【公開課】化學(xué)反應(yīng)的限度（課件）（人教版2019必修第二冊）

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2化學(xué)反應(yīng)的限度學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解可逆反應(yīng)；2.理解化學(xué)平衡狀態(tài)和學(xué)會平衡狀態(tài)的判斷；3.了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)生活和科學(xué)研究中的作用。情景導(dǎo)學(xué)煉鐵高爐尾氣之謎開始，煉鐵工程師們認(rèn)為是CO與鐵礦石接觸不充分造成的，于是設(shè)法增加高爐的高度。然而，令人吃驚的是，高爐增高后，高爐尾氣中的CO比例竟然沒有改變。高爐煉鐵原理：

煉制1t生鐵所需要的焦炭的實(shí)際用量，遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計算所需用量，從高爐爐頂出來的氣體中總是含有未利用的CO氣體。

C+O2

CO2點(diǎn)燃C+CO22CO高溫Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫思考討論思考：我們知道在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物之間是按照化學(xué)方程式中的系數(shù)比進(jìn)行反應(yīng)的，那么，在實(shí)際反應(yīng)中，反應(yīng)物能否按相應(yīng)的計量關(guān)系完全轉(zhuǎn)化為生成物呢？

①2H2+O2=2H2O

已知：2mol1mol

②2SO2+O2

?2SO3

已知：2mol1mol

2mol?<2mol?

由上可知可逆反應(yīng)進(jìn)行得不完全，正、逆向反應(yīng)同時同條件進(jìn)行?；瘜W(xué)反應(yīng)物不可能全部轉(zhuǎn)化為生成物，存在一定的化學(xué)反應(yīng)限度。可逆反應(yīng)

在相同條件下能向正反應(yīng)方向進(jìn)行同時又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。同一條件下表示方法：書寫可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時不用“===”而用“”。2.14CO2+CCO，達(dá)到化學(xué)平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有

。N2+3H22NH3催化劑高溫高壓2SO2+O22SO3催化劑高溫Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電2H2O2H2↑+O2↑電解點(diǎn)燃14CO2、14C、14CO1.以下幾個反應(yīng)是否是可逆反應(yīng)？為什么？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SO2、O2和SO3中解析該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，加入18O2后，它與SO2反應(yīng)生成SO3，因此SO3中會有18O原子，含有18O原子的SO3會部分分解為SO2和O2，18O原子可能進(jìn)入O2中，也可能進(jìn)入SO2中，因此最后SO2、O2和SO3中都會有18O原子。D2.500℃時，將2molN2和2.25molH2充入體積為10L的恒容密閉容器中，反應(yīng)達(dá)到平衡時，NH3的濃度不可能是(

)A.0.1mol·L－1

B.0.12mol·L－1 C.0.05mol·L－1

D.0.16mol·L－1D化學(xué)平衡的建立過程

分析平衡建立過程：某溫度和壓強(qiáng)下的密閉容器中,2SO2+O22SO3010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9此條件下進(jìn)行到什么時候達(dá)到了這個反應(yīng)的限度?達(dá)到反應(yīng)限度時該反應(yīng)是否停止了？△催化劑t(min)C(mol/L)化學(xué)平衡的建立過程

分析平衡建立過程：某溫度和壓強(qiáng)下的密閉容器中,2SO2+O22SO3010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9△催化劑t(min)C(mol/L)c(SO2)、c(O2)最大，→v(正)最大,c(SO3)=0→v(逆)=0開始時反應(yīng)速率v(正)v(逆)時間（t）0化學(xué)平衡的建立過程正逆反應(yīng)都進(jìn)行，v(逆)≠0，v(正)>v(逆)

c(SO2)、c(O2

)逐漸減小,v(正)逐漸減小，c(SO3)逐漸增大，v(逆)逐漸增大反應(yīng)過程中c(SO2)、c(O2)最大，→v(正)最大,c(SO3)=0→v(逆)=0開始時反應(yīng)速率時間（t）0v(正)v(逆)v(正)=v(逆)平衡狀態(tài)t1反應(yīng)結(jié)束時t1

