【課件】第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度 化學(xué)反應(yīng)條件的控制課件 2023-2024學(xué)年高一化學(xué)人教版（2019）必修第二冊(cè)

第6章化學(xué)反應(yīng)與能量

第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率與限度第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)條件的控制導(dǎo)入一高爐煉鐵之謎。高爐煉鐵的主要反應(yīng)有:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；C(焦炭)+O2(空氣)CO2；C(焦炭)+CO2

2CO；生產(chǎn)中煉制生鐵所需焦炭的實(shí)際用量,遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算所需的量,而且從高爐爐頂出來(lái)的氣體中總是含有沒(méi)有利用的CO氣體。開(kāi)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的比例竟然沒(méi)有改變,這是什么原因呢?導(dǎo)入二我們知道在化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)物之間是按照化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比進(jìn)行反應(yīng)的。那么,在實(shí)際化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)物是否會(huì)按化學(xué)方程式中的計(jì)量關(guān)系完全轉(zhuǎn)化為生成物呢?由化學(xué)方程式①②可知,可逆反應(yīng)進(jìn)行得不完全。在同一條件下,正、逆反應(yīng)同時(shí)同條件進(jìn)行,化學(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,其實(shí)任何化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程都有一定的限度(可逆性)。一、化學(xué)反應(yīng)的限度[演示實(shí)驗(yàn)]

向2mL0.01mol·L?1KI溶液中逐滴加入1mL0.01mol·L

?1FeCl3溶液,然后加入0.1mol·L?1KSCN溶液。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。加入KSCN溶液后,溶液變?yōu)榧t色,說(shuō)明溶液中仍存在Fe3+。在I?

過(guò)量的情況下,Fe3+仍沒(méi)完全反應(yīng),說(shuō)明該化學(xué)反應(yīng)不能進(jìn)行到底,存在一定的限度。一、化學(xué)反應(yīng)的限度可逆反應(yīng)。1.定義:在同一條件下,正反應(yīng)和逆反應(yīng)均能同時(shí)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。書(shū)寫(xiě)可逆反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí),不用符號(hào)“”,而用符號(hào)“”。2.特征:一、化學(xué)反應(yīng)的限度小試牛刀判斷以下幾個(gè)反應(yīng)是否為可逆反應(yīng)。①N2+3H2

2NH3

②NH3+H2O

NH3·H2O③Cd+2NiO(OH)+2H2O

Cd(OH)2+2Ni(OH)2

④2H2O

2H2↑+O2↑屬于可逆反應(yīng)的是①②。一、化學(xué)反應(yīng)的限度[問(wèn)題思考]在一定條件下,向反應(yīng)容器中加入SO2和O2,發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),回答下列問(wèn)題:(1)反應(yīng)剛開(kāi)始時(shí),濃度、速率有什么特點(diǎn)?(2)反應(yīng)過(guò)程中,濃度、速率發(fā)生了怎樣的變化?(3)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后,濃度、速率又有什么特點(diǎn)?一、化學(xué)反應(yīng)的限度可逆反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g):一、化學(xué)反應(yīng)的限度該過(guò)程的v-t變化圖像如下:一、化學(xué)反應(yīng)的限度在一定條件下,某個(gè)可逆反應(yīng)在開(kāi)始進(jìn)行時(shí),反應(yīng)物的濃度最大,生成物的濃度為零,因此正反應(yīng)速率大于逆反應(yīng)速率。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)物的濃度逐漸減小,正反應(yīng)速率逐漸減小;生成物的濃度逐漸增大,逆反應(yīng)速率逐漸增大。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),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。從外表上看,反應(yīng)好像“停止”了,就像往一個(gè)有出口的水缸中灌水一樣,雖然水缸中的水面不發(fā)生變化,但是水在流動(dòng)。一、化學(xué)反應(yīng)的限度可逆反應(yīng)的這種特殊狀態(tài)就是我們今天要研究的化學(xué)平衡狀態(tài)。一、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡狀態(tài)。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí),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)到一種表面靜止的狀態(tài),稱為化學(xué)平衡狀態(tài),簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。一、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)平衡狀態(tài)的特征。一、化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)的限度。1.化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到的或完成的最大程度,即該反應(yīng)進(jìn)行的限度。2.對(duì)化學(xué)反應(yīng)限度的理解。(1)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)的量與其初始的物質(zhì)的量之比。(2)同一可逆反應(yīng)在不同條件下,化學(xué)反應(yīng)的限度不同,即改變反應(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。二、化學(xué)反應(yīng)的限度小試牛刀1.正誤判斷。(1)1molN2和3molH2在一定條件下可完全反應(yīng)生成2molNH3。()(2)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)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(shí),反應(yīng)速率不一定相等。()(3)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),各反應(yīng)物、生成物的濃度相等。

