6.2.2化學(xué)反應(yīng)的限度課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版2

第六章

化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)

化學(xué)反應(yīng)的速率與限度

課時(shí)2

化學(xué)反應(yīng)的限度課堂導(dǎo)入關(guān)于高爐煉鐵大家一定不會(huì)陌生，其中發(fā)生的主要反應(yīng)為：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2產(chǎn)生CO的反應(yīng)為：C+O2=CO2C+CO2=2CO生產(chǎn)中煉制生鐵所需要的焦炭的實(shí)際用量，遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算的所需量，而且從高爐爐頂出來的氣體中總是含有沒有利用的CO。開始，煉鐵工程師們認(rèn)為是CO與鐵礦石沒有充分接觸導(dǎo)致的，于是設(shè)法增加了高爐的高度。然而，高爐增高后，尾氣中CO的比例還是沒有改變，這便成了煉鐵技術(shù)中的科學(xué)懸念，人們一直在探究其中的原因。直到19世紀(jì)下半葉，法國(guó)化學(xué)家勒夏特列經(jīng)過深入的研究，才將這一謎底解開，原來是因?yàn)镃和CO2的反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，并且自下而上的發(fā)生在高爐中有焦炭的地方。不僅如此，高爐中Fe2O3和CO的反應(yīng)也并不能完全轉(zhuǎn)化。課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)的限度可逆反應(yīng)：在同一條件下，正反應(yīng)方向和逆反應(yīng)方向均能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，書寫時(shí)應(yīng)使用??；瘜W(xué)反應(yīng)是按照化學(xué)方程式中的計(jì)量關(guān)系進(jìn)行的，我們正是據(jù)此進(jìn)行有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算。而剛才的故事告訴我們，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在實(shí)際進(jìn)行時(shí)(如化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化工生產(chǎn)等)，反應(yīng)物不一定會(huì)按化學(xué)方程式中的計(jì)量關(guān)系完全轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，其原因是很多反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)。目前來說，我們接觸過的可逆反應(yīng)有哪些？Cl2+H2O?HCl+HClOSO2+H2O?H2SO32SO2+O2

?2SO32N2+3H2

?2NH3NH3+H2O?NH3·H2O雙向性正反應(yīng)方向和逆反應(yīng)方向均能進(jìn)行雙同性正反應(yīng)和逆反應(yīng)在同一條件下進(jìn)行的共存性反應(yīng)物和生成物同時(shí)存在，任意一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率都一定小于100%課堂學(xué)習(xí)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，該反應(yīng)在不同時(shí)段的反應(yīng)速率有什么特點(diǎn)，50分鐘后反應(yīng)是否已經(jīng)停止？化學(xué)反應(yīng)的限度時(shí)間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999在某剛性密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O2

?2SO3，各物質(zhì)濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化如下表：對(duì)于正反應(yīng)來說，反應(yīng)剛開始時(shí)反應(yīng)物濃度最大，反應(yīng)速率最快，隨反應(yīng)進(jìn)行逐漸下降；對(duì)于逆反應(yīng)來說，反應(yīng)剛開始時(shí)生成物濃度為零，反應(yīng)速率為零，隨反應(yīng)進(jìn)行逐漸上升。50分鐘后，反應(yīng)物和生成物均有剩余，反應(yīng)不會(huì)停止，但正、逆反應(yīng)速率會(huì)相等。課堂學(xué)習(xí)如何用圖像描述反應(yīng)速率的變化？化學(xué)反應(yīng)的限度反應(yīng)開始時(shí)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)反應(yīng)50min后宏觀物料角度c(反應(yīng)物)>0c(反應(yīng)物)減小c(反應(yīng)物)不變c(生成物)=0c(生成物)增大c(生成物)不變微觀速率角度v正

>0v正減小v正

不變v正=v逆

≠0v逆

=0v逆

增大v逆不變反應(yīng)開始時(shí)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)反應(yīng)50min后宏觀物料角度微觀速率角度若是用各組分物質(zhì)的量濃度圖像表示，應(yīng)該如何繪制呢？課堂學(xué)習(xí)在一定時(shí)間后，反應(yīng)進(jìn)行到了一定程度，正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度都不再改變，達(dá)到了一種表面靜止的狀態(tài)，我們稱之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱為化學(xué)平衡?；瘜W(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡：在一定條件下的可逆反應(yīng)中，當(dāng)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。適用對(duì)象：可逆反應(yīng)；內(nèi)在本質(zhì)：v(正)=v(逆)≠0；外在表現(xiàn)：反應(yīng)體系混合物中各組分的濃度保持不變。課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到或完成的最大限度，即該化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的限度，化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在該條件下轉(zhuǎn)化為生成物的最大轉(zhuǎn)化率。轉(zhuǎn)化率：已被轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的物質(zhì)的量與其初始物質(zhì)的量之比。任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度，只不過不同反應(yīng)的限度不同。而改變反應(yīng)條件可以在一定程度上改變一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的限度，即改變?cè)摲磻?yīng)的化學(xué)平衡狀態(tài)。你能總結(jié)得出可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)具有哪些特征嗎？課堂學(xué)習(xí)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征化學(xué)反應(yīng)的限度逆化學(xué)平衡狀態(tài)的研究對(duì)象是可逆反應(yīng)等達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，且不為零動(dòng)化學(xué)平衡是一種表面靜止?fàn)顟B(tài)，反應(yīng)并未停止，是一種動(dòng)態(tài)平衡定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后，各組分濃度不再改變，不隨時(shí)間變化而變化變外界條件改變時(shí)，原平衡狀態(tài)會(huì)被打破，在新條件下重新建立新的化學(xué)平衡那么如何判斷一個(gè)可逆反應(yīng)是否達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)呢？等：

