第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率與限度第2課時(shí)（課件）高一化學(xué)下學(xué)期教學(xué)課堂（人教版20(1)9）

第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率與限度第2課時(shí)第六章化學(xué)反應(yīng)與能量21本節(jié)重、難點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)條件的控制化學(xué)反應(yīng)限度19世紀(jì)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(rèn)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(jìn)風(fēng)口O2N2熱空氣生鐵進(jìn)風(fēng)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(xué)反應(yīng)限度示例分析500℃時(shí)，容積為1L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，一段時(shí)間后，各物質(zhì)濃度如下：起始量(mol·L-1)

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

(mol·L-1

研究表明：有些化學(xué)反應(yīng)在實(shí)際進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌?，化學(xué)反應(yīng)是有限度的，很多化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性同一條件下______________和_____________均能進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)，不用“”，用“”?；瘜W(xué)反應(yīng)限度可逆反應(yīng)定義正反應(yīng)方向逆反應(yīng)方向特征雙向性雙同性共存性反應(yīng)物生成物正向反應(yīng)逆向反應(yīng)正、逆反應(yīng)在同一條件下同時(shí)進(jìn)行反應(yīng)物和生成物同時(shí)存在氯氣和水反應(yīng)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(xué)反應(yīng)限度可逆反應(yīng)【例1】對(duì)于可逆反應(yīng)2SO2＋O22SO3，在混合氣體中充入一定量的18O2，足夠長時(shí)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(duì)于可逆反應(yīng)而言，反應(yīng)物會(huì)轉(zhuǎn)變成生成物，而生成物又會(huì)分解成反應(yīng)物，那豈不是無窮盡也？開始時(shí)c(N2)、c(H2)大，c(NH3)=

0開始階段有什么特征？N2

＋

3H2

2NH3

化學(xué)平衡狀態(tài)的建立示例分析500℃時(shí)，容積為1L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，一段時(shí)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(yīng)進(jìn)行，v(逆)=0瞬間后c(N2)、c(H2)變小，c(NH3)≠0反應(yīng)的發(fā)生階段有什么特征？正逆反應(yīng)都進(jìn)行，v(逆)≠0，v(正)>v(逆)N2

＋

3H2

2NH3

化學(xué)平衡狀態(tài)的建立示例分析500℃時(shí)，容積為1L的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)，一段時(shí)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(shí)

(mol·L-1

一段時(shí)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(dá)到一個(gè)特定值反應(yīng)的發(fā)生階段有什么特征？正逆反應(yīng)都進(jìn)行，v(正)=v(逆)≠0N2

＋

3H2

2NH3

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

＋

3H2

2NH3

0.080.040.240.080.040.242小時(shí)(mol·L-1)3小時(shí)(mol·L-1)物質(zhì)濃度反應(yīng)過程反應(yīng)速率反應(yīng)物濃度最大生成物濃度最小v正_____，v逆_____反應(yīng)開始反應(yīng)物濃度逐漸減小生成物濃度逐漸增大反應(yīng)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(shí)過程中v正______v逆=化學(xué)平衡狀態(tài)的建立理論分析化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程v(正)>v(逆)v(正)v(逆)反應(yīng)速率時(shí)間(t)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)t1v(正)=v(逆)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立理論分析用速率變化圖像表示化學(xué)平衡狀態(tài)的建立【例1】合成氨工業(yè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述中正確的是()A.c點(diǎn)處正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等B.a點(diǎn)的正反應(yīng)速率比b點(diǎn)的大C.d點(diǎn)(t1時(shí)刻)和e點(diǎn)(t2時(shí)刻)處n(N2)不同D.在t2時(shí)刻，正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率高溫、高壓催化劑B

