高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度公开课ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 化学反应的速率与限度公开课ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了第一部分，化学反应的限度，认识可逆反应，②特点，双向性，双同性，共存性，②速率时间图像，②建立过程，反应开始时等内容，欢迎下载使用。
1．通过实例分析，体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征，初步学会判断化学平衡状态，发展“变化观念与平衡思想”的学科核心素养。 2．通过问题探究，发展认识化学的基本角度，能从化学反应限度和快慢的角度解释生产、生活中的简单化学现象，体会从限度和快慢两各方面去认识和调控化学反应的重要性。 3．通过讨论交流，进一步认识控制反应条件在生产和科学研究中的作用，知道提高燃料的燃烧效率的重要性和方法，体会化学学科价值，树立将化学知识应用于生产、生活实践的意识。
学生活动1：阅读教材P46页内容，结合视频“炼铁高炉尾气之迷”，思考是否所有化学反应都能进行得很完全呢？
①不是。工业上，炼制1 t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要的量。
②炼铁工程师们认为这是CO与铁矿石接触不充分所造成的，于是耗费大量资金加高了的炼铁高炉，但却发现问题仍然没有得到解决，后来才发现其原因是炼铁过程中的反应是“可逆”的，即在一定条件下很多化学反应并不能进行到底。
学生活动2：结合教材P46-47页内容，思考可逆反应的定义是什么？有何特点？
①定义：在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。如氯气溶于水呈浅黄绿色：Cl2 + H2O == HCl + HClO
正、逆反应在同一条件下同时进行，反应不能进行到底，反应物的转化率都小于100%
【典例1】下列反应不属于可逆反应的是(　　) A．SO2与O2在一定条件下生成SO3，同时SO3又分解为SO2和O2 B．N2与H2在一定条件下生成NH3，同时NH3又分解为N2和H2 C．电解水生成H2和O2，氢气在氧气中燃烧生成H2O D．SO2溶于水生成H2SO3，同时H2SO3又分解为SO2和H2O
【解析】可逆反应指在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。电解水生成氢气和氧气，氢气和氧气点燃生成水，两者反应条件不同，不是可逆反应。
【典例2】一定温度下,向容积为2 L的密闭容器中通入两种气体发生化 学反应,反应中各物质的物质的量变化如图所示,对该反应的推断合理 的是(　　) A.该反应的化学方程式为： 3B+4D 6A+2C B.反应进行到1 s时,v(A)=v(D) C.反应进行到6 s时,B的平均反 应速率为0.05 ml·L-1·s-1 D.反应进行到6 s时,各物质的反应速率相等
【解析】Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)=(1.2-0) ml∶(1.0-0.4) ml∶(1.0-0.2) ml∶(0.4-0) ml=6∶3∶4∶2,化学方程式为3B+4C 6A+2D,A错误;不论在什么时刻,用各物质表示的速率之比等于化学计量数之比,B、D错误;反应进行到6 s时,B的物质的量浓度的变化量为(1.0-0.4) ml÷2 L=0.3 ml·L-1,6 s时,B的平均反应速率为0.3 ml·L-1÷6 s=0.05 ml·L-1·s-1,C正确。
任务二、探究化学反应的限度—化学平衡
①该反应可分为三个阶段：
开始时：c(反应物)最大，v(正)最大；c(反应物)=0，v(逆)最小
进行中：c(反应物)逐渐减小，v(正)逐渐减小；c(生成物)逐 渐增大，v(逆)逐渐增大；
一段时间后：v(正)=v(逆)，c(反应物)、c(生成物)保持不变
学生活动2：结合可逆反应的速率—时间图像分析，思考化学平衡状态的概念、特征是什么？如何判断可逆反应达到平衡状态？
①定义：化学平衡状态(简称化学平衡)是指在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等（即同一物质的生成速率和消耗速率相等），反应物和生成物的浓度不再改变的表面静止状态。
c(反应物)最大，v(正)最大；c(反应物)=0，v(逆)最小
v(正)=v(逆)，c(反应物)、c(生成物)保持不变（平衡）
c(反应物)逐渐减小，v(正)逐渐减小；c(生成物)逐渐增大，v(逆)逐渐增大
④化学平衡状态的特征：逆、等、动、定、变
化学平衡状态的研究对象是可逆反应
各组分浓度/物质的量/百分含量保持不变
v(正)= v(逆) ≠ 0，是一个动态平衡
外界条件改变时，原平衡状态被破坏，在新条件下建立平衡
⑤平衡状态的判断（标志）：
直接判据：①正逆反应速率相等；②各物质浓度不变。
间接判据：百分含量、物质的量、压强、平均相对分子质量、密度、颜色不随 时间改变等。
【温馨提示】不管是直接判据还是间接判据，在实际应用过程都会有不同的表 现形式，从而产生很多等价标志。如颜色、密度、气体相对分子质量、气体 压强等
同侧异向，异侧同向，比列计算
学生活动3：结合教材P47页内容，思考什么是化学反应的限度？研究化学反应的限度有何意义？
