化學(xué)反應(yīng)的限度及化學(xué)反應(yīng)條件的控制

1、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)的限度學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解化學(xué)平衡的涵義；理解化學(xué)平衡的涵義；2.初步了解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征初步了解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征；3.初步掌握平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。初步掌握平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。自學(xué)指導(dǎo)：自學(xué)指導(dǎo)：請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真看課本請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真看課本P5053的內(nèi)容，思考下列問(wèn)題，的內(nèi)容，思考下列問(wèn)題，5分鐘后檢測(cè)。分鐘后檢測(cè)。1.高爐煉鐵的主要反應(yīng)有哪些，為何煉制高爐煉鐵的主要反應(yīng)有哪些，為何煉制1t生鐵所需焦炭生鐵所需焦炭的實(shí)際用量，遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算所需的量？的實(shí)際用量，遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算所需的量？2.什么叫可逆反應(yīng)？它的兩個(gè)條件，即什么叫可逆反應(yīng)？它的兩個(gè)條

2、件，即_和和_。3.什么叫化學(xué)平衡狀態(tài)，它的研究對(duì)象是什么，它是怎樣什么叫化學(xué)平衡狀態(tài)，它的研究對(duì)象是什么，它是怎樣建立的？建立的？4.如何提高燃料的燃燒效率？如何提高燃料的燃燒效率？一、可逆反應(yīng)一、可逆反應(yīng)1 1、定義定義在在同一條件同一條件下，既能向正反應(yīng)方向又能向逆反應(yīng)下，既能向正反應(yīng)方向又能向逆反應(yīng)方向方向同時(shí)進(jìn)行同時(shí)進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物；使用使用“ ”； 可逆反應(yīng)中如果正反應(yīng)是放熱（吸熱）反可逆反應(yīng)中如果正反應(yīng)是放熱（吸熱）反應(yīng)，則逆反應(yīng)就是吸熱（或放熱）反應(yīng)。應(yīng)，則逆反應(yīng)就是吸熱（或放熱）反應(yīng)。在在同一條件

3、同一條件下，如果反應(yīng)下，如果反應(yīng)只能向一個(gè)方向只能向一個(gè)方向進(jìn)行，進(jìn)行，則稱不可逆反應(yīng)。則稱不可逆反應(yīng)。 水的生成（水的生成（H2 + O2）與電解，二次電池的放）與電解，二次電池的放電與充電，電與充電，CO2和和H2O在生物體中通過(guò)光合作用合在生物體中通過(guò)光合作用合成糖與糖在人體內(nèi)氧化生成成糖與糖在人體內(nèi)氧化生成CO2和和H2O，它們是否，它們是否屬于屬于“可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)”？談?wù)勀愕囊?jiàn)解。？談?wù)勀愕囊?jiàn)解。不屬于可逆反應(yīng)不屬于可逆反應(yīng)，因?yàn)榉磻?yīng)條件不同。因?yàn)榉磻?yīng)條件不同。（P51）2 2、典型的可逆反應(yīng)典型的可逆反應(yīng)N2+3H2 2NH3催化劑催化劑高溫高壓高溫高壓SO2 +H2O H2SO

4、3NH3 +H2O NH3 H2O2SO2+O2 2SO3催化劑催化劑在某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：在某密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O2 2SO3催化劑催化劑(1)、反應(yīng)剛、反應(yīng)剛開(kāi)始開(kāi)始時(shí)：時(shí)： 反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度 ，正反應(yīng)速率，正反應(yīng)速率 ； 生成物濃度為生成物濃度為，逆反應(yīng)速率為，逆反應(yīng)速率為 。最大最大最大最大00逐漸增大逐漸增大逐漸減小逐漸減小逐漸減小逐漸減小逐漸增大逐漸增大(2)、反應(yīng)、反應(yīng)過(guò)程過(guò)程中：中： 反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度 ，正反應(yīng)速率，正反應(yīng)速率 ； 生成物濃度生成物濃度 ，逆反應(yīng)速率，逆反應(yīng)速率 。(3)、一定時(shí)間后，正逆反應(yīng)速率必然出現(xiàn)、一定時(shí)間后，正逆反應(yīng)速率必然出現(xiàn)

