
【实验】通过气体传感器测量500℃和101KPa的条件下，将一定量的SO2和18O2充入含有催化剂的密闭容器中，一段时间后抽取气体，利用同位素追踪法检测18O的存在。
资料卡
科学家将SO2与18O2以一定的比例混合通入密闭容器中，一段时间后抽取气体，利用同位素追踪法检测18O。
化学反应的限度
【实验】通过气体传感器测量500℃和101KPa的条件下，将一定量的SO2和18O2充入含有催化剂的密闭容器中，一段时间后抽取气体，利用同位素追踪法检测18O的存在。
资料卡
科学家将SO2与18O2以一定的比例混合通入密闭容器中，一段时间后抽取气体，利用同位素追踪法检测18O。
化学反应的限度
【实验】通过气体传感器测量500℃和101KPa的条件下，将一定量的SO2和18O2充入含有催化剂的密闭容器中，一段时间后抽取气体，利用同位素追踪法检测18O的存在。
资料卡
科学家将SO2与18O2以一定的比例混合通入密闭容器中，一段时间后抽取气体，利用同位素追踪法检测18O。
1
充入SO2
2
充入18O2
3
一段时间后
4
检测18O
下 课
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