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    高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第2章 化学键 化学反应规律第3节 化学反应的快慢和限度图片ppt课件

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    这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第2章 化学键 化学反应规律第3节 化学反应的快慢和限度图片ppt课件,共43页。PPT课件主要包含了内容索引,素养目标,反应物本身的性质,催化剂,正反应,逆反应,外界条件,化学平衡状态的改变等内容,欢迎下载使用。

    基础落实•必备知识全过关
    重难探究•能力素养全提升
    学以致用•随堂检测全达标
    1.了解化学平衡的特征,认识到化学反应的进行是有一定限度的,且化学平衡是相对的。2.通过对“可逆反应是如何进行的”这一问题的讨论,发展证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析的学科核心素养。3.能认识物质是运动和变化的,知道化学变化需要一定条件,并遵循一定规律,形成变化观念与平衡思想的学科核心素养。4.通过“硫酸的工业生产”“闵恩泽与石油化工催化剂”等资料的介绍,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作用,培养科学态度与社会责任的学科核心素养。
    [知识铺垫]1.决定化学反应速率快慢的最主要因素是          ,外界条件只起次要作用。2.    、    、      、反应物接触面积等都会影响化学反应速率。3.其他条件相同时,增大反应物的浓度,化学反应速率    ;减小反应物的浓度,化学反应速率    。4.浓度对化学反应速率的影响规律只适用于气体或者溶液参加的反应,对固体或者纯液体,改变它们的量,    改变化学反应速率。
    [必备知识]一、可逆反应1.认识化学反应存在限度向2 mL 0.01 ml·L-1 KI溶液中加入1 mL 0.01 ml·L-1FeCl3溶液,再加入几滴0.1 ml·L-1KSCN溶液。
    2.可逆反应的定义及表示方法在同一条件下      方向和      方向均能进行的化学反应称为可逆反应。可逆反应的方程式中用“ ”代替“══”。3.正反应和逆反应在反应N2+3H2 2NH3中,氮气和氢气生成氨气的反应称      ,氨气分解为氮气和氢气的反应称为     。4.可逆反应的特点双向性—反应物 生成物|双同性—正、逆反应在同一条件下同时进行|共存性—反应物与生成物同时存在
    二、化学平衡1.定义在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,反应物和生成物的    不再随时间的延长而发生变化,     速率和     速率相等,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。2.化学平衡状态的特征化学平衡研究的对象是可逆反应。化学平衡是    平衡,达到平衡状态时,正反应速率和逆反应速率    ,反应仍在进行,而不是反应停止了。一定条件下,在反应达到平衡状态的混合物中,各组分的    及质量分数、体积分数保持一定(但不一定相等),不再随时间的变化而变化。
    3.化学平衡状态的改变化学平衡是在一定条件下暂时的平衡,若       发生改变,则化学平衡状态可能随之发生改变,即可能发生         。
    【微思考1】化学反应进行一段时间后,各组分的浓度相等或正好等于化学式前面的计量数之比时,化学反应是否达到平衡?
    提示 不一定。化学反应达到平衡时,各组分的浓度保持不变,但不一定相等,也不一定等于化学式前面的计量数之比。
    【微思考2】某一可逆反应,一定条件下达到了化学平衡状态。①若化学反应速率改变,平衡状态一定发生改变吗?②若平衡状态发生改变,化学反应速率一定改变吗?
    提示 ①不一定。如使用催化剂时,反应速率发生变化,但平衡状态不发生改变。②一定。化学平衡状态发生改变的根本原因就是外界条件改变,使v(正)≠v(逆)。
    [自我检测]判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.当一个可逆反应达到平衡时,正、逆反应速率都为零。(  )2.可逆反应达到化学平衡时,正、逆反应速率一定相等。(  )3.当可逆反应达到化学平衡后,改变某些条件可以使平衡破坏。(  )4.当反应达到平衡时,尽管正、逆反应都还在进行,但各物质的浓度保持不变。(  )
    5.一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。(  )6.引起化学平衡移动的根本原因是浓度的改变。(  )7.反应2SO2+O2 2SO3达到平衡后,再向反应容器中充入含18O的氧气,经过一段时间后,18O原子存在于O2、SO2和SO3中。(  )
    [问题探究]如图是可逆反应X2+3Y2 2Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线。(1)t1时反应是否达到平衡状态?t2时正、逆反应速率的关系是怎样的?  (2)t2~t3时间段反应是否停止了?各物质的浓度还发生变化吗?  