5、。 各物質(zhì)的濃度各物質(zhì)的濃度 。相等相等保持不變保持不變規(guī)律：規(guī)律：時(shí)間（時(shí)間（t）反應(yīng)速率反應(yīng)速率0v(正正)v(逆逆)t1v(正正)= v(逆逆)化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡狀態(tài)不平衡狀態(tài)不平衡狀態(tài)化學(xué)平衡建立的過(guò)程化學(xué)平衡建立的過(guò)程各物質(zhì)的濃度保持不變1 1、定義：在定義：在一定條件一定條件下的下的可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)，當(dāng)，當(dāng)正反應(yīng)速正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等率和逆反應(yīng)速率相等時(shí)，各組分的濃度保持不變，時(shí)，各組分的濃度保持不變，達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài)，我們稱為達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài)，我們稱為“化學(xué)平衡化學(xué)平衡狀態(tài)狀態(tài)”，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。適用對(duì)象：可逆反應(yīng)適用對(duì)象：可逆反應(yīng)實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：v

6、(正正)= v(逆逆) 0外在標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組分外在標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組分 的的濃度保持不變濃度保持不變定義的理解定義的理解二、化學(xué)平衡二、化學(xué)平衡2 2、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征化學(xué)平衡狀態(tài)的特征 等等：平衡時(shí)平衡時(shí)V V( (正正) )= = V V( (逆逆) ) 定：定：達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)混合物中各組分的反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持一定，各組分的含量保持不變濃度保持一定，各組分的含量保持不變。 變：變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。建立新的平衡。 動(dòng)：動(dòng)：化學(xué)平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡化學(xué)平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡（V(正正)

7、= V(逆逆) 0） 逆逆：建立化學(xué)平衡的反應(yīng)是可逆反應(yīng)建立化學(xué)平衡的反應(yīng)是可逆反應(yīng)【注：注：平衡時(shí)，濃度不一定相等或成比例平衡時(shí)，濃度不一定相等或成比例】3 3、化學(xué)平衡狀態(tài)的判定化學(xué)平衡狀態(tài)的判定直接標(biāo)志：直接標(biāo)志： 平衡的平衡的本質(zhì)本質(zhì)（V(正正)=V(逆逆)） a、同一物質(zhì)，同一物質(zhì)，V V消消=V=V生生( (消耗速率等于生成速率消耗速率等于生成速率) )b、在化學(xué)方程式同一邊的不同物質(zhì)生成速率與消在化學(xué)方程式同一邊的不同物質(zhì)生成速率與消耗速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；耗速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；c、在化學(xué)方程式兩邊的不同物質(zhì)生成在化學(xué)方程式兩邊的不同物質(zhì)生成(或消耗或消耗)速速率之

8、比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。同側(cè)異向，異側(cè)同向，比列計(jì)算同側(cè)異向，異側(cè)同向，比列計(jì)算例：例：對(duì)于在一定條件下的可逆反應(yīng)：對(duì)于在一定條件下的可逆反應(yīng)： 判斷以下哪些敘述說(shuō)明判斷以下哪些敘述說(shuō)明V V( (正正) )V V( (逆逆) )？ （1 1）單位時(shí)間內(nèi)，消耗）單位時(shí)間內(nèi)，消耗1molN1molN2 2，同時(shí)生成，同時(shí)生成1molN1molN2 2（2 2）單位時(shí)間內(nèi)，消耗）單位時(shí)間內(nèi)，消耗3molH3molH2 2，同時(shí)消耗，同時(shí)消耗2molNH2molNH3 3（3 3）單位時(shí)間內(nèi)，生成）單位時(shí)間內(nèi)，生成1molN1molN2 2，同時(shí)有，同時(shí)有2molNH2mol

9、NH3 3生成生成（4 4）單位時(shí)間內(nèi)，消耗）單位時(shí)間內(nèi)，消耗1molN1molN2 2，同時(shí)有，同時(shí)有2molNH2molNH3 3生成生成N2+3H2 2NH3X同側(cè)異向，異側(cè)同向，比列計(jì)算同側(cè)異向，異側(cè)同向，比列計(jì)算從組分從組分含量含量來(lái)判斷來(lái)判斷 達(dá)平衡時(shí)達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)各物質(zhì)的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分的含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)）及數(shù)、體積分?jǐn)?shù)）及各物質(zhì)各物質(zhì)的濃度、質(zhì)量、物質(zhì)的的濃度、質(zhì)量、物質(zhì)的量均不再變化。量均不再變化。間接標(biāo)志：間接標(biāo)志： 對(duì)于對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積不等的反應(yīng)前后氣體體積不等的可逆可逆反應(yīng)反應(yīng)，反應(yīng)反應(yīng)體系體系總總壓強(qiáng)壓強(qiáng)和混合氣體的平均摩爾質(zhì)量和混

