《第一單元-第2課時-化學(xué)反應(yīng)的限度》參考課件

第2課時化學(xué)反應(yīng)的限度專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化

發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建

1.了解可逆反應(yīng)的含義，知道可逆反應(yīng)在一定條件下能達(dá)到化學(xué)平衡。2.初步學(xué)會根據(jù)反應(yīng)速率判斷化學(xué)反應(yīng)所能達(dá)到的限度及化學(xué)反應(yīng)限度的建立。一、化學(xué)反應(yīng)的限度1．可逆反應(yīng)(1)概念：在同一條件下，既能向

方向進(jìn)行，又能向

方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。(2)特征：反應(yīng)不能

，或者在一定條件下反應(yīng)物與生成物

。在書寫化學(xué)方程式時，可逆反應(yīng)用符號“

”表示。基礎(chǔ)知識填充正反應(yīng)逆反應(yīng)進(jìn)行到底同時存在微思考：常溫下，在0.1mol·L－1醋酸水溶液中，大約只有1%的醋酸分子電離成H＋和CH3COO－，絕大多數(shù)仍以CH3COOH的形式存在，所以醋酸是一種弱酸。請用電離方程式表示上述過程，并用文字解釋其特征。提示：CH3COOHCH3COO－＋H＋。該過程是一個可逆過程。

2．(1)實驗驗證：已知KSCN溶液遇Fe3＋變?yōu)榧t色，該反應(yīng)可以用于溶液中Fe3＋的檢驗。常溫下FeCl3溶液和KI溶液能發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋＋2I－=====2Fe2＋＋I(xiàn)2。實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論向5mL0.1mol/LKI溶液中加入1mL0.1mol/LFeCl3溶液并振蕩溶液由無色變成

色有

生成向充分反應(yīng)后的溶液中加入2mL苯，振蕩后靜置液體分層，下層呈

色，上層呈

色Fe3＋被還原成___

，I－被氧化成

。黃褐

碘單質(zhì)淺綠紫紅(2)反應(yīng)實質(zhì)：由實驗可知，反應(yīng)物Fe3＋(I－過量條件下)

轉(zhuǎn)化為生成物(Fe2＋)，即Fe3＋與I－發(fā)生的反應(yīng)是有一定

的；Fe3＋與I－發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：取下層溶液，滴加KSCN溶液溶液呈

色下層溶液中含有____紅不能完全限度Fe3+

微思考：把1molN2和3molH2充入密閉容器中充分反應(yīng)，最終可以生成2molNH3嗎？[提示]不能；因為該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)不能進(jìn)行到底，故不能生成2molNH3。二、化學(xué)平衡狀態(tài)1.化學(xué)平衡的建立對于可逆反應(yīng)2Fe3＋＋2I－

2Fe2＋＋I(xiàn)2。其化學(xué)反應(yīng)速率與時間的關(guān)系如圖所示。①反應(yīng)開始時，正反應(yīng)速率

，原因是

；逆反應(yīng)速率為

，原因是

；②反應(yīng)進(jìn)行中，正反應(yīng)速率的變化是

，原因是

；逆反應(yīng)速率的變化是

，原因是

；③反應(yīng)一段時間(t1)后，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的關(guān)系是

，反應(yīng)物的濃度

，生成物的濃度

。最大反應(yīng)物濃度最大0逐漸減小生成物濃度為0反應(yīng)物濃度逐漸減小生成物濃度逐漸增大逐漸增大大小相等不再改變不再改變

微思考：在一定條件下，在固定體積的密閉容器中加入一定物質(zhì)的量的SO2、和O2氣體，兩者發(fā)生反應(yīng)生成SO3氣體。請描述從反應(yīng)開始至平衡狀態(tài)時各物質(zhì)濃度的變化和正、逆反應(yīng)速率的變化。

[提示]反應(yīng)開始時，SO2和O2氣體濃度最大，正反應(yīng)速率最大；SO3，氣體濃度為0，逆反應(yīng)速率為0。反應(yīng)進(jìn)行中，SO2和O2氣體濃度逐漸減小，正反應(yīng)速率逐漸減??；SO3氣體濃度逐漸增大，逆反應(yīng)速率逐漸增大。反應(yīng)一段時間后，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率大小相等，各物質(zhì)濃度不再改變。2．化學(xué)平衡狀態(tài)(1)化學(xué)平衡狀態(tài)的概念：如果外界條件(

、

、

等)不發(fā)生改變，當(dāng)

