2020_2021學年新教材高中化學專題6化學反應與能量變化1.3化學反應的限度化學平衡狀態(tài)課件蘇教版必修2

1、第3課時化學反應的限度化學平衡狀態(tài),一、化學反應的限度 1.化學反應的限度 (1)新制氯水中存在_的分子，存在_和少量OH-的離 子。說明氯氣與水的反應不能進行到底。 (2)醋酸是一種_酸，在0.1 molL-1醋酸的水溶液中，大約只有1%的醋酸分子 電離，絕大多數(shù)仍以醋酸分子的形式存在。,必備知識自主學習,Cl2、H2O、HClO,H+、Cl-、ClO-,弱,(3)Fe3+具有強氧化性，能將I-氧化成I2，F(xiàn)eCl3溶液與KI溶液反應的離子方程式 是_。過量I-能否將Fe3+還原完全？,2Fe3+2I-=2Fe2+I2,褐,無,紫,紅,2Fe3+2I-=2Fe2+I2,Fe3+,在氯氣與水、

2、FeCl3溶液與KI溶液的反應中，都沒有完全進行到底，說明這些反應有一定的限度。,2.可逆反應 (1)概念：在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應。 (2)特點：,(3)表示：書寫可逆反應的化學方程式時不用“=”而用“ ”。如Cl2 和H2O反應的化學方程式為_。醋酸的電離方程式表示為 CH3COOH CH3COO-+H+。,Cl2+H2O HCl+HClO,【自主探索】 1.判斷下列說法是否正確。(正確的打“”，錯誤的打“”) (1)CO2+H2O H2CO3與H2CO3 CO2+H2O互為可逆反應。() 提示：。二者是同時發(fā)生的。 (2)可逆反應中一種反應物過量時，另一反應物

3、可完全轉化。() 提示：?？赡娣磻荒苓M行到底。 (3)2H2+O2 2H2O和2H2O 2H2+O2互為可逆反應。() 提示：。兩個反應的條件不同。,2.(情境思考)高爐煉鐵的反應Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2，但從高爐爐頂出來的氣 體中含有沒有利用的CO氣體。開始，煉鐵工程師們認為是CO與鐵礦石接觸不充分 之故，于是設法增加高爐的高度。然而，令人吃驚的是，高爐增高后，高爐尾氣 中的CO的比例竟然沒有改變。你知道為什么嗎？ 提示：在高爐中Fe2O3和CO反應是可逆反應，故CO不能全部轉化為CO2。,二、化學平衡狀態(tài) 1.化學平衡的建立(以2Fe3+2I-=2Fe2+I2為例),(1)反

4、應開始時：v(正)最 _，v(逆)為 _。 (2)反應過程中：反應物濃度逐漸減小v(正)逐漸_，生成物濃度逐漸增 大v(逆)從_開始逐漸_。 (3)反應達到平衡時：v(正)_v(逆)，反應物和生成物的濃度_。 2.化學平衡狀態(tài)的概念 一定條件下的可逆反應進行到一定程度時，當正、逆反應速率_，反應物和 生成物的濃度_的狀態(tài)，稱為化學平衡狀態(tài)。,大,零,減小,零,增大,=,保持不變,相等,不再發(fā)生變化,【自主探索】 1.判斷下列說法是否正確。(正確的打“”，錯誤的打“”) (1)一個可逆反應達到的平衡狀態(tài)就是該反應在此條件下所能達到的最大限度。() 提示：。平衡狀態(tài)時正、逆反應的速率相等，反應達到

5、最大限度。 (2)化學反應達到平衡狀態(tài)時，該反應停止了。() 提示：。可逆反應是動態(tài)平衡。 (3)化學反應的限度可以通過外界條件而改變。() 提示：。條件改變，平衡狀態(tài)被破壞，限度改變。,2.可以通過控制反應條件，使2 mol SO2與1 mol O2完全反應生成2 mol SO3嗎？ 提示：不可以。2SO2+O 2SO3是可逆反應，無論怎樣控制條件，2 mol SO2 與1 mol O2反應不會生成2 mol SO3。,關鍵能力合作學習,知識點一可逆反應 1.可逆反應的“二同”：可逆反應中，正、逆兩個反應是在“同一條件”下“同時”進行的。 2.可逆反應的“一不完全”：反應物不能“完全”轉化為