①可逆反应在一定条件下达到的一种特殊的化学平衡状态，是在给定的条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应进行的限度。
②化学反应的限度决定了反应物的量不再随时间的变化而变化，因此反应物的转化率在一定条件下达最大值，且保持不变。
③同一可逆反应，不同条件下，化学反应的限度不同，即改变条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。
④研究化学反应的限度对于化学研究和化工生产有着重要的意义。
【典例1】下列理解错误的是(　　) A．化学平衡是一个动态平衡 B．化学反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，是对反应 中不同物质而言 C．化学反应速率是研究化学反应进行快慢的问题，化学平衡是研究 化学反应进行的限度问题 D．化学平衡研究的对象主要是可逆反应
【解析】化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，且不等于0，化学平衡是一个动态平衡，A正确；平衡时，反应中同一物质反应速率相等，不同物质之间的正逆反应速率可能相等，B错误；化学反应速率是研究化学反应进行快慢的问题，化学平衡是研究化学反应进行的限度问题，C正确；化学平衡研究的对象主要是可逆反应，不适用于不可逆反应，D项正确。
【典例2】可逆反应：2NO2 2NO＋O2在体积固定的密闭容器中进 行，达到平衡状态的标志是(　　) ①单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NO2 ②单位时间内生成n ml O2的同时生成2n ml NO ③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部
【解析】①中单位时间内生成n ml O2的同时必消耗2n ml NO2，知v正＝v逆，所以①能说明达到平衡状态；②所描述的都是指正反应方向的速率，无法判断；③无论达到平衡与否，物质的反应速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比；④有色气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡；因容器体积固定，密度是一个常数，所以⑤不能说明；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体积又固定，所以⑥⑦均能说明达到平衡。
任务一、化学反应条件控制的目的和措施
学生活动1：阅读教材P47最后自然段，思考化学反应条件控制的目的和措施是什么？
降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生。
提高反应速率；提高反应物的转化率，即原料的利用率。
改变可逆反应进行的限度
改变反应温度、物质的浓度、气体的压强、固体的表面积以及催化剂的合理使用等
改变可逆反应体系的温度、物质的浓度、气体的压强等
学生活动2：结合教材P48页“思考与讨论”栏目，思考为提高煤的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？
①煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉。目的是增大与空气中O2的接触面积，煤粉燃烧更充分，反应速率快。
②通入过量的空气可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出更多的热量。若空气不足，会造成煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染。
③选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料，主要目的是防止热量散失
④为充分利用煤燃烧后的废气中的热量，可将燃烧后的废气通过热交换装置，供其他方面使用。
【典例1】生活中家庭常用的燃料气体有三种：天然气、水煤气和液 化石油气。天然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为 CH4+2O2 CO2+2H2O，C3H8+5O2 3CO2+4H2O，现有一套以天然气 为燃料的灶具，今改为烧液化石油气，应采用的正确措施是（ ） A.减少空气进入量，增大石油气进入量 B.增大空气进入量，减少石油气进入量 C.减少空气进入量，减少石油气进入量 D.增大空气进入量，增大石油气进入量
【解析】从化学方程式可知，单位体积的甲烷比液化石油气燃烧耗O2少，若改烧液化石油气，必须增大进空气量，减少进石油气量。
【典例2】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将液体燃料雾化处理　⑤将煤进行气化处理　⑥通入适当过量 的空气 A.①③④⑤　　　 B.②③⑤⑥ C.③④⑤⑥ D.①②③④
【解析】着火点是固有性质，不能改变，①②错误;③④⑤⑥都可以使燃料与氧气充分接触，正确。
任务二、化工生产中反应条件的调控
学生活动1：阅读教材P48页第一自然段，思考化工生产（工业合成氨）中是理论上该如何调控反应条件？
①考虑因素：化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的成本和实际可能性。