動態(tài)平衡化學(xué)平衡的建立過程

分析平衡建立過程：某溫度和壓強(qiáng)下的密閉容器中,2SO2+O22SO3010203040506070SO310.70.50.350.20.10.10.1O200.150.250.3250.40.450.450.45SO200.30.50.650.80.90.90.9△催化劑t(min)C(mol/L)反應(yīng)速率時間（t）0v(正)v(逆)平衡狀態(tài)t1注意：平衡時各物質(zhì)的各量之比不一定等于計量系數(shù)比，只有反應(yīng)過程中變化量之比等于計量系數(shù)比反應(yīng)物濃度最大生成物濃度為0

v正最大v逆為0反應(yīng)開始反應(yīng)過程達(dá)到平衡反應(yīng)物濃度減小生成物濃度增大各物質(zhì)的濃度不再改變

v正逐漸減小v逆逐漸增大

v正=

v逆≠0生成物

時間濃度O··反應(yīng)物

時間速率O正反應(yīng)逆反應(yīng)化學(xué)平衡狀態(tài)1.定義：在一定條件下，可逆反應(yīng)中，當(dāng)正、逆兩個方向的反應(yīng)速率相等時，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度都不在改變。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)”。可逆反應(yīng)ν(正)=ν(逆)逆等動≠02.特征動態(tài)平衡定各組分的濃度保持不變變條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡時間tV正V逆V正=V逆反應(yīng)速率達(dá)到平衡0t1判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡的直接標(biāo)志。(1)1molN2和3molH2在一定條件下可完全生成2molNH3(

)(2)在一定條件下，一個可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是該反應(yīng)所能達(dá)到的最大限度(

)(3)化學(xué)反應(yīng)在一定條件下建立平衡狀態(tài)時，化學(xué)反應(yīng)將會停止(

)(4)一定條件，可以通過延長化學(xué)反應(yīng)的時間來改變反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率(

)(5)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，各反應(yīng)物、生成物的濃度相等(

)(6)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時正、逆反應(yīng)速率相等，是指同一物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等，若用不同物質(zhì)表示時，反應(yīng)速率不一定相等(

)化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷（1）直接標(biāo)志：

①正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率

可為同一物質(zhì)，也可為不同物質(zhì)(其比值不一定為1)②各組分的量不隨時間改變而改變濃度或含量(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù))化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷直接依據(jù)：①由化學(xué)平衡本質(zhì)

v正

=

v逆

，即v生成

=

v消耗，方向相反相同t內(nèi)，生成2molSO3

同時消耗1molO22SO2

+O2

2SO3催化劑相同t內(nèi)，生成2molSO2

同時消耗2molSO2X相同物質(zhì)看正逆、不同物質(zhì)成比例N2+3H22NH31molN≡N鍵斷裂的同時，有6molN－H鍵斷裂1molN≡N鍵斷裂的同時，有6molN－H鍵形成XN2的消耗速率與N2的生成速率

N2的消耗速率與NH3的

速率之比等于———H2的生成速率與NH3的

速率之比等于———相等消耗1:23:2生成達(dá)到平衡的標(biāo)志是:v(H2)：

v(N2)=3:1可否判斷反應(yīng)達(dá)平衡？不可以?。?！因?yàn)槿魏螘r刻速率比都等于系數(shù)比化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷【小結(jié)】對于不同類型的可逆反應(yīng)，某一物理量不變是否可作為平衡已到達(dá)的標(biāo)志，取決于該物理量在平衡到達(dá)前后（反應(yīng)過程中）是否發(fā)生變化，若是,則可以作為依據(jù)；否則，不行。（2）間接標(biāo)志：

a.各物質(zhì)的物質(zhì)的量不隨時間改變而改變

b.體系的壓強(qiáng)不隨時間改變而改變

c.氣體的顏色不隨時間改變而改變

d.氣體的密度或平均相對分子質(zhì)量不隨時間改變而改變平均摩爾質(zhì)量mA(s)

nB(g)＋pC(g)＋qD(g)2SO2+O2

2SO3C

(s)+H2O(g)CO(g)+H2

(g)I2+H22HIM=m總n總CaC2O4（s）CaO(s)+CO2(g)+CO(g)思考：反應(yīng)前后氣體m、n、P、M變不變不變變變變不變不變不變不變變A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)變變變變不變不變變變變變不變a.對于純氣體參加的可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)b.對于非純氣體參加的可逆反應(yīng)mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)c.對于僅固體作反應(yīng)物的可逆反應(yīng)①當(dāng)m＋n≠p＋q時

②當(dāng)m＋n=p＋q時

①當(dāng)m＋n≠p＋q時

②當(dāng)m＋n=p＋q時

化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志(1)速率:ν正=ν逆①同一物質(zhì):ν生成(A)

=ν消耗(A)直接標(biāo)志(2)各組分的濃度保持不變間接標(biāo)志——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不同物質(zhì)，v正(A):v逆(B)