反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時，

與

相等，反應(yīng)物的

與生成物的

不再發(fā)生改變，達(dá)到一種表面“靜止”的狀態(tài)，稱為“化學(xué)平衡狀態(tài)”，簡稱化學(xué)平衡。溫度濃度壓強(qiáng)可逆正反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率濃度濃度(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征逆：化學(xué)平衡狀態(tài)研究的對象是可逆反應(yīng)等：平衡時V正＝V逆≠0（本質(zhì)）動：平衡時，反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行，是一種動態(tài)平衡定：平衡時，反應(yīng)混合物各組分的百分含量保持不變變：外界條件改變時，平衡可能被破壞，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡，即發(fā)生化學(xué)平衡的移動3．影響化學(xué)反應(yīng)限度的因素(1)決定因素：化學(xué)反應(yīng)的限度首先取決于

。不同的可逆反應(yīng)在給定條件下的化學(xué)反應(yīng)限度不同，反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率不同。(2)外界因素：化學(xué)反應(yīng)的限度受

、

、

等條件的影響。改變其中的一個條件，可以在一定程度上改變一個

。反應(yīng)物的化學(xué)性質(zhì)溫度濃度壓強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)的限度

微思考：在一定條件下，一個可逆反應(yīng)進(jìn)行到最大限度，也就是達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，這時正、逆反應(yīng)都停止了嗎？[提示]可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)并沒有停止，正、逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，只是正、逆反應(yīng)速率相等。1.判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)通過改變反應(yīng)條件，可逆反應(yīng)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到100%。

(2)SO2和O2的反應(yīng)可寫為2SO2＋O22SO3。

(3)CaO＋CO2===CaCO3和CaCO3高溫

CaO＋CO2↑屬于可逆反應(yīng)。

(4)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到最大限度時，正、逆反應(yīng)速率相等。

即時驗收(×)(×)(×)(√)

2.一定溫度下，可逆反應(yīng)A（g）+3B（g）2C（g）未達(dá)到平衡的是（）A.C的生成速率與C的分解速率相等B.單位時間生成nmolA同時消耗4nmolBC.A.B.C的濃度不再變化D.C的百分含量達(dá)到最大值

B[化學(xué)平衡的標(biāo)志是正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等。C的生成速率是正反應(yīng)速率，C的分解速率是逆反應(yīng)速率，A項達(dá)到平衡；A.B.C各物質(zhì)的濃度不變化，是平衡狀態(tài)的宏觀表現(xiàn)，C項達(dá)到平衡；逆反應(yīng)生成nmolA，同時生成3nmolB，對于正反應(yīng)卻消耗了4nmolB，說明v正＞V逆，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，B項未達(dá)到平衡；C的百分含量達(dá)到最大值，說明反應(yīng)達(dá)到最大限度，D項達(dá)到平衡。]

3.當(dāng)可逆反應(yīng)：2SO2+O22SO3達(dá)到平衡后，通入18O2，再次達(dá)到平衡時，18O存在于________。

[解析]化學(xué)平衡是動態(tài)平衡，SO2和18O2反應(yīng)生成了S18O3，S18O，又分解生成S18O2和18O2，故平衡混合物中含18O的粒子有S18O2，18O2、S、S18O3。[答案]SO2、O2和SO3德國化學(xué)家哈伯(F.Haber,1868～1934)從1902年開始研究由氮氣和氫氣直接合成氨。于1908年申請專利，即“循環(huán)法”，在此基礎(chǔ)上，他繼續(xù)研究。于1909年改進(jìn)了合成方法，氨的產(chǎn)率達(dá)到8%。這是工業(yè)普遍采用的直接合成法。合成氨的反應(yīng)式為：N2＋3H22NH3，假設(shè)該反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，分析思考下列問題：

重難點1化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志（素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識與微觀探析）

[問題1]容器內(nèi)混合氣體的密度不隨時間變化時，該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？

[提示]因容器的體積不變，而混合氣體的總質(zhì)量不改變，則無論平衡與否，混合氣體的密度均不變，不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。

[問題2]根據(jù)上面問題分析哪些物理量能夠作為合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志？[提示]壓強(qiáng)、濃度等隨著反應(yīng)進(jìn)行而變化的物理量，如果不再變化，則說明反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。[問題3]單位時間內(nèi)生成2amolNH3，同時消耗amolN2時，該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？[提示]兩反應(yīng)速率均表示正反應(yīng)速率，反應(yīng)進(jìn)行的任何階段均成比例，不能判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。[核心突破]1.直接標(biāo)志——“正逆相等”（1）V正=V逆①同一種物質(zhì)的生成速率等于消耗速率；②在化學(xué)方程式同一邊的不同物質(zhì)的生成速率與消耗速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比；③在化學(xué)方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成（或消耗）速率之比等于化學(xué)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(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)不隨時間的改變而改變。2.間接標(biāo)志——“變量不變”（1）反應(yīng)體系中的總壓強(qiáng)不隨時間的改變而變化（適用于反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)）。（2）對于反應(yīng)混合物中存在有顏色變化的物質(zhì)的可逆反應(yīng)，若體系中顏色不再改變，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