    提示 t1时,反应未达平衡状态,正反应速率大于逆反应速率。t2时,反应达到平衡状态,此时v(正)=v(逆)。
    提示 t2~t3时反应已经处于平衡状态,正反应速率等于逆反应速率,正、逆反应仍在进行,各物质的浓度不再随时间的变化而变化。
    [深化拓展]1.化学平衡状态的建立
    2.化学平衡状态的特征
    3.化学平衡状态判断的原则(1)v(正)=v(逆),即“等”。(2)各组分的浓度保持不变,即“定”。
    [应用体验]【例1】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化或关系式成立时,不能表明反应A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是(  ) A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.3v逆(C)=2v正(B)D.物质D的质量分数
    答案 A解析 A项,反应前后气体物质的量相等,所以体系的压强始终不变,所以混合气体的压强不变不能说明反应达到平衡状态;B项,A为固体,建立平衡过程中混合气体的质量变化,混合气体的密度变化,混合气体的密度不变能说明反应达平衡状态;C项,3v逆(C)=2v正(B)说明正、逆反应速率相等,即能说明反应达到平衡状态;D项,物质D的质量分数不变,说明反应达平衡状态。
    【变式设问】A的浓度不变是否能够说明反应已达平衡状态?
    提示 不能。A为固体,浓度视为常数,故A的浓度不变不能说明反应已达平衡状态。
    规律方法 化学平衡状态的判断可逆反应达到化学平衡状态有两个主要特征,一是正反应速率和逆反应速率相等;二是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。这两个特征是判断可逆反应达到平衡状态的核心依据。以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例进行分析:(1)直接依据。①速率特征:指“等”,即v(正)=v(逆)。
    ②含量特征:指“定”,即反应混合物中各组成成分的含量保持不变。例如:
    (2)间接依据。①若m+n≠p+q,则混合气体的总物质的量、体系温度、总压强、平均摩尔质量不随时间的改变而改变,可说明反应达到了平衡状态。②反应体系中有色物质的颜色不再改变。如反应2NO2(g) N2O4(g)(N2O4气体为无色,NO2气体呈红棕色),在恒温恒容密闭容器中,若混合气体的颜色不再发生变化,说明反应达到了平衡状态。③若m+n=p+q,气体的总物质的量、总体积、总压强、平均摩尔质量、密度都不随时间的变化而变化,因此不能作为化学平衡状态的判断依据。
    变式训练1一定温度下,在一恒容密闭容器中,发生反应:N2+3H2 2NH3,下列能说明反应已达到平衡状态的是(  )①体系的压强不变 ②体系的密度不变 ③各组分的物质的量浓度不变 ④各组分的质量分数不变 ⑤反应速率v(N2)∶v(H2)=1∶3 ⑥混合气体的总物质的量不变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不变 ⑧一个N≡N 键断裂的同时,有两个H—H键的断裂 ⑨c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2A.②③⑥⑦⑨B.②③⑤⑧⑨C.①③④⑥⑦D.①④⑤⑧⑨
    答案 C解析 ①反应前后气体体积不相等,所以体系的压强不变说明反应达到平衡状态,故正确;②由于是恒容容器,且体系中均为气体,因此密度不变不能说明是平衡状态,故错误;③各组分的物质的量浓度不变,是平衡的特征,故正确;④各组分的质量分数不变,是平衡的特征,故正确;⑤进行到任何状态,都有反应速率v(N2)∶v(H2)=1∶3,所以不一定是平衡状态,故错误;⑥反应前后气体体积不相等,混合气体的总物质的量不变能说明是平衡状态,故正确;⑦混合气体的平均相对分子质量等于质量的数值与物质的量的数值的比值,质量不变,但是物质的量在未达平衡状态时发生变化,所以混合气体的平均相对分子质量不变的状态是平衡状态,故正确;
    ⑧一个N≡N键断裂的同时,有两个H—H键断裂均是指正反应速率,不能说明达到平衡状态,故错误;⑨当反应体系达平衡状态时,N2、H2、NH3的浓度之比可能为1∶3∶2,也可能不是1∶3∶2,与各物质的初始浓度及转化的量有关,则c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2时不一定是平衡状态,故错误。
    [问题探究]1.如图所示将装有二氧化氮(NO2)和四氧化二氮(N2O4)混合气体的烧瓶分别浸入冷水和热水中,并与常温情况下进行对比。
    根据实验中的现象分析烧瓶中气体颜色变化的原因。
    提示 在实验过程中,可以观察到浸入冷水中的烧瓶里的气体混合物颜色变浅,这是因为温度降低后原平衡状态被破坏,在新的条件下达到新的平衡状态,导致二氧化氮浓度变小,四氧化二氮浓度变大。浸入热水中的烧瓶里的气体混合物颜色变深,这是因为温度升高后原平衡状态被破坏,在新的条件下达到新的平衡状态,导致二氧化氮浓度增加,四氧化二氮浓度减小。
    2.化学平衡状态的改变,即化学平衡的移动是如何发生的?  