6、生成物。,【合作探究】 1.(教材二次開發(fā))反應2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)達到平衡后，再向反應容器 中充入含氧的同位素 的氧氣，經(jīng)過一段時間后 原子存在于哪些物質中？ 提示：O2、SO2和SO3。,2.(思維升華)在一密閉容器中進行反應：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，已知反應 過程中某一時刻SO2、O2和SO3濃度分別為0.2 molL-1、0.1 molL-1、0.2 mol L-1。當反應達到平衡時，下列各物質存在的數(shù)據(jù)是否正確？ SO2為0.4 molL-1、O2為0.2 molL-1 SO2為0.25 molL-1 SO3為0.4 molL-1 SO2、S

7、O3均為0.15 molL-1,提示：、錯誤；正確。假設SO2、O2完全轉化為SO3，則c(SO2)=c(O2) =0，c(SO3)=0.4 molL-1；假設SO3完全轉化為SO2和O2，則c(SO2)=0.4 mol L-1，c(O2)=0.2 molL-1，c(SO3)=0，而可逆反應的特點是反應不能進行到底，、錯誤，正確；又因為反應物SO2和生成物SO3不可能同時減小，錯誤。,【方法導引】 極值轉化法 (1)方法：先假設反應物100%轉化為生成物，求出c(反應物)的最小值和c(生成物)的最大值；再假設生成物100%轉化為反應物，求出c(反應物)的最大值和c(生成物)的最小值，最后討論分

8、析。 (2)依據(jù)：可逆反應中反應物的轉化率小于100%。,【典例示范】 【典例】(2020溫州高二檢測)模型法是化學中把微觀問題宏觀化的最常見方 法，對于2HBr(g) H2(g)+Br2(g)反應。下列四個圖中可以表示該反應在一定 條件下為可逆反應的是(),【解析】選C。HBr、H2和Br2都是雙原子分子，反應物和生成物共存，說明體系中應含有3種雙原子分子。一種雙原子分子和2種單原子分子，A錯誤；2種雙原子分子，B錯誤；3種雙原子分子，C正確；2種雙原子分子和2種單原子分子，D錯誤。,【素養(yǎng)訓練】 (2020南京高二檢測)通常把在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應 稱為“可逆

9、反應”。下列反應屬于可逆反應的是() A.4Na+O2=2Na2O B.NaOH+HCl=NaCl+H2O C.N2+3H2 2NH3 D.SO2+2H2S=2H2O+3S 【解析】選C。4Na+O2=2Na2O是能自行發(fā)生的氧化還原反應，非可逆反應，A不選；NaOH+HCl=NaCl+H2O是酸堿中和反應非可逆，B不選；合成氨氣是可逆反應，故C選；SO2+2H2S=2H2O+3S是能自行發(fā)生的氧化還原反應，非可逆反應，D不選。,知識點二化學平衡狀態(tài) 1.化學平衡狀態(tài)的特征“五字口訣”,2.化學平衡狀態(tài)的判斷： (1)等：v(正)=v(逆) 對同一物質來說，該物質的消耗速率和生成速率相等，就意

10、味可逆反應的v(正)=v(逆)，反應達到平衡。 對于兩種不同的物質，兩物質的v(正)、v(逆)之比等于兩物質的化學計量數(shù)之比時，反應達到平衡。,(2)定：“定”是指反應體系中_的濃度、物質的量、氣體的體積、各物質的分 子數(shù)、反應物的轉化率和反應_不再變化時，反應達到平衡狀態(tài)。 (3)特殊標志 反應體系中總壓強不隨時間變化(適用于反應前后氣體體積不等的反應)。 混合氣體的密度不隨時間變化(適用于等容條件下有固、液體參與或生成的反應)。 對于反應混合物中存在有顏色的物質的可逆反應，若體系顏色不再變化，則反應達 到平衡狀態(tài)。,各組分,體系的溫度,【合作探究】 1.(思維升華)如何理解“正逆反應速率相

11、等即達到平衡狀態(tài)”？ 提示：是指同一物質的生成速率和消耗速率相等。 2.對于反應A(s) 2B(g)+C(g)，若密閉容器中氣體B的體積分數(shù)不變，能否 說明該反應達到平衡狀態(tài)？ 提示：否。在A的分解反應中，因反應物是固體，無論反應是否達到平衡，B的 體積分數(shù)始終為 ，所以密閉容器中B的體積分數(shù)不變，不能說明達到平衡狀態(tài)。,【典例示范】 【典例】一定溫度下，在恒容密閉容器中進行的可逆反應：2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)。判斷下列描述中反應處于平衡狀態(tài)的是_。 單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO2 單位時間內生成n mol O2的同時生成2n mol NO 用NO

