高中人教版 (2019)第二节 化学反应的速率与限度获奖课件ppt

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1. 体会可逆反应存在限度；
3.认识控制反应条件在生产生活和科学研究中的作用。
第二节 化学反应的速率与限度第2课时　化学反应的限度
2.理解化学平衡状态并学会化学平衡状态的判断
高炉炼铁的主要反应是：2C(焦炭)＋O2(空气) =2CO(放出热量)，Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2。炼制1吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有没利用的CO气体，开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟没有改变，这是什么原因呢？
② 2SO2 + O2 ⇌ 2SO3 已知：2ml 1ml
思考：我们知道在化学反应中，反应物之间是按照化学方程式中的系数比进行反应的，那么，在实际反应中，反应物能否按相应的计量关系完全转化为生成物呢？
① 2H2 + O2 = 2H2O 已知：2ml 1ml
由上可知可逆反应进行得不完全，正、逆向反应同时同条件进行。化学反应物不可能全部转化为生成物，存在一定的化学反应限度。
在相同条件下能向正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。
例2. 14CO2 + C CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C 的粒子有 。
14CO2、14C、14CO
例1. 以下几个反应是否是可逆反应？为什么？
在一固定容积的密闭容器里，加 1 ml N2和 3 ml H2 (合适催化剂)，能发生什么反应？2 ml NH3？
2、化学平衡状态的建立
【思考】1、反应刚开始时， v正 、v逆 为何值？2、随着反应的进行，反应物和生成物的浓度如何改变？速率如何变化？3、v正 递减、v逆 递增将导致二者之间出现什么的结果？4、在v正 = v逆 后，v正会继续减小吗？v逆 会继续增大吗？反应物和生成物的浓度呢？
c(N2) 、c(H2 )最大，→ v(正)最大,c(NH3) =0 → v(逆)=0
由于v(正)= v(逆) ≠ 0，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化。
从外表上看，反应好象“停止”
可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态
3、化学平衡状态的定义：
在一定条件下，可逆反应中，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应物的浓度和生成物的浓度都不在改变。达到了一种表面静止的状态，我们称之为“化学平衡状态”。化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大“限度”。
【思考】(1) 达化学平衡的反应中，如何理解正逆反应速率相等？(2) 当一个可逆反应达到平衡时，各物质的浓度保持不变，这时反应停止了吗？
可逆反应中 v正 = v逆 是针对同一物质而言的
4、化学平衡状态的特征：
(1) 逆：讨论的对象是可逆反应 (前提)
(2) 等：同一物质 v正 = v逆≠0 (实质)
(3) 动：化学平衡是一种动态平衡。化学反应达到平衡时，反应并没有停止。
(4) 定：在平衡混合物中，各组成成分的含量保持不变 (标志)
(5) 变：化学平衡状态是有条件的，当影响化学平衡的外界条件发生改变，化学平衡就会被破坏，在新的条件下建立新的化学平衡。
速率v(正）=v(逆）
vA（耗）=vA(生）
等号一边一生一死，量与系数成正比
等号两边同生共死，量与系数成正比
各组分的n/m/W（n）不再变化
5、化学平衡状态的判断
① 由化学平衡本质 v正 = v逆 ，即 v生成 = v消耗 ，方向相反
相同t内，生成 2ml SO3 同时消耗 1ml O2
相同t内，生成 2ml SO2 同时消耗 2ml SO2
1ml N≡N键断裂的同时，有6ml N－H键断裂 1ml N≡N键断裂的同时，有6ml N－H键形成
N2的消耗速率与N2的生成速率 N2的消耗速率与NH3的 速率之比等于———H2的生成速率与NH3的 速率之比等于———
v(H2)： v(N2) =3:1可否判断反应达平衡？
不可以，因为任何时刻速率比都等于系数比
颜色不变（反应本身有颜色）
例4、以3H2+N2 2NH3为列分析,判断下列情形是否达到平衡状态?(1) 若有1mlN2消耗，则有1mlN2生成。(2) 若有1mlN2消耗，则有3mlH2生成。(3) 若有1mlN2消耗，则有2mlNH3生成。 (4) 若有1mlN≡N键断裂，则有6mlN﹣H键断裂。 (5) 若有1mlN≡N键断裂，则有6mlN﹣H键生成。(6) 若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变。(7) 反应体系中平均相对分子质量一定。(8) 若体系的体积一定，气体的密度一定。(9) 若体系的体积一定，气体的压强一定。
例5、可逆反应2NO2(红棕色) 　　2NO(无色)＋O2(无色)在密闭容器中反应，达到化学平衡状态的是（ ）A.单位时间内生成n ml O2同时生成2n ml NO2B.单位时间内生成n ml O2同时生成2n ml NOC.c(NO2):c(NO):c(CO2)= 2: 2: 1D.混合气体的颜色不再改变F.混合气体的密度不再改变E.混合气体的平均相对分子质量不再改变H.混合气体个组分的 体积分数不再改变
例6、 3mlA和2.5mlB混合于2L的密闭容器中发生反应：3A(g)+B(g) aC(g)+2D(g)，5min后达到平衡，已知v(c)=0.05 ml /(min·L)，生成D为1 ml。下列选项正确的是（ ）A. v (A)=0.15 ml/(min·L) B. a=2C.平衡时B的转化率为20% D.平衡时压强为起始时的0.8倍
以下情况可作为反应达到平衡的标志的是
①反应混合物中各气体的体积分数
②混合气体的颜色不再改变
③混合气体的密度不再改变
④混合气体的压强不再改变
例7. 在两个恒容密闭容器中进行如下两个反应
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变
二、化学反应条件的控制
在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400~500℃下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为10~30MPa。
为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？（提示：可以从以下几方面考虑，如燃料的状态、空气用量、炉膛材料、烟道废气中热能的利用，等等。）
①燃料与空气接触；②温度达到燃料的着火点。(2)燃料充分燃烧的条件①要有足够的空气或氧气(助燃剂)；②燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。(3)燃料充分燃烧的意义①使有限的能量发挥最大的作用，节约能源；②降低污染程度。
例8.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是(　　)
①提高燃料的着火点　②降低燃料的着火点　③将固体燃料粉碎　④将液体燃料雾化　⑤将煤气化处理　⑥通入足量的空气A.①③④⑤ B.②③⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④解析　燃料的着火点不可改变且与燃烧效率无关。
9.下列关于化学反应限度的说法中正确的是（ ）A.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最大限度B.当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率相等且等于零C.平衡状态时，各物质的浓度保持相等D.化学反应的限度不可以通过改变条件而改变
11.化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如果设法提高化学反应的限度，下面说法中错误的是( )A.能够节约原料和能源 B.能够提高产品的产量C.能够提高经济效益 D.能够提高化学反应速率
12.下列措施可以提高燃料燃烧效率的是_________(填序号)。①提高燃料的着火点　②降低燃料的着火点③将固体燃料粉碎　④将液体燃料雾化处理⑤将煤进行气化处理　⑥通入适当过量的空气