10、合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變化不變化。對(duì)于反應(yīng)混合物中存在有顏色的物質(zhì)的可逆反對(duì)于反應(yīng)混合物中存在有顏色的物質(zhì)的可逆反應(yīng)，若體系顏色不再變化，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。應(yīng)，若體系顏色不再變化，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。例例1：可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的重要特征（）可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的重要特征（）A.A.反應(yīng)停止了反應(yīng)停止了B.B.正、逆反應(yīng)速率都為零正、逆反應(yīng)速率都為零C.C.反應(yīng)物和生成物的濃度相等反應(yīng)物和生成物的濃度相等D.D.正、逆反應(yīng)的速率相等正、逆反應(yīng)的速率相等D例例2 2：在一定條件下，某容器中充入：在一定條件下，某容器中充入N N2 2和和H H2 2合成合成NHNH3 3, ,以下敘述錯(cuò)誤的是（以下敘述

11、錯(cuò)誤的是（ ）A.A.開(kāi)始反應(yīng)時(shí)，正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為零開(kāi)始反應(yīng)時(shí)，正反應(yīng)速率最大，逆反應(yīng)速率為零B.B.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率逐漸減小，最后減小為零隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率逐漸減小，最后減小為零C.C.隨著反應(yīng)的進(jìn)行逆反應(yīng)速率逐漸增大，后保持恒定隨著反應(yīng)的進(jìn)行逆反應(yīng)速率逐漸增大，后保持恒定D.D.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率逐漸減小，最后與逆反應(yīng)隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率逐漸減小，最后與逆反應(yīng)速率相等且都保持恒定速率相等且都保持恒定BA例例3：一定的溫度，向密閉容器中加入一定的溫度，向密閉容器中加入1molX氣體和氣體和2molY氣體氣體,發(fā)生反應(yīng)發(fā)生反應(yīng) X(g) + 2Y(g

12、) 2Z (g) ，此，此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是（反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是（ ）A、 單位時(shí)間消耗單位時(shí)間消耗0.1molX， 同時(shí)生成同時(shí)生成0.1mol X B、 容器內(nèi)容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為的濃度之比為1：2：2C、 容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度相等容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度相等 D、 單位時(shí)間消耗單位時(shí)間消耗0.1mol X 同時(shí)消耗同時(shí)消耗0.2mol YAC例例4 4：下列哪種說(shuō)法可以證明反應(yīng)：下列哪種說(shuō)法可以證明反應(yīng)N N2 2 + 3H+ 3H2 2 2NH 2NH3 3達(dá)到平衡狀態(tài)（達(dá)到平衡狀態(tài)（ ）A.1A.1個(gè)個(gè) 鍵斷裂的同時(shí)，有鍵斷裂的同時(shí)，有3 3個(gè)個(gè) 鍵形成鍵形成B.1B.1

13、個(gè)個(gè) 鍵斷裂的同時(shí)，有鍵斷裂的同時(shí)，有3 3個(gè)個(gè) 鍵斷裂鍵斷裂C.1C.1個(gè)個(gè) 鍵斷裂的同時(shí)，有鍵斷裂的同時(shí)，有6 6個(gè)個(gè) 鍵斷裂鍵斷裂D.1D.1個(gè)個(gè) 鍵斷裂的同時(shí)，有鍵斷裂的同時(shí)，有6 6個(gè)個(gè) 鍵形成鍵形成N NN NH HN NN NH HN HN H、A的消耗速率與的消耗速率與A的生成速率的生成速率、A的消耗速率與的消耗速率與C的的 速率之比等于速率之比等于 。、B的生成速率與的生成速率與C的的 速率之比等于速率之比等于 。、A的生成速率與的生成速率與B的的 速率之比等于速率之比等于 。相等相等消耗消耗m ：p生成生成n ：p消耗消耗m ：n例例5：反應(yīng)：反應(yīng)mA(g)+nB (g)