12、2、NO、O2的物質的量濃度變化表示的反應速率的比為221的狀態(tài) 混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài) 密閉容器中壓強不再改變的狀態(tài) 混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態(tài),【解題指南】解答本題要明確以下兩點： (1)遇到壓強時，分析反應前后氣體的總物質的量是否變化。 (2)混合氣體的平均相對分子質量判斷平衡狀態(tài)時，按公式 進行分析。,【解析】中單位時間內生成n mol O2的同時，必消耗2n mol的NO2，能；中描述的都是正反應方向的速率；中無論反應是否達到平衡狀態(tài)，同向的速率之比一定為化學方程式的相應物質的化學計量數(shù)比；中混合氣體的顏色不變，即c(NO2)保持不變，說明反應處于平衡狀態(tài)；因該反

13、應是一個反應前后氣體物質的量不等的反應，容器的體積固定，故氣體的壓強不變，氣體的平均相對分子質量不變，均能說明反應處于平衡狀態(tài)。 答案：,【母題追問】(1)該反應的密閉容器中密度不再改變，能否說明反應達到平衡？ 提示：否。在定容的容器中，可以根據(jù)= 來判斷。 (2)當c(NO2)=c(NO)時，該反應是否達到平衡狀態(tài)？ 提示：否。因為c(NO2)=c(NO)時，并不能說明NO2或NO的濃度保持不變。故無法 判斷反應是否達到平衡狀態(tài)。,【規(guī)律方法】 平衡狀態(tài)判斷兩方法：正逆相等、變量不變 (1)“正逆相等”：反應速率必須一個是正反應的速率，另一個是逆反應的速率，且經(jīng)過換算后同一種物質的消耗速率和

14、生成速率相等。 (2)“變量不變”：如果一個量是隨反應進行而改變的，當該量不變時為平衡狀態(tài)；一個隨反應的進行保持不變的量，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。,【素養(yǎng)訓練】 一氧化氮(NO)是第一個被發(fā)現(xiàn)的參與體內信號傳導的氣體信號分子，在神經(jīng) 系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等都發(fā)揮著重要作用。NO2和SO2在催化劑的作用 下，可以生成NO。一定條件下，將NO2與SO2在密閉容器中發(fā)生NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)，下列不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是() A.體系溫度不發(fā)生變化 B.混合氣體顏色保持不變 C.SO3的體積分數(shù)保持不變 D.容器中氣體的平均相對分子質量不隨時間而變化,【解

15、析】選D。反應NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)，當體系溫度不變時，標志 反應達到平衡，A能說明反應平衡；混合氣體顏色保持不變時，說明NO2的濃度 不再發(fā)生變化，B標志反應平衡；該反應的前后都有氣體參加反應，當SO3的體 積分數(shù)保持不變時，說明SO3的濃度不變，C標志反應達到平衡狀態(tài)；根據(jù) 分析，該反應的各物質全是氣體，則氣體的總質量不變，且反應前后 氣體的總物質的量不變，則容器中氣體的平均相對分子質量永不變，D不標志平 衡。,逆,動,定,變,等,速度標志,濃度標志,其他標志,化學平衡狀態(tài),研究對象為可逆反應,建立,動態(tài)平衡，反應仍在進行,各組分的n、c、不變,v(正)v(逆

16、)0,條件改變，平衡改變。,有正有逆，正逆相等。,各組分的n、c、不變,變量不變,特征,標志,【課堂小結】,三言兩語話重點 (1)可逆反應：“二同”“一不完全”。 (2)化學平衡狀態(tài)的判斷 直接標志：“等”“定”。 間接標志：物質的量、顏色、壓強、密度等。,課堂檢測素養(yǎng)達標,1.下列反應體系中，不屬于可逆反應的是() A.Cl2溶解于水 B.氨氣溶解于水 C.工業(yè)合成氨 D.Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3和2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2O,【解析】選D。A項Cl2溶于水存在反應：Cl2+H2O HCl+HClO；B項NH3溶于水存 在反應：NH3+H2O NH3H2O

17、；C項N2+3H2 2NH3；D項兩反應的條件不同， 不是可逆反應。,2.假設某化學反應的反應過程如圖所示，觀察分析，符合圖中變化的化學反應為() A.A2+3B2 2AB3B.2AB2+B2 2AB3 C.2A2B+5B2=4AB3D.2AB2+B2=2AB3,【解析】選B。由圖可知反應物用AB2、B2表示，生成物用AB3表示，反應后反應 物與生成物共存，說明反應不能進行到底，為可逆反應，根據(jù)原子守恒可知反 應方程式為2AB2+B2 2AB3。,3.在密閉容器中，進行如下反應：X2(g)+Y2(g) 2Z2(g)，已知X2(g)、 Y2(g)、Z2(g)的起始濃度分別為0.1 molL-1、

