2024版新教材高中化學第六章化學反應與能量第二節(jié)化學反應的速率與限度第2課時化學反應的限度化學反應條件的控制課件新人教版必修第二冊

第2課時化學反應的限度化學反應條件的控制素養(yǎng)要求1.了解可逆反應的含義，知道可逆反應在一定條件下能達到化學平衡。2．體會從限度和快慢兩個方面去認識和調控化學反應的重要性。3．認識化學變化是有條件的，學習運用變量控制方法研究化學反應，了解控制反應條件在生產和科學研究中的作用。知識基礎·自學·嘗試核心素養(yǎng)·合作·探究知識基礎·自學·嘗試一、化學反應的限度1．可逆反應(1)定義：在同一條件下____________和____________均能進行的化學反應。(2)特點在________，正向反應(反應物→生成物)和逆向反應(生成物→反應物)________。例如：SO2和H2O反應的化學方程式為________________________。正反應方向逆反應方向同一條件下同時進行SO2＋H2O?H2SO3特別提示

可逆反應的特點及表示方法(1)雙向性——正反應和逆反應發(fā)生的條件相同。(2)雙同性——正反應和逆反應在同一條件下同時進行。(3)共存性——不管反應時間長短，反應物總有剩余，最終反應物與生成物共存。(4)表示方法書寫可逆反應的化學方程式時不用“===”而用“?”。

項目濃度速率變化v正、v逆關系開始反應物濃度______v正______v正______v逆

生成物濃度______v逆______變化反應物濃度______v正______v正______v逆生成物濃度______v逆______平衡反應物濃度______v正______v正______v逆生成物濃度______v正______2．化學平衡狀態(tài)(1)化學平衡的建立在一定條件下，向反應容器中加入N2和H2發(fā)生反應：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)。最大最大最小最小

>減小減小增大增大>不變不變不變不變＝(2)化學平衡建立過程中的速率—時間(v-t)圖像如圖所示。(3)化學平衡和限度①化學平衡狀態(tài)：在一定條件下，____反應進行到一定程度時，_________與____________相等，____________________________都不再改變，達到一種表面靜止的狀態(tài)，簡稱化學平衡。②化學反應的限度：化學平衡狀態(tài)是可逆反應在一定條件下所能達到或完成的____________?？赡嬲磻俾誓娣磻俾史磻锏臐舛群蜕晌锏臐舛茸畲蟪潭忍嵝殃P于化學平衡狀態(tài)的四個要點(1)前提：“一定條件”，即正、逆反應必須在同一反應條件(如溫度、壓強等)下進行。(2)使用范圍：“可逆反應”，反應不能進行到底，反應物和生成物同時存在于同一反應體系中。(3)微觀實質：正、逆反應速率相等。(4)宏觀特征：各組分的濃度保持不變。【學而思】1.(1)已知2SO2＋O2

2SO3，則在催化劑、加熱條件下，將2molSO2和1molO2充入密閉容器中進行反應，最終能否生成2molSO3?

(2)可逆反應進行一定時間后，各組分的濃度相等或正好等于化學計量數(shù)之比時，可逆反應是否達到平衡？提示：不能?？赡娣磻?，正反應和逆反應同時進行，均不能進行到底。即在可逆反應體系中，反應物和生成物共存，所以2molSO2和1molO2不可能完全轉化為SO3，最終生成的SO3的物質的量肯定小于2mol。提示：不一定?？赡娣磻_到平衡時，各組分的濃度保持不變，不一定相等，也不一定等于化學計量數(shù)之比。2．(1)恒容密閉容器中的可逆反應2NO2(g)?2NO(g)＋O2(g)，單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO，能否說明該反應已達到平衡狀態(tài)？若混合氣體的顏色不再改變，能否說明？請說明理由。

提示：單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO，其中描述的都是正反應方向的速率，不能說明反應是否處于平衡狀態(tài)。混合氣體的顏色不變，即c(NO2)保持不變，能說明反應處于平衡狀態(tài)。

(3)在溫度和體積一定時，發(fā)生反應2HI(g)?H2(g)＋I2(g)，容器內壓強不再變化，能否說明該反應已達到平衡狀態(tài)，請說明理由。提示：不能。在該反應中，反應前后的氣體的總物質的量不變，反應無論是否達到化學平衡，反應容器內壓強都不隨時間變化。二、化學反應條件的控制1．條件控制的意義速率利用率速率副反應有害物質2．條件控制在工業(yè)合成氨中的應用(1)化學理論：________溫、________壓時有利于提高氨的產率。(2)工業(yè)實際：①溫度——溫度低，氨的產率高，反應速率小，達到化學平衡所需時間長，生產成本高，工業(yè)上通常選擇在________________下進行。②壓強——壓強越大，氨的產率越高，對動力和生產設備的要求也越高，采用的壓強通常為____________。低高400℃～500℃10MPa～30MPa特別提示

