第二節(jié)化學反應的速率與限度第2課時（課件）高一化學下學期教學課堂（人教版20(1)9）

第二節(jié)化學反應的速率與限度第2課時第六章化學反應與能量21本節(jié)重、難點化學反應條件的控制化學反應限度19世紀下半葉，煉制生鐵的高爐排出的廢氣中總是含有沒有利用的CO。工程師認為是CO與鐵礦石接觸不充分造成的，于是增加高爐的高度。然增高后，尾氣中CO的比例竟然沒有改變。出鐵口進風口O2N2熱空氣生鐵進風口出渣口爐渣CO2+C2CO高溫C+O2CO2高溫鐵礦石、焦炭、石灰石高爐氣體高爐氣體3CO+Fe2O32Fe+3CO2高溫CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑高溫這是什么原因呢？N2

＋

3H2

2NH3

0.20.400.150.250.130.18

0.080.040.240.080.040.240.10.11化學反應限度示例分析500℃時，容積為1L的密閉容器中，發(fā)生如下反應，一段時間后，各物質(zhì)濃度如下：起始量(mol·L-1)

2小時(mol·L-1)3小時(mol·L-1)30min(mol·L-1)1小時

(mol·L-1

研究表明：有些化學反應在實際進行時，反應物不能完全轉變?yōu)樯晌?，化學反應是有限度的，很多化學反應都具有可逆性同一條件下______________和_____________均能進行的化學反應。書寫可逆反應的化學方程式時，不用“”，用“”?；瘜W反應限度可逆反應定義正反應方向逆反應方向特征雙向性雙同性共存性反應物生成物正向反應逆向反應正、逆反應在同一條件下同時進行反應物和生成物同時存在氯氣和水反應示例Cl2＋H2O

H＋＋Cl－＋HClO新制氯水三分子Cl2、HClO、H2O四離子H＋、Cl－、ClO－、OH－化學反應限度可逆反應【例1】對于可逆反應2SO2＋O22SO3，在混合氣體中充入一定量的18O2，足夠長時間后，18O原子(

)A．只存在于O2中B．只存在于O2和SO3中C．只存在于O2和SO2中D．存在于O2、SO2和SO3中D對于可逆反應而言，反應物會轉變成生成物，而生成物又會分解成反應物，那豈不是無窮盡也？開始時c(N2)、c(H2)大，c(NH3)=

0開始階段有什么特征？N2

＋

3H2

2NH3

化學平衡狀態(tài)的建立示例分析500℃時，容積為1L的密閉容器中，發(fā)生如下反應，一段時間后，各物質(zhì)濃度如下：N2

＋

3H2

2NH3

0.20.40起始量(mol·L-1)

只有正反應進行，v(逆)=0瞬間后c(N2)、c(H2)變小，c(NH3)≠0反應的發(fā)生階段有什么特征？正逆反應都進行，v(逆)≠0，v(正)>v(逆)N2

＋

3H2

2NH3

化學平衡狀態(tài)的建立示例分析500℃時，容積為1L的密閉容器中，發(fā)生如下反應，一段時間后，各物質(zhì)濃度如下：N2

＋

3H2

2NH3

0.150.250.130.18

0.10.1130min(mol·L-1)1小時

(mol·L-1

一段時間后c(N2)、c(H2)逐漸變小，c(NH3)逐漸增大，三種物質(zhì)的濃度達到一個特定值反應的發(fā)生階段有什么特征？正逆反應都進行，v(正)=v(逆)≠0N2

＋

3H2

2NH3

化學平衡狀態(tài)的建立示例分析500℃時，容積為1L的密閉容器中，發(fā)生如下反應，一段時間后，各物質(zhì)濃度如下：N2

＋

3H2

2NH3

0.080.040.240.080.040.242小時(mol·L-1)3小時(mol·L-1)物質(zhì)濃度反應過程反應速率反應物濃度最大生成物濃度最小v正_____，v逆_____反應開始反應物濃度逐漸減小生成物濃度逐漸增大反應體系中各組分濃度不再改變v正逐漸_____v逆逐漸_____v正______v逆最大為零減小增大>平衡時過程中v正______v逆=化學平衡狀態(tài)的建立理論分析化學平衡狀態(tài)的建立過程v(正)>v(逆)v(正)v(逆)反應速率時間(t)反應處于平衡狀態(tài)t1v(正)=v(逆)化學平衡狀態(tài)的建立理論分析用速率變化圖像表示化學平衡狀態(tài)的建立【例1】合成氨工業(yè)對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時間t變化的關系如圖所示。下列敘述中正確的是()A.c點處正反應速率和逆反應速率相等B.a點的正反應速率比b點的大C.d點(t1時刻)和e點(t2時刻)處n(N2)不同D.在t2時刻，正反應速率大于逆反應速率高溫、高壓催化劑B