18、0.3 molL-1、0.2 molL-1， 在一定條件下，反應達到平衡時，各物質的物質的量濃度可能為() A.c(Z2)=0.4 molL-1B.c(Y2)=0.35 molL-1 C.c(X2)=0.2 molL-1D.c(Y2)=0.2 molL-1 【解析】選B。采用極值轉化法，根據(jù)可逆反應不能進行到底求出物質的量濃 度的范圍，即0c(Z2)0.4 molL-1，0c(X2)0.2 molL-1 ，0.2 mol L-1c(Y2)0.4 molL-1。,【加固訓練】 對化學反應限度的敘述，錯誤的是() A.化學反應的限度不可改變 B.反應達到限度時，正逆反應速率相等 C.化學反應的限度

19、與時間的長短無關 D.任何可逆反應都有一定的限度 【解析】選A?；瘜W反應的限度可通過改變外界條件而改變。,4.用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金屬制造發(fā)動機的耐熱部件，能大幅度提高發(fā)動機 的熱效率。工業(yè)上用化學氣相沉積法制備氮化硅，其反應如下：3SiCl4(g)+ 2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g)。一定條件下，在密閉恒容的容器中， 能表示上述反應達到化學平衡狀態(tài)的是() A.v逆(N2)=3v正(H2) B.v正(HCl)=4v正(SiCl4) C.混合氣體密度保持不變 D.c(N2)c(H2)c(HCl)=136,【解析】選C。利用化學反應速率之比等于方程式中化學

20、計量數(shù)之比可知，A項應為3v逆(N2)=v正(H2)，才表示v正=v逆，故A錯誤；B項均表示正反應速率，無論反應是否處于平衡狀態(tài)，都成立，B錯誤；混合氣體密度不變，說明體系中混合氣體質量不變，若未達到平衡，則混合氣體質量改變，所以C項表示達到平衡狀態(tài)；D項表示的濃度關系與是否平衡無關，錯誤。,5.(雙選)(教材二次開發(fā)教材習題改編)在一定溫度下，將2 mol SO2和1 mol O2充入體積一定的密閉容器中，發(fā)生如下反應：2SO2+O2 2SO3，當達到化學 平衡狀態(tài)時，下列說法中不正確的是() A.向容器中充入He氣，壓強增大，反應速率增大 B.混合氣體的平均相對分子質量不再改變，標志該反應

21、達到平衡狀態(tài) C.達到化學平衡狀態(tài)時，反應體系中SO2與SO3共有2 mol D.可以通過延長化學反應的時間來改變化學反應的限度,【解析】選A、D。向容器中充入He氣，壓強增大，但容器的體積不變，反應物濃度不變，反應速率不變，A錯誤；混合氣體的平均相對分子質量不再改變，標志該反應達到平衡狀態(tài)，B正確；充入容器中共2 mol SO2，當達到化學平衡狀態(tài)時，反應體系中SO2與SO3共有2 mol，C正確；延長化學反應的時間不能改變化學反應的限度，D錯誤。,【加固訓練】 在一定條件下的恒容容器中發(fā)生如下反應2AB(g) A2(g)+B2(g)，能證明反應 達到平衡狀態(tài)的標志是() A.容器內壓強不隨

22、時間變化 B.容器內3種氣體AB、A2、B2共存 C.容器中各組分的體積分數(shù)不隨時間變化 D.AB的消耗速率等于A2的消耗速率,【解析】選C。該反應中壓強不變不能作為平衡的標志，A錯誤；未到達平衡狀態(tài)，三種物質也能共存，B錯誤；當AB的消耗速率等于A2消耗速率的2倍時，該反應才達到平衡狀態(tài)，D錯誤。,6.在某一容積為5 L的密閉容器內，加入 0.2 mol 的CO和0.2 mol 的H2O，在催 化劑條件下高溫加熱，發(fā)生反應：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，反應中CO2 的濃度隨時間變化情況如圖所示：,(1)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，反應開始至達到平衡狀態(tài)時，CO2的平均反應速率為_，反應達到平衡狀態(tài)時，c(H2)=_。 (2)判斷該反應達到平衡狀態(tài)的依據(jù)是_(填序號)。 CO減少的反應速率和CO2減少的反應速率相等 CO、H2O、CO2、H2的濃度相等 CO、H2O、CO2、H2的濃度都不再發(fā)生變化,【解析】(