②从反应速率来看，反应速率越快，越有利，应该选择高温，且温度越高越好。
③从压强来看，压强越大，反应速率越快，因此，应该选择高压，且压强越高越好。
④使用催化剂，可以加快化学反应速率，所有应该使用催化剂。
学生活动2：下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1：3)，根据合成氨反应的数据分析合成氨的适宜条件是什么？
低温、高压时有利于提高氨的产率。
温度—温度低，速率小，达到平衡所需时间长，生产成本高，通常选择在400~500℃
压强—压强大，对动力和生产设备的要求越高，成本高，通常采用压强为10~30MPa。
【温馨提示】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。
【典例1】工业上合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)， 在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是(　　) A．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好 B．压强越大，反应速率越快，因此采取的压强越大越好 C．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂 D．可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率
【解析】A项，温度高反应速率快，但温度过高会消耗更多的燃料，因此实际生产中的温度不是越高越好，错误；B项，压强大反应速率快，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越大越好，错误；C项，可选用适当的催化剂提高反应速率，正确；D项，加入水蒸气会降低反应体系的温度，且氨气溶于水并不能提高反应速率，错误。
1．下列反应中可判断为可逆反应的是（ ）A.氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，氯化氢受热分解生成氢气和氯气B.氮气与氢气在高温、高压、催化剂作用下可以生成氨气，同时氨 气又分解为氮气和氢气C.单质溴可以置换出碘，氯气又可以置换出溴D.氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸在光照条件下可分解为 盐酸和氧气
【解析】正、逆两方向的反应条件相同且同时进行时属于可逆反应。A条件不一样，错误;C、D反应物、生成物不一样，错误。
2．下列关于化学反应限度的说法正确的是（ ）A.当一个可逆反应达到平衡状态时，就是这个反应在该条件下所能达 到的限度B.可以通过延长化学反应时间改变化学反应限度C.平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度不再改变D.化学反应的限度不可以通过改变条件而发生改变
【解析】A项，当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，就是这个反应在该条件下所能达到的限度，A项正确；C项，平衡状态是一种动态平衡，C项错误；D项，改变反应条件，如浓度、温度、压强等，化学反应的限度可能发生改变，D项错误。
【解析】据题意得，5 min末测得SO3的物质的量为0.8 ml，则0~5min内消耗SO31.2ml，v(SO2)=0.12ml·L－1·min－1，故0~5min，SO2的生成速率v(SO2)=0.12ml·L－1·min－1，A正确；若起始时充入3 ml SO3，相当于增大压强，SO3分解速率减小，B错误；若某时刻消耗了1 mlSO3同时生成了0.5mlO2，则说明可逆反应正向进行，不能表明该反应达到了平衡状态，C错误；达到平衡时，SO2和SO3的浓度不一定相等，D错误。
4．将煤块粉碎、经脱硫处理、在适当过量的空气中燃烧，这样处理的目的是(　　)①使煤充分燃烧，提高煤的利用率；②减少SO2的产生，避免造成“酸雨”；③减少有毒CO的产生，避免污染空气；④减少CO2的产生，避免“温室效应” A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④
【解析】①将煤块粉碎，增大与空气的接触面积，能使煤充分燃烧，提高煤的利用率，正确；②煤中含有S元素，燃烧时能生成SO2，经脱硫处理可减少SO2的产生，避免造成“酸雨”，正确；③在适当过量的空气中燃烧，生成CO2，减少CO的产生，正确；④无论是否脱硫处理，在适当过量的空气中燃烧，生成CO2的量都不变，不能减少CO2的产生，错误。
可逆反应在一定条件下达到的一种特殊的化学平衡状态，即为该反应在该条件下进行的限度。
目的：促进有利的化学反应、抑制有害的化学反应措施：改变化学反应速率、改变可逆反应进行的限度
定义：在同一条件下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。特点：双向性、双同性、共存性。
直接判据：①正逆反应速率相等；②各物质浓度不变。间接判据：百分含量、物质的量、压强、平均相对分子质量、密度、颜色不随时间改变。
定义：一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再改变的状态特点：逆、动、等、定、变。