    提示 化学平衡是在一定条件下建立起来的,同一可逆反应在不同条件下将建立起不同的化学平衡状态。化学平衡移动的过程可以表示如下:
    [深化拓展]1.化学平衡状态改变的含义对一个化学平衡状态改变条件时,原来的化学平衡被破坏,并在新的条件下建立起新的化学平衡,这种化学平衡的变化叫作化学平衡状态的改变。化学平衡状态的改变也就是可逆反应进行的限度发生了变化。
    2.化学平衡状态的改变可以用下列图示理解:3.影响化学平衡移动的外界因素影响化学平衡移动的外界因素主要有温度、反应物的浓度、压强等。
    [应用体验]【例2】如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在不同的烧杯(烧杯内有水)中,然后在烧杯(1)中加入CaO,在烧杯(2)中不加其他任何物质,在烧杯(3)中加入NH4Cl晶体,发现(1)中红棕色变深,(3)中红棕色变浅。[已知反应2NO2(红棕色) N2O4(无色)]下列叙述正确的是(  )A.2NO2 N2O4是放热反应B.NH4Cl溶于水时放出热量C.烧杯(1)的烧瓶中平衡混合气体的平均相对分子质量增大D.烧杯(3)的烧瓶中气体的压强增大
    答案A解析 加CaO的烧杯(1)中温度升高,(1)中红棕色变深,说明平衡逆向移动,也说明反应2NO2 N2O4是放热反应,平衡混合气体的相对分子质量减小;(3)中红棕色变浅,说明平衡正向移动,气体的压强减小,加NH4Cl晶体的烧杯(3)中温度降低,说明NH4Cl溶于水时吸收热量。
    变式训练2(2022全国高一同步练习)可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),在容积不变的密闭容器中反应,达到平衡状态的标志是(  )A.单位时间内生成n ml O2的同时消耗2n ml NO2B.单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NOC.NO2、NO、O2表示的浓度数值之比为2∶2∶1D.NO2的物质的量不再改变
    答案 D解析 O2的生成表示的是正反应速率,而NO2的消耗表示的也是正反应速率,两者速率方向相同,不能表示反应达到平衡状态;同理,NO生成表示的也是正反应速率,B项也不能表示反应达到平衡状态;各组成成分浓度关系与是否平衡无必然联系;各组成成分的物质的量不变表示反应达到平衡状态。
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    1.下列有关化学反应速率和限度的说法不正确的是(  )A.双氧水制氧气时加入少量二氧化锰,反应速率明显加快B.铁粉代替铁钉与稀硫酸反应可以加快制取氢气的速率C.2SO2+O2 2SO3反应中,SO2不能完全转化为SO3D.2SO2+O2 2SO3反应达到化学平衡状态时,正、逆反应速率等于零
    答案 D解析 双氧水制氧气时加入少量二氧化锰作催化剂,反应速率明显加快,A项正确;铁粉代替铁钉与稀硫酸反应可以增大反应物接触面积,加快制取氢气的速率,B项正确;2SO2+O2 2SO3的反应是可逆反应,SO2不能完全转化为SO3,C项正确;反应2SO2+O2 2SO3达到化学平衡状态时,正、逆反应速率相等,但不等于零,D项错误。
    2.一定条件下,某容器中各微粒在反应前后变化的示意图如下,其中 和 代表不同元素的原子。关于此反应的说法错误的是(  )A.一定属于可逆反应B.反应物完全转化为生成物C.一定属于氧化还原反应D.一定属于分解反应
    答案 B解析 由反应示意图可知,该反应为可逆反应,故A正确;由题图可知,生成物中有反应物存在,因此反应物没有完全转化为生成物,故B错误;化合物生成单质时,元素的化合价发生变化,因此该反应为氧化还原反应,故C正确;一种物质分解生成两种物质,为分解反应,故D正确。
    3.—定条件下,在密闭容器中进行反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),当N2、H2、NH3的浓度不再改变时,下列说法正确的是(  )A.N2、H2完全转化为NH3B.N2、H2、NH3的浓度一定相等C.正、逆反应速率相等且等于零D.反应已达到化学平衡状态
    答案 D解析 题给反应是可逆反应,N2和H2不能完全转化成氨气,故A错误;根据化学平衡状态的定义,反应达到平衡状态时各物质浓度不变,但不一定相等,故B错误;化学平衡是动态平衡,反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等,但不等于0,故C错误;根据化学平衡状态的定义可知,故D正确。
    4.一定温度下,在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2X(g) Y(g)+Z(s),以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是(  )A.混合气体的密度不再变化B.反应容器中Y的质量分数不变C.X的分解速率与Y的消耗速率相等D.单位时间内生成1 ml Y的同时生成2 ml X
    答案 C解析 由于反应前后气体的质量发生改变,所以气体密度是变量,混合气体的密度不再变化说明达到平衡状态;反应前后气体Y的质量改变,反应容器中Y的质量分数不变说明达到平衡状态;X的分解速率与Y的消耗速率相等,则v(正)≠v(逆),说明该反应未达到化学平衡状态;单位时间内生成1 ml Y的同时生成2 ml X,则v(正)=v(逆),说明达到平衡状态。
    5.氢气是合成氨的重要原料,合成氨反应的化学方程式为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。(1)当合成氨反应达到平衡状态后,改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量),反应速率与时间的关系如图所示。图中表示反应处于化学平衡状态的时间段(t1时刻后)为     。
    (2)下列能证明合成氨反应已达化学平衡的标志为    (填字母)。A.压强不变B.体系的温度不变C.N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2D.气体总质量不变
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