（3）全是氣體參加的且反應(yīng)前后化學(xué)計量數(shù)改變的可逆反應(yīng)，平均相對分子質(zhì)量保持不變。（4）對同一物質(zhì)而言，斷裂化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等。對點訓(xùn)練1.下列描述的化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)不一定是平衡狀態(tài)的是()A.H2（g）+Br2（g）2HBr（g），恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的顏色保持不變B.2NO2（g）N2O4（g），恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的壓強(qiáng)保持不變C．CaCO3(s)CO2(g)＋CaO(s)，恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的密度保持不變D．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，反應(yīng)體系中H2與N2的物質(zhì)的量之比保持1∶3

D

[恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的顏色保持不變，說明溴單質(zhì)的濃度不再變化，達(dá)到了平衡狀態(tài)，A不符合題意；2NO2（g）N2O4（g）是前后氣體系數(shù)和變化的反應(yīng)，恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的壓強(qiáng)保持不變，達(dá)到了平衡狀態(tài)，B不符合題意；CaCO3:（s）CO2（g）+CaO（s）恒溫、恒容下，反應(yīng)體系中氣體的密度等于氣體質(zhì)量和體積的比值，質(zhì)量變化，體積不變，所以密度變化，當(dāng)氣體密度保持不變時，達(dá)到了平衡狀態(tài)，C不符合題意；3H2（g）+N2（g）

2NH3（g）反應(yīng)體系中H2與N2的物質(zhì)的量之比保持1：3，不能證明正、逆反應(yīng)速率相等，不一定是平衡狀態(tài)，D符合題意。]

2.可逆反應(yīng)：2NO22NO+O2在體積固定的密閉容器中進(jìn)行，達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是()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、O2表示的反應(yīng)速率之比為2：2：1的狀態(tài)

④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)⑦混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)A.①④?⑦B.②③⑤⑦C.①③④⑤D.全部A

[①中單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時必消耗2nmolNO2，知v正＝v逆，所以①能說明達(dá)到平衡狀態(tài)；②所描述的都是指正反應(yīng)方向的速率，無法判斷；③無論達(dá)到平衡與否，物質(zhì)的反應(yīng)速率之比均等于化學(xué)方程式中物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比；④有色氣體的顏色不變能夠說明達(dá)到了化學(xué)平衡；因容器體積固定，密度是一個常數(shù)，所以⑤不能說明達(dá)到平衡狀態(tài)；該反應(yīng)是一個反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)，容器的體積又固定，所以⑥⑦均能說明達(dá)到平衡。]題后反思利用“變量”與“不變量”來判斷化學(xué)平衡狀態(tài)（1）選變量選定反應(yīng)中“變量”，即隨反應(yīng)進(jìn)行而變化的量，當(dāng)變量不再變化時，反應(yīng)已達(dá)平衡。題后反思（2）常見的變量①氣體的顏色；②對于氣體體積有變化的反應(yīng)來說，恒壓反應(yīng)時的體積、恒容反應(yīng)時的壓強(qiáng)；③對于反應(yīng)體系中全部為氣體，且氣體物質(zhì)的量有變化的反應(yīng)來說，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量；④對于反應(yīng)體系中不全部為氣體的反應(yīng)來說，恒容時混合氣體的密度等。（3）在利用M、ρ、n（總）、p（總）判斷時要注意反應(yīng)特點和容器的體積變化問題。重難點2利用“三段式法”對化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡進(jìn)行簡單計算(素養(yǎng)養(yǎng)成——證據(jù)推理與模型認(rèn)知)核心突破解答有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的計算題時，一般需要寫出化學(xué)方程式，列出起始量、變化量及平衡量，再根據(jù)題設(shè)其他條件和定律列方程求解。如：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

起始/mol

a

b

0

0轉(zhuǎn)化/mol

mx

nx

px

qx平衡/mol

a－mx

b－nx

px

qx(1)關(guān)于反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的計算A的轉(zhuǎn)化率＝×100%(計算式中A的量可以指反應(yīng)物的物質(zhì)的量、質(zhì)量、濃度、體積等)。(2)關(guān)于某組分的體積分?jǐn)?shù)的計算A的體積分?jǐn)?shù)＝×100%。微點撥：(1)轉(zhuǎn)化量與化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)成比例。(2)這里a、b可指物質(zhì)的量、濃度、體積等。(3)對反應(yīng)物：平衡時的量＝起始的量－轉(zhuǎn)化的量；對生成物：平衡時的量＝起始的量＋轉(zhuǎn)化的量。對點訓(xùn)練3．在容積可變的密閉容器中，2molN2和8molH2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時，H2的轉(zhuǎn)化率為25%，則平衡時氮氣的體積分?jǐn)?shù)接近于(