控制反應條件的兩個角度及方法(1)控制化學反應速率通過改變溫度、濃度、壓強、催化劑、固體的接觸面積等影響化學反應速率的條件，使反應速率達到預想值。(2)控制化學反應的限度通過改變溫度、濃度、壓強等影響平衡狀態(tài)的條件，使可逆反應達到預想限度。注意：在實施上述兩項“控制”時，還要考慮到使“速率”和“限度”的綜合效果最佳，不能片面追求某一方面最佳?！緦W而思】1.高爐煉鐵時，實際消耗的焦炭遠高于理論計算量，為什么？

提示：高爐中發(fā)生的反應CO2＋C?2CO為可逆反應，不能完全反應。CO與Fe2O3反應也不能完全轉化為Fe和CO2。2．以下是2SO2＋O2

2SO3在不同條件下達到平衡狀態(tài)時SO2的轉化率。從以上數(shù)據(jù)分析，要實現(xiàn)SO2轉化率為93.5%，需控制的反應條件是什么？提高該化學反應限度的途徑有哪些？提示：500℃、0.1MPa。由表可知，要提高反應限度，可以采取增大壓強或在一定范圍內降低溫度等方法。[即時練]1．判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)任何可逆反應都有一定的限度。(

)(2)化學反應達到限度時，正、逆反應速率相等。(

)(3)化學反應的限度與時間的長短無關。(

)(4)化學反應的限度是不可改變的。(

)(5)化學平衡的建立與反應條件密切相關。(

)(6)達到化學平衡狀態(tài)時，化學反應即停止。(

)√√√×√×2．下列說法正確的是(

)A．H2可燃燒生成水，水可電解生成H2，上述兩個反應互為可逆反應B．用含18O的氧氣氧化不含18O的SO2時，反應一段時間后，SO2中也會含有18OC．可逆反應的反應物在一定的條件下也能完全反應D．可逆反應不可能有能量變化答案：B3．下列說法中不正確的是(

)A．一個可逆反應達到平衡狀態(tài)，就是這個反應在該條件下所能達到的限度B．當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，這個反應的正反應速率和逆反應速率相等C．可以通過控制反應條件，使2molSO2與1molO2反應生成2molSO3D．化學反應的限度可以通過改變條件來改變解析：對于可逆反應，達到平衡狀態(tài)時，正、逆反應速率相等，反應物的轉化率最大，A、B正確；2SO2＋O2?2SO3是可逆反應，無論怎樣控制條件，反應物的轉化率都不可能達到100%，即2molSO2與1molO2反應，不會生成2molSO3，C錯誤；化學反應的限度可通過改變條件，如溫度、壓強等來改變，D正確。答案：C4．化學反應限度的調控在工業(yè)生產和環(huán)保技術等方面得到了廣泛的應用。如果設法提高化學反應的限度，下面說法中錯誤的是(

)A．能夠節(jié)約原料和能源B．能夠提高產品的產量C．能夠提高經(jīng)濟效益D．能夠提高化學反應速率解析：提高化學反應的限度，可使更多的反應物轉化為生成物，提高產品的產量，提高原料的利用率，但不一定提高化學反應速率。答案：D5．對于工業(yè)合成氨反應N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)，以下分析不正確的是(

)A．可以通過改變溫度、壓強控制合成氨的反應限度B．高壓比常壓條件更有利于合成氨的反應，提高氨氣的產率C．500℃左右比室溫更有利于合成氨的反應，提高氨氣的產率D．合成氨工業(yè)采用高壓，不僅能提高轉化率，還能縮短到達平衡的時間解析：可以改變外界條件控制化學反應的限度，A正確；壓強越大，氨的產率越高，B正確；合成氨的生產在溫度較低時，氨的產率較高，C錯誤；壓強越大，氨的產率越高，反應物的轉化率越高，同時，壓強越高，化學反應速率越快，達到平衡的時間越短，D正確。答案：C6．某溫度下，在2L密閉容器中，X、Y、Z三種物質的物質的量隨時間的變化曲線如圖所示。(1)由圖中數(shù)據(jù)分析，該反應的化學方程式為____________________。(2)反應開始至2min，Z的平均反應速率為________________。(3)判斷第5min時反應是否達到平衡？________(填“是”或“否”)；第5min時，Z的生成速率________Z的消耗速率(填“大于”“小于”或“等于”)。3X＋Y?2Z0.05mol·L－1·min－1是等于

核心素養(yǎng)·合作·探究目標1

化學平衡的建立——化學反應的限度例1.如圖所示為可逆反應X2＋3Y2?2Z2在反應過程中的反應速率v(mol·L－1·min－1)隨時間t(min)變化的關系曲線，下列敘述正確的是(

)A．t1min時，只有正反應在進行B．t1min時，反應達到平衡狀態(tài)C．t2～t3min，反應不再進行D．t2～t3min，各物質的濃度不再發(fā)生變化解析：從題圖可知，t1min時，正、逆反應同時進行，A錯誤；t2min時，反應達到平衡狀態(tài)，B錯誤；平衡狀態(tài)為動態(tài)平衡，C錯誤；反應達到平衡狀態(tài)后，各物質的濃度不再發(fā)生變化，D正確。答案：D關鍵能力一、化學平衡的建立過程1．速率變化2．圖像表示