如果外界條件(溫度、濃度、壓強等)不發(fā)生改變，當__________反應進行到一定程度時，____________與____________相等，反應物的濃度與生成物的濃度____________，達到一種表面靜止的狀態(tài)，稱為“化學平衡狀態(tài)”，簡稱化學平衡。化學平衡狀態(tài)定義可逆正反應速率逆反應速率不再改變化學平衡狀態(tài)的建立特征動態(tài)平衡平衡時，各組分的濃度保持一定當外界條件改變，原平衡發(fā)生移動研究的對象：可逆反應v(正)＝v(逆)≠0(本質(zhì))逆等動定變化學平衡狀態(tài)是可逆反應的一種特殊狀態(tài)，是在給定條件下化學反應所能達到或完成的最大程度。轉化率=轉化的量起始的量×100％量:質(zhì)量、物質(zhì)的量、體積、物質(zhì)的量濃度等化學反應的限度化學反應的限度決定了反應物在該條件下的最大轉化率同一可逆反應，改變條件可以在一定程度上改變一個化學反應的限度如何判斷化學反應達到平衡呢？反應達到化學平衡的標志a.同一物質(zhì)的生成速率等于其消耗速率直接標志——“正逆反應速率相等”v正＝v逆>0c.化學方程式同一邊的不同物質(zhì)，一種物質(zhì)的生成速率與另一種物質(zhì)的消耗速率之比等于化學計量數(shù)之比b.化學方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成(或消耗)速率之比等化學計量數(shù)之比速率必須一個是正反應速率，一個是逆反應速率，且經(jīng)過換算后同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等反應達到化學平衡的標志直接標志——“正逆反應速率相等”各組分的濃度保持一定a.各組分的濃度不隨時間的改變而改變b.各組分的質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、體積分數(shù)不隨時間的改變而改變速率必須一個是正反應速率，一個是逆反應速率，且經(jīng)過換算后同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等反應達到化學平衡的標志對同一物質(zhì)而言，斷裂化學鍵的物質(zhì)的量與形成化學鍵的物質(zhì)的量相等對于反應體系中存在有顏色的物質(zhì)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)。如H2(g)+I2(g)→2HI(g)間接標志——“變量不變”如果一個物理量隨著反應的進行而改變，當其不變時反應達到平衡狀態(tài)；隨反應的進行保持不變的物理量，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)反應達到化學平衡的標志反應前后氣體的化學計量數(shù)不相等時，反應體系的總壓強不隨時間的改變而變化參加反應的全是氣體、反應前后化學計量數(shù)不同的可逆反應，平均相對分子質(zhì)量保持不變。(根據(jù)M=進行分析)m(氣體)m(氣體)(只適用于反應前后氣體體積不等的反應)間接標志——“變量不變”如果一個物理量隨著反應的進行而改變，當其不變時反應達到平衡狀態(tài)；隨反應的進行保持不變的物理量，不能作為平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)反應舉例mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡正、逆反應速率的關系單位時間內(nèi)消耗了mmolA同時生成了mmolA單位時間內(nèi)消耗了nmolB，同時生成了pmolCvA:vB:vC:vD=m:n:p:q單位時間內(nèi)生成了nmolB，同時消耗了qmolD平衡不一定不一定不一定判斷下列條件下，反應是否達到平衡？即v(正)

=v(逆)均指v(正)

v(正)不一定等于v(逆)均指v(逆)