如果外界條件(溫度、濃度、壓強(qiáng)等)不發(fā)生改變，當(dāng)__________反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，____________與____________相等，反應(yīng)物的濃度與生成物的濃度____________，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?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)定義可逆正反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率不再改變化學(xué)平衡狀態(tài)的建立特征動(dòng)態(tài)平衡平衡時(shí)，各組分的濃度保持一定當(dāng)外界條件改變，原平衡發(fā)生移動(dòng)研究的對(duì)象：可逆反應(yīng)v(正)＝v(逆)≠0(本質(zhì))逆等動(dòng)定變化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)的一種特殊狀態(tài)，是在給定條件下化學(xué)反應(yīng)所能達(dá)到或完成的最大程度。轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)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(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在該條件下的最大轉(zhuǎn)化率同一可逆反應(yīng)，改變條件可以在一定程度上改變一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的限度如何判斷化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡呢？反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的標(biāo)志a.同一物質(zhì)的生成速率等于其消耗速率直接標(biāo)志——“正逆反應(yīng)速率相等”v正＝v逆>0c.化學(xué)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(xué)計(jì)量數(shù)之比b.化學(xué)方程式兩邊的不同物質(zhì)的生成(或消耗)速率之比等化學(xué)計(jì)量數(shù)之比速率必須一個(gè)是正反應(yīng)速率，一個(gè)是逆反應(yīng)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(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的標(biāo)志直接標(biāo)志——“正逆反應(yīng)速率相等”各組分的濃度保持一定a.各組分的濃度不隨時(shí)間的改變而改變b.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(shí)間的改變而改變速率必須一個(gè)是正反應(yīng)速率，一個(gè)是逆反應(yīng)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(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的標(biāo)志對(duì)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(duì)于反應(yīng)體系中存在有顏色的物質(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)。如H2(g)+I2(g)→2HI(g)間接標(biāo)志——“變量不變”如果一個(gè)物理量隨著反應(yīng)的進(jìn)行而改變，當(dāng)其不變時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；隨反應(yīng)的進(jìn)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(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡的標(biāo)志反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)不相等時(shí)，反應(yīng)體系的總壓強(qiáng)不隨時(shí)間的改變而變化參加反應(yīng)的全是氣體、反應(yīng)前后化學(xué)計(jì)量數(shù)不同的可逆反應(yīng)，平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變。(根據(jù)M=進(jìn)行分析)m(氣體)m(氣體)(只適用于反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng))間接標(biāo)志——“變量不變”如果一個(gè)物理量隨著反應(yīng)的進(jìn)行而改變，當(dāng)其不變時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；隨反應(yīng)的進(jìn)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(yīng)舉例mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系單位時(shí)間內(nèi)消耗了mmolA同時(shí)生成了mmolA單位時(shí)間內(nèi)消耗了nmolB，同時(shí)生成了pmolCvA:vB:vC:vD=m:n:p:q單位時(shí)間內(nèi)生成了nmolB，同時(shí)消耗了qmolD平衡不一定不一定不一定判斷下列條件下，反應(yīng)是否達(dá)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(yīng)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(duì)分子質(zhì)量當(dāng)m+n≠p+q時(shí)，平均相對(duì)分子質(zhì)量一定當(dāng)m+n=p+q時(shí)，平均相對(duì)分子質(zhì)量一定顏色反應(yīng)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(yīng)是否達(dá)到平衡？平衡影響平衡狀態(tài)(反應(yīng)限度)的因素注意事項(xiàng)加入催化劑只能改變反應(yīng)速率，但不改變化學(xué)平衡(反應(yīng)限度)改變溫度、濃度，化學(xué)平衡(反應(yīng)限度)一定改變改變壓強(qiáng)，化學(xué)平衡不一定改變【例1】可逆反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在恒容密閉容器中進(jìn)行：①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)，生成2nmolNO2②單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)，生成2nmolNO③用NO2、NO和O2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)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(qiáng)不再改變⑦混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變可說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是__________。①④⑥⑦19世紀(jì)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(rèn)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(jìn)風(fēng)口O2N2熱空氣生鐵進(jìn)風(fēng)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(xué)家勒夏特列經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：C+CO22CO是一個(gè)可逆反應(yīng)，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(yīng)也不能全部轉(zhuǎn)化為Fe和CO2還得是我！化學(xué)反應(yīng)條件的控制在生產(chǎn)和生活中，人們希望促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)(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)(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)，這就需要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)條件的控制思考并討論：為提高燃料的燃燒效率，應(yīng)如何調(diào)控燃燒反應(yīng)的條件？盡可能使燃料充分燃燒，提高能量的轉(zhuǎn)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(xué)反應(yīng)條件的控制溫度較低時(shí)氨的產(chǎn)率較高，但溫度低時(shí)反應(yīng)速率小，達(dá)到平衡需要的時(shí)間很長生產(chǎn)成本高壓強(qiáng)越大，氨的產(chǎn)率越高，但對(duì)動(dòng)力和生產(chǎn)設(shè)備的要求越高實(shí)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(hào))。①提高燃料的著火點(diǎn)②降低燃料的著火點(diǎn)③將固體燃料粉碎④將液體燃料霧化處理⑤將煤進(jìn)行氣化處理⑥通入適當(dāng)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(shí)畢業(yè)于萊比錫大學(xué)，獲有機(jī)化學(xué)博士學(xué)位。1908年～1913年，卡爾·博施改進(jìn)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(xué)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(yīng)成為工業(yè)化，也因此獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1．下列過程中，化學(xué)反應(yīng)速率的增大對(duì)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(duì)人類無益，A錯(cuò)誤；B．食物的腐敗越慢越好，故增大速率對(duì)人類無益，B錯(cuò)誤；C．塑料的老化越慢越好，故增大速率對(duì)人類無益，C錯(cuò)誤；D．氨的合成越快越好，縮短生產(chǎn)周期，故增大速率對(duì)人類有益，D正確；2．可逆反應(yīng)，在一定條件下達(dá)到化學(xué)平衡，說明A．v(正)=v(逆)=0 B．正逆反應(yīng)停止C．v(正)=v(逆)≠0 D．v(正)>v(逆)【答案】C【詳解】可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到化學(xué)平衡，此時(shí)正逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系各組分的濃度或百分含量保持不變，化學(xué)平衡是一種動(dòng)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(yīng)制取氫氣，一定溫度下能加快反應(yīng)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(yīng)，生成ZnSO4和Cu，Zn、Cu、稀硫酸形成原電池，反應(yīng)速率加快，但由于與硫酸反應(yīng)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(yīng)，使溶液中c(H+)減小，反應(yīng)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(yīng)速率，但對(duì)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(dāng)于加入水，使c(H+)減小，反應(yīng)速率減慢，D不符合題意；4．下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是A．鐵做催化劑可加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)B．升高溫度可以加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)C．增大壓強(qiáng)能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所需的時(shí)間，所以壓強(qiáng)越大越好D．合成氨過程中采用的溫度是700K左右，因?yàn)樵谠摐囟认履苓m當(dāng)提高氨的合成速率，且催化劑活性較強(qiáng)