14、pC(g) ，達(dá)，達(dá)到平衡的標(biāo)志為：到平衡的標(biāo)志為： 例例6 6：一定溫度下，在恒容密閉容器中進(jìn)行的可逆反應(yīng)：一定溫度下，在恒容密閉容器中進(jìn)行的可逆反應(yīng)： 2NO 2NO2 2(g)(g) 2NO(g)2NO(g)O O2 2(g)(g)。判斷下列描述中反應(yīng)。判斷下列描述中反應(yīng)處于平衡狀態(tài)的是處于平衡狀態(tài)的是_。單位時(shí)間內(nèi)生成單位時(shí)間內(nèi)生成n n mol O mol O2 2的同時(shí)生成的同時(shí)生成2 2n n mol NO mol NO2 2單位時(shí)間內(nèi)生成單位時(shí)間內(nèi)生成n n mol O mol O2 2的同時(shí)生成的同時(shí)生成2 2n n mol NO mol NO用用NONO2 2、NONO、O

15、 O2 2的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為的比為221221的狀態(tài)的狀態(tài)混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)密閉容器中壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)密閉容器中壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)4 4、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的限度化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的限度定義：定義：化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)達(dá)到的一種特殊化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)達(dá)到的一種特殊狀態(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。的最大程度。 注：注：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)化學(xué)反應(yīng)

16、的限度決定了反應(yīng)物在該條件下的最大轉(zhuǎn)化率。任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度，化率。任何可逆反應(yīng)在給定條件下的進(jìn)程都有一定的限度，只是不同反應(yīng)的限度不同。改變反應(yīng)條件可以在一定程度只是不同反應(yīng)的限度不同。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。上改變一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的限度。二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制1 1、控制化學(xué)反應(yīng)條件的意義控制化學(xué)反應(yīng)條件的意義2 2、影響煤燃燒效率的條件影響煤燃燒效率的條件(1)煤的狀態(tài)。煤的狀態(tài)。 (2)空氣用量?？諝庥昧?。(3)爐爐(灶灶)膛材料的選擇。膛材料的選擇。(4)燃燒后煙道廢氣中熱量的利用。燃燒后煙道廢氣中熱量的利用。3

17、 3、提高燃料燃燒效率的措施提高燃料燃燒效率的措施(1)盡可能使燃料盡可能使燃料 ，提高能量的轉(zhuǎn)化率。關(guān)鍵是，提高能量的轉(zhuǎn)化率。關(guān)鍵是燃料與空氣或氧氣盡可能燃料與空氣或氧氣盡可能 ，且空氣要，且空氣要 。(2)盡可能充分地利用燃料燃燒所釋放出的熱能，提高熱盡可能充分地利用燃料燃燒所釋放出的熱能，提高熱能的利用率。能的利用率。充分燃燒充分燃燒充分接觸充分接觸適當(dāng)過(guò)量適當(dāng)過(guò)量現(xiàn)在，假設(shè)你是一名工程師，你要提高你工廠煤的燃燒效現(xiàn)在，假設(shè)你是一名工程師，你要提高你工廠煤的燃燒效率，你認(rèn)為應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行分析？率，你認(rèn)為應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行分析？ 煤的狀態(tài)與燃燒的速率有何關(guān)系？與煤的充分燃燒有何煤的狀態(tài)與燃燒的速率有何關(guān)系？與煤的充分燃燒有何關(guān)系？關(guān)系？ 空氣的用量對(duì)煤的充分燃燒有什么影響？原因是什么？空氣的用量對(duì)煤的充分燃燒有什么影響？原因是什么？ 應(yīng)選用什么樣的爐膛材料？應(yīng)選用什么樣的爐膛材料？ 如何充分利用煤燃燒后的廢氣中的熱量？如何充分利用煤燃燒后的廢氣中的熱量？1 1、煤被研得越細(xì)，粉末越小，與空氣中、煤被研得越細(xì)，粉末越小，與空氣中O O2 2的接觸的接觸面積越大，燃燒越充分，反應(yīng)速率越快。面積越大，燃燒越充分，反應(yīng)速