()(4)化學(xué)反應(yīng)在一定條件下建立平衡狀態(tài)時(shí),化學(xué)反應(yīng)將會(huì)停止。

()(5)一定條件,可以通過(guò)延長(zhǎng)化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間來(lái)改變反應(yīng)物的最大轉(zhuǎn)化率。()√××××二、化學(xué)反應(yīng)的限度①④⑥⑦2.(1)可逆反應(yīng)2NO2(g)

2NO(g)+O2(g)在容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___________(填序號(hào),下同)。①單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO2

②單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)生成2nmolNO③用NO2、NO、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)量不再改變二、化學(xué)反應(yīng)的限度2.(2)一定條件下的密閉容器中,發(fā)生可逆反應(yīng):N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)。下列哪些情況能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài):_________。①生成2molNH3的同時(shí)消耗1molN2

②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2③2v正(H2)=3v正(NH3)④1個(gè)N≡N斷裂的同時(shí),有6個(gè)N—H斷裂⑤H2的百分含量保持不變⑥NH3的體積分?jǐn)?shù)保持不變④⑤⑥一、化學(xué)反應(yīng)的限度【歸納總結(jié)】化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù):二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制[問(wèn)題思考1]在化工生產(chǎn)中,利用化學(xué)反應(yīng)時(shí),我們除了關(guān)注化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)和能量變化外,還應(yīng)關(guān)注哪些方面的問(wèn)題?二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制化學(xué)反應(yīng)條件的控制的目的。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。二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制[問(wèn)題思考2]從速率和平衡的角度分析工業(yè)上為什么通常采用400~500℃、10MPa~30MPa的條件合成氨氣?化工生產(chǎn)中,為了提高反應(yīng)進(jìn)行的程度而調(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)際可行性。二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制[問(wèn)題思考3]為了實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”的目標(biāo),提高燃料的燃燒效率與熱量的利用率也是重要措施之一。試回答下列問(wèn)題:煤燃燒時(shí),將煤塊粉碎成煤粉且通入適當(dāng)過(guò)量空氣的目的是什么二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制[問(wèn)題思考4]煤燃燒時(shí),選擇保溫隔熱且耐熱的爐(灶)膛材料的主要目的是什么?減少熱量的損失,提高煤燃燒的效率。[問(wèn)題思考5]煤燃燒后的廢氣中的熱量,采取什么措施可充分利用?可將燃燒后的廢氣通過(guò)熱循環(huán)裝置,供其他方面使用。二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制小試牛刀1.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是()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⑤將煤氣化處理⑥通入適當(dāng)過(guò)量的空氣A.①③④⑤B.②③⑤⑥C.③④⑤⑥D(zhuǎn).①②③④C二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制2.下圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖,下列有關(guān)生產(chǎn)條件的調(diào)控作用分析正確的是__________(填序號(hào))。a.步驟①中“凈化”可以防止雜質(zhì)與催化劑作用,降低其活性b.步驟②中“加壓”可以加快反應(yīng)速率c.步驟②采用的壓強(qiáng)是2×107Pa,因?yàn)樵谠搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最大d.步驟③選擇高效催化劑是合成氨反應(yīng)的重要條件e.目前,步驟③一般選擇控制反應(yīng)溫度為700℃左右f.步驟④⑤有利于提高原料的利用率,能節(jié)約生產(chǎn)成本abdf二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制[問(wèn)題思考6]揭秘時(shí)刻———高爐煉鐵之謎。高爐增高后,高爐尾氣中的CO比例竟沒(méi)有改變,這是什么原因呢?高爐煉鐵時(shí)發(fā)生的反應(yīng):C+CO2

2CO是一個(gè)可逆反應(yīng),且自下而上發(fā)生在高爐中有焦炭的地方。在高爐中Fe2O3與CO反應(yīng)也不能全部轉(zhuǎn)化為Fe和CO2,故反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)達(dá)到反應(yīng)的最大限度,只增加高爐的高度,不改變其他反應(yīng)條件,高爐尾氣中CO的比例不會(huì)改變?？偨Y(jié)課堂練習(xí)1.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說(shuō)法中正確的是()A.一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的最大限