)A．5%

B．10%C．15% D．20%起始物質(zhì)的量/mol

2

8

0轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol

2/32

4/3平衡物質(zhì)的量/mol

4/36

4/3C

[達(dá)到平衡時，H2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為8mol×25%＝2mol。在一定條件下，N2與H2發(fā)生反應(yīng)：

N2＋3H22NH3

同溫同壓下，氣體的體積之比等于其物質(zhì)的量之比，故平衡時氮氣的體積分?jǐn)?shù)為4/3mol

（4/3mol+6mol+4/3mol）×100%≈15%。4．在一定溫度下，發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，起始時，充入的N2和H2的物質(zhì)的量分別是3.0mol和6.0mol，平衡時生成NH3的物質(zhì)的量是2.4mol。已知容器的容積為5.0L，試求：(1)H2的轉(zhuǎn)化率是________。(2)平衡時混合氣體中N2的體積分?jǐn)?shù)約為________(小數(shù)點后保留一位小數(shù))。[解析]

N2＋3H2

2NH3

起始/mol3.06.00轉(zhuǎn)化/mol1.23.62.4平衡/mol1.82.42.4(1)H2的轉(zhuǎn)化率＝6.0mol/(3.6mol)×100%＝60%。(2)N2的體積分?jǐn)?shù)＝(1.8mol)/(1.8＋2.4＋2.4)mol×100%≈27.3%。1．下列關(guān)于化學(xué)平衡狀態(tài)的敘述錯誤的是(

)A．正、逆反應(yīng)速率相等(不等于0)B．反應(yīng)混合物各種物質(zhì)的物質(zhì)的量不再改變C．正、逆反應(yīng)停止不再進(jìn)行D．外界條件改變，反應(yīng)會在新的條件下達(dá)到新的平衡隨堂演練C

[在一定條件下，當(dāng)可逆反應(yīng)中正、逆反應(yīng)速率相等(但不等于0)時，各種物質(zhì)的濃度和含量均不再發(fā)生變化，把這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)是在一定條件下的平衡，如果改變條件，平衡狀態(tài)會發(fā)生變化，達(dá)到新的平衡狀態(tài)。]2．在5mL0.1mol·L－1KI溶液中滴加5～6滴0.1mol·L－1FeCl3溶液后，再進(jìn)行下列實驗，其中可證明FeCl3溶液和KI溶液的反應(yīng)是可逆反應(yīng)的實驗是(

)A．再滴加AgNO3溶液，觀察是否有AgI沉淀產(chǎn)生B．加入CCl4振蕩后，觀察下層液體顏色C．加入CCl4振蕩后，取上層清液，滴加AgNO3溶液，觀察是否有AgCl沉淀產(chǎn)生D．加入CCl4振蕩后，取上層清液，滴加KSCN溶液，觀察是否出現(xiàn)紅色D

[FeCl3溶液與KI溶液反應(yīng)的實質(zhì)是：2Fe3＋＋2I－

2Fe2＋＋I(xiàn)2，由題意知，F(xiàn)e3＋不足，I－過量。若反應(yīng)不是可逆反應(yīng)，反應(yīng)后的溶液中應(yīng)無Fe3＋；若反應(yīng)是可逆反應(yīng)，則反應(yīng)后的溶液中含F(xiàn)e3＋，所以應(yīng)滴加KSCN溶液檢驗Fe3＋是否存在。]3．在一定溫度下的恒容密閉容器中，能說明反應(yīng)X2(g)＋Y2(g)2XY(g)已達(dá)到平衡的是(

)A．容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不隨時間變化B．容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化C．XY氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不變D．X2和Y2的消耗速率相等C

[該反應(yīng)的特點：一是可逆反應(yīng)；二是反應(yīng)前后氣體體積相等。根據(jù)氣體壓強(qiáng)之比等于氣體物質(zhì)的量之比推斷，該反應(yīng)在整個反應(yīng)過程中總壓強(qiáng)是不變的，A項不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡；同理推斷，容器中氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不隨時間變化而變化，B項不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡；X2和Y2的化學(xué)計量數(shù)相等，其消耗速率始終相等，D項不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡。]4．X、Y、Z三種氣體，取X和Y按1∶1的物質(zhì)的量之比混合，放入密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：X(g)＋2Y(g)2Z(g)，達(dá)到平衡后，測得混合氣體中反應(yīng)物的總物質(zhì)的量與生成物的總物質(zhì)的量之比為3∶2，則Y的轉(zhuǎn)化率最接近于(

)A．33% B．40%

C．50%

D．66%D

[假設(shè)X和Y的物質(zhì)的量為1mol，達(dá)到平衡時消耗Y的物質(zhì)的量為nmol，則：

X(g)＋