[對點練]1．對于化學反應的限度的敘述，錯誤的是(

)A．任何可逆反應都有一定的限度B．化學反應達到限度時，正、逆反應速率相等C．化學反應的限度與時間的長短無關D．化學反應的限度是不可改變的解析：任何可逆反應都有一定的限度，當反應達到限度時，反應達到化學平衡，此時v(正)＝v(逆)。對同一個達到化學平衡的可逆反應，當外界條件不變時，反應的限度不變，與時間長短無關，但當外界條件發(fā)生改變，引起v(正)與v(逆)不相等時，化學平衡被破壞，化學反應的限度也會發(fā)生改變。答案：D2．在已達到平衡的可逆反應2SO2＋O2

2SO3中，充入由18O組成的氧氣一段時間后，18O存在于下列物質中的(

)A．多余的氧氣中B．生成的三氧化硫中C．氧氣和二氧化硫中D．二氧化硫、氧氣和三氧化硫中解析：該反應為可逆反應，18O的加入定會與SO2結合生成含18O的SO3，同時含18O的SO3又會分解得到SO2和O2，使SO2、O2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3這三種物質中。答案：D3．哈伯因發(fā)明了由氮氣和氫氣合成氨氣的方法而獲得1918年諾貝爾化學獎?，F(xiàn)向一密閉容器中充入1molN2和3molH2，在一定條件下使該反應發(fā)生。下列說法正確的是(

)A．達到化學平衡時，N2將完全轉化為NH3B．達到化學平衡時，N2、H2和NH3的物質的量濃度一定相等C．達到化學平衡時，正反應和逆反應的速率都為0D．達到化學平衡時，3v正(N2)＝v逆(H2)答案：D目標2

化學平衡狀態(tài)的判斷例2.在一定溫度下，反應H2(g)＋I2(g)?2HI(g)達到化學平衡狀態(tài)的標志是(

)A．單位時間內生成nmolH2，同時就有nmolHI生成B．單位時間內有nmolH2生成，同時就有nmolI2生成C.容器內氣體的總壓強不隨時間的變化而變化D．1個H—H鍵斷裂的同時，有2個H—I鍵斷裂答案：D解析：生成H2是逆反應，生成HI是正反應，根據(jù)化學方程式中的化學計量數(shù)關系，如果正、逆反應速率相等，則生成nmolH2的同時應有2nmolHI生成，A錯誤；生成H2和生成I2均是逆反應，沒有說明正反應速率，且不管平衡是否建立，只要反應進行，生成H2和I2的物質的量之比始終為1∶1，B錯誤；該反應前后氣體總的物質的量保持不變，在其他條件一定時，反應從開始到反應達到平衡狀態(tài)時，壓強就一直保持不變，故氣體總的壓強不變不能說明反應已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，C錯誤；斷裂H—H鍵是正反應，斷裂H—I鍵是逆反應，根據(jù)化學方程式的化學計量數(shù)關系，斷裂1個H—H鍵的同時，有2個H—I鍵斷裂，其正反應速率等于逆反應速率，D正確。特別提示

判斷化學平衡狀態(tài)的技巧判斷平衡狀態(tài)，技巧是“正逆相等、變量不變”。(1)“正逆相等”：若是同一物質，正、逆反應速率相等；若是不同物質，正、逆反應速率之比等于化學計量數(shù)之比。(2)“變量不變”：變量即平衡前是一直變化的物理量，當這個變量不再發(fā)生改變時，可以判斷反應達到平衡狀態(tài)。關鍵能力化學平衡狀態(tài)的判斷標志1．直接標志(1)v正＝v逆①同一種物質的生成速率等于消耗速率；②在化學方程式同一邊的不同物質的生成速率與消耗速率之比都等于化學計量數(shù)之比；③在化學方程式兩邊的不同物質的生成(或消耗)速率之比等于化學計量數(shù)之比。(2)各組分的濃度保持一定①各組分的濃度不隨時間的改變而改變；②各組分的質量分數(shù)、物質的量分數(shù)、體積分數(shù)不隨時間的改變而改變。2．間接標志(1)反應體系中的總壓強不隨時間的改變而變化(適用于反應前后氣體體積不等的反應)。(2)對于反應混合物中存在有顏色變化的物質的可逆反應，若體系中顏色不再改變，則反應達到平衡狀態(tài)。(3)全是氣體參加的反應前后化學計量數(shù)改變的可逆反應，平均相對分子質量保持不變。(4)對同一物質而言，斷裂化學鍵的物質的量與形成化學鍵的物質的量相等。提醒化學平衡狀態(tài)判斷的“兩種誤區(qū)”(1)各組分的濃度相等證明反應達到平衡狀態(tài)。(2)各組分的分子數(shù)之比等于化學計量數(shù)之比證明反應達到平衡狀態(tài)。反應達到化學平衡狀態(tài)時，各組分的濃度保持不變，但不一定相等，也不一定等于化學計量數(shù)之比。[對點練]

4．可逆反應2NO2?2NO＋O2在體積固定的密閉容器中進行，達到平衡狀態(tài)的標志是(

)①單位時間內生成nmolO2的同時生成2nmolNO2②單位