化学反应的限度及化学反应条件的控制

化学反应的限度学习目标：1.理解化学平衡的涵义；2.初步了解化学平衡状态的特征；3.初步掌握平衡状态的判断依据。自学指导：请同学们认真看课本P50—53的内容，思考下列问题，5分钟后检测。1.高炉炼铁的主要反应有哪些，为何炼制1t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？2.什么叫可逆反应？它的两个条件，