=化學(xué)計量數(shù)之比

（根據(jù)具體情況分析）以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)為例a.對于純氣體參加的可逆反應(yīng)平衡不一定平衡壓強(qiáng)①m＋n≠p＋q時，總壓強(qiáng)一定(其他條件一定)②m＋n=p＋q時，總壓強(qiáng)一定(其他條件一定)壓強(qiáng)P\平均摩爾質(zhì)量M\密度ρ\溫度T混合氣體平均摩爾質(zhì)量①當(dāng)m＋n≠p＋q時

，

一定時溫度當(dāng)體系溫度一定時平衡顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色一定平衡體系密度不一定平衡恒溫恒壓時，m＋n≠p＋q，則密度一定時平衡②當(dāng)m＋n=p＋q時

，

一定時平衡不一定平衡恒溫恒容時，密度一定間接依據(jù)：以mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)為例不一定平衡壓強(qiáng)①n≠p＋q時，總壓強(qiáng)一定(其他條件一定)平衡②n=p＋q時，總壓強(qiáng)一定(其他條件一定)平衡平衡恒溫恒容時，密度一定平衡混合氣體平均摩爾質(zhì)量①一定時，只有當(dāng)n≠p＋q時②一定時，但n=p＋q時體系密度b.對于非純氣體參加的可逆反應(yīng)以mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)為例1.在一定溫度下，向aL密閉容器中加入1molX氣體和2molY氣體，發(fā)生如下反應(yīng)：X(g)＋2Y(g)

2

Z(g)，不能作為反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志的是()

A.單位時間內(nèi)生成和消耗的X的物質(zhì)的量相等B.容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度不隨時間變化C.容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為1∶2∶2D.單位時間消耗0.1molX的同時消耗0.2molZC反應(yīng)物和生成物的濃度都不再改變（注意不是相等）2.某密閉容器中有反應(yīng)2NO22NO＋O2

，達(dá)到平衡的是（）A、單位時間內(nèi)生成nmolO2同時生成2nmolNO2B、單位時間內(nèi)生成nmolO2同時生成2nmolNOC、c(NO2):c(NO):c(CO2)=2:2:1D、混合氣體的顏色不再改變E、混合氣體的密度不再改變F、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變H、混合氣體個組分的體積分?jǐn)?shù)不再改變ADEFHM=m總n總ρ=m總V比值不行NO2紅棕色以下情況可作為反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志的是①反應(yīng)混合物中各氣體的體積分?jǐn)?shù)②混合氣體的顏色不再改變③混合氣體的密度不再改變④混合氣體的壓強(qiáng)不再改變反應(yīng)1：反應(yīng)2：3.在兩個恒容密閉容器中進(jìn)行如下兩個反應(yīng)反應(yīng)1：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)（NO2紅棕色）反應(yīng)2：H2(g)+I2(g)2HI(g)（I2紫色）⑤混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變①②④⑤①②4.在一恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)下列說法能夠證明上述反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是：

。①各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不再改變②SO2、O2、SO3的濃度之比為2:1:2③SO2的轉(zhuǎn)化率不再改變

④SO3的體積分?jǐn)?shù)不再改變⑤混合物的總質(zhì)量不再改變⑥混合氣體的密度不再改變⑦混合物的顏色不再改變⑧混合物的平均摩爾質(zhì)量不再改變⑨絕熱容器中反應(yīng)體系的溫度不再改變⑩恒溫容器中混合氣體的壓強(qiáng)一定①③④⑧⑨⑩公式：公式：其他特別的反應(yīng)類型：A(g)+B(s)?C(g)其他有顏色變化的反應(yīng)：

I2(g)+H2(g)?2HI(g)(紫色)公式：公式：PV=nRT(1)速率:ν正=ν逆①同一物質(zhì):ν生成(A)

=ν消耗(A）)直接標(biāo)志(2)各組分的濃度保持不變間接標(biāo)志——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不同物質(zhì)v正(A):v逆(B)=化學(xué)計量數(shù)之比

（根據(jù)具體情況分析）判斷標(biāo)志定義特征逆、動、等、定、變化學(xué)平衡狀態(tài)可逆反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向，又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，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)?；瘜W(xué)反應(yīng)條件的控制高爐煉鐵

高爐煉鐵過程中發(fā)生的反應(yīng)包括了可逆反應(yīng)，而可逆反應(yīng)存在一定的限度，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到其限度以后，各物質(zhì)的量就不變了，因此煉鐵過程中，原料是不可能完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的。對煉鐵的反應(yīng)進(jìn)行深入研究還有沒有意義？單擊添加標(biāo)題化學(xué)反應(yīng)條件的控制對煉鐵的反應(yīng)進(jìn)行深入研究的意義：

可逆反應(yīng)的限度是建立在一定條件的基礎(chǔ)上的，改變反應(yīng)