反應舉例mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)是否平衡氣體密度若體系的體積不變，密度一定混合氣體的平均相對分子質(zhì)量當m+n≠p+q時，平均相對分子質(zhì)量一定當m+n=p+q時，平均相對分子質(zhì)量一定顏色反應體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色一定溫度體系溫度一定(其他不變)平衡不一定平衡不一定判斷下列條件下，反應是否達到平衡？平衡影響平衡狀態(tài)(反應限度)的因素注意事項加入催化劑只能改變反應速率，但不改變化學平衡(反應限度)改變溫度、濃度，化學平衡(反應限度)一定改變改變壓強，化學平衡不一定改變【例1】可逆反應2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在恒容密閉容器中進行：①單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時，生成2nmolNO2②單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時，生成2nmolNO③用NO2、NO和O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應速率之比為2∶2∶1④混合氣體的顏色不再改變⑤混合氣體的密度不再改變⑥混合氣體的壓強不再改變⑦混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變可說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是__________。①④⑥⑦19世紀下半葉，煉制生鐵的高爐排出的廢氣中總是含有沒有利用的CO。工程師認為是CO與鐵礦石接觸不充分造成的，于是增加高爐的高度。然增高后，尾氣中CO的比例竟然沒有改變。出鐵口進風口O2N2熱空氣生鐵進風口出渣口爐渣CO2+C2CO高溫C+O2CO2高溫鐵礦石、焦炭、石灰石高爐氣體高爐氣體3CO+Fe2O32Fe+3CO2高溫CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑高溫這是什么原因呢？法國化學家勒夏特列經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：C+CO22CO是一個可逆反應，并且自下而上發(fā)生在高爐中有焦炭的地方。后來的研究證明，在高爐中Fe2O3與CO反應也不能全部轉化為Fe和CO2還得是我！化學反應條件的控制在生產(chǎn)和生活中，人們希望促進有利的化學反應(提高反應速率，提高反應物的轉化率即原料的利用率)，抑制有害的化學反應(降低反應速率，控制副反應的發(fā)生，減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生)，這就需要進行化學反應條件的控制思考并討論：為提高燃料的燃燒效率，應如何調(diào)控燃燒反應的條件？盡可能使燃料充分燃燒，提高能量的轉化率盡可能充分地利用燃料燃燒所釋放的熱能，提高熱能的利用率化學反應條件的控制溫度較低時氨的產(chǎn)率較高，但溫度低時反應速率小，達到平衡需要的時間很長生產(chǎn)成本高壓強越大，氨的產(chǎn)率越高，但對動力和生產(chǎn)設備的要求越高實例：合成氨生產(chǎn)條件的選擇400~500℃10MPa~30MPa【例1】下列措施可以提高燃料燃燒效率的是_________(填序號)。①提高燃料的著火點②降低燃料的著火點③將固體燃料粉碎④將液體燃料霧化處理⑤將煤進行氣化處理⑥通入適當過量的空氣③④⑤⑥合成氨工業(yè)之父——卡爾·博施1874年，卡爾·博施生于德國科隆。24歲時畢業(yè)于萊比錫大學，獲有機化學博士學位。1908年～1913年，卡爾·博施改進哈伯首創(chuàng)的高壓合成氨催化方法，利用氧化鐵型催化劑，使合成氨生產(chǎn)工業(yè)化，化學上稱為"哈伯——博施法"。1940年，因找到合適的催化劑，使合成氨反應成為工業(yè)化，也因此獲得諾貝爾化學獎。1．下列過程中，化學反應速率的增大對人類有益的是A．金屬的腐蝕 B．食物的腐敗

C．塑料的老化 D．氨的合成【答案】D【詳解】A．金屬的腐蝕越慢越好，故增大速率對人類無益，A錯誤；B．食物的腐敗越慢越好，故增大速率對人類無益，B錯誤；C．塑料的老化越慢越好，故增大速率對人類無益，C錯誤；D．氨的合成越快越好，縮短生產(chǎn)周期，故增大速率對人類有益，D正確；2．可逆反應，在一定條件下達到化學平衡，說明A．v(正)=v(逆)=0 B．正逆反應停止C．v(正)=v(逆)≠0 D．v(正)>v(逆)【答案】C【詳解】可逆反應在一定條件下達到化學平衡，此時正逆反應速率相等，反應體系各組分的濃度或百分含量保持不變，化學平衡是一種動態(tài)平衡即說明v(正)=v(逆)≠0，故答案為：C。3．少量的Zn與過量的稀硫酸反應制取氫氣，一定溫度下能加快反應速率又不影響氫氣的量，可向其中加入少量的A．CuSO4晶體 B．CH3COONa固體

C．NaHSO4晶體 D．Na2SO4溶液【答案】C【詳解】A．CuSO4晶體溶于水后與Zn反應，生成ZnSO4和Cu，Zn、Cu、稀硫酸形成原電池，反應速率加快，但由于與硫酸反應的Zn量減少，生成H2的體積減少，A不符合題意；B．CH3COONa固體溶于水后，與稀硫酸反應，使溶液中c(H+)減小，反應速率減慢，B不符合題意；C．NaHSO4晶體溶于水后，增大了溶液中的c(H+)，加快反應速率，但對產(chǎn)生H2的體積不產(chǎn)生影響，C符合題意；D．加入Na2SO4溶液，相當于加入水，使c(H+)減小，反應速率減慢，D不符合題意；4．下列有關合成氨工業(yè)的說法正確的是A．鐵做催化劑可加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動B．升高溫度可以加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動C．增大壓強能縮短反應達到平衡狀態(tài)所需的時間，所以壓強越大越好D．合成氨過程中采用的溫度是700K左右，因為在該溫度下能適當提高氨的合成速率，且催化劑活性較強