正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等；定：反應(yīng)體系混合物中各組分的濃度保持不變。課堂學(xué)習(xí)在判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，可以從“等”和“定”兩個(gè)角度進(jìn)行分析?；瘜W(xué)平衡的判斷“等”指的是正逆反應(yīng)速率相等，即所有能代表正逆反應(yīng)速率相等的條件都可以作為判斷依據(jù)，如反應(yīng)速率的數(shù)值、某時(shí)間段內(nèi)的物質(zhì)的量變化量、成鍵與斷鍵的數(shù)量，但一定要牢記“有正有逆，符合比例”的關(guān)系原則。正逆反應(yīng)速率相等同一種物質(zhì)表示生成速率與消耗速率相等不同種物質(zhì)表示表示正逆兩個(gè)不同的方向反應(yīng)速率之比符合計(jì)量數(shù)之比課堂學(xué)習(xí)對(duì)于反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，下列哪些條件可以說明反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)？化學(xué)反應(yīng)的限度生成1molN2的同時(shí)，消耗了2molNH3生成1molN2的同時(shí)，消耗了1molN2v(N2)

:v(H2):v(NH3)=1:3:22v正(H2)=3v正(NH3)1molN≡N斷裂的同時(shí)，有6molN—H斷裂×√××√有正有逆符合比例課堂學(xué)習(xí)“定”指的是各組分濃度不再改變，即“變量不變”的原則，需要注意的是，原本就不改變的物理量不可以作為判斷平衡的依據(jù)，另外各組分濃度不變也需要和各組分濃度相等、成一定比例作好區(qū)分。“定”的考核形式多種多樣，可以從各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、各組分質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)、氣體體積或體積分?jǐn)?shù)、反應(yīng)體系的顏色、甚至是平均相對(duì)分子質(zhì)量等方面判斷，但不論哪個(gè)方面，都應(yīng)該從“變量不變”的角度去判斷?；瘜W(xué)反應(yīng)的限度變量不變外觀表現(xiàn)反應(yīng)體系的顏色等本質(zhì)原因物質(zhì)的量濃度不變課堂學(xué)習(xí)例如對(duì)于反應(yīng)2NO2(紅棕色)?N2O4(無色)，下列哪些條件可以判斷反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)？

化學(xué)反應(yīng)的限度容器內(nèi)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量不再改變?nèi)萜鲀?nèi)顏色不再改變恒容條件下，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再改變恒容條件下，容器內(nèi)氣體密度不再改變恒容條件下，容器內(nèi)平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變恒壓條件下，容器內(nèi)平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變√×√√√√平均相對(duì)分子質(zhì)量:

m總

M=———

n總課堂學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)的限度變量不變各組分濃度不變各組分物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度不變各組分質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)不變氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)不變(只有生成物時(shí)氣體時(shí)不可用)氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量體系均為氣體時(shí)，系數(shù)不同可用，系數(shù)相同不可用；體系有非氣體時(shí)可用氣體密度體系均為氣體時(shí)，恒容可用，恒壓系數(shù)不等可用，系數(shù)相等不可用；體系有非氣體時(shí)可用混合氣體總壓強(qiáng)恒溫恒容時(shí)，氣體系數(shù)相等不可用，不相等可用體系顏色和溫度隔熱時(shí)，溫度不變可用課堂學(xué)習(xí)在生產(chǎn)和生活中，人們希望促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)，如提高反應(yīng)速率、提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率(即原料的利用率)，抑制有害的化學(xué)反應(yīng)，如降低反應(yīng)速率、控制副反應(yīng)的發(fā)生、減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生，這些都需要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)條件的控制。化學(xué)反應(yīng)條件的控制基本措施控制速率溫度、壓強(qiáng)、濃度、催化劑等改變限度溫度、壓強(qiáng)、濃度等在實(shí)際的化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實(shí)際可能性。課堂學(xué)習(xí)例如工業(yè)合成氨的反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，我們需要如何控制反應(yīng)的條件？化學(xué)反應(yīng)條件的控制條件控制溫度溫度高導(dǎo)致限度較小溫度低導(dǎo)致反應(yīng)速率小，生產(chǎn)成本高壓強(qiáng)壓強(qiáng)大產(chǎn)率較高對(duì)設(shè)備要求高，生產(chǎn)成本高催化劑增加反應(yīng)速率因此，工業(yè)合成氨的條件一般溫度選擇400-500℃，壓強(qiáng)選擇10-30MPa，催化劑選用鐵觸媒。課堂鞏固正誤判斷1.可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各組分濃度相等。4.可逆反應(yīng)建立了平衡狀態(tài)之后，化學(xué)反應(yīng)便會(huì)停止。2.與外界沒有熱量交換時(shí)，反應(yīng)體系溫度不變即平衡。3.一定條件下，可以延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間增大反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率?！痢獭痢琳n堂鞏固下列說法中可以證明2HI(g)?H2(g)+I2(g)(紫色)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是___________。①

單位時(shí)間內(nèi)生成n

molH2的同時(shí)生成nmolHI②

一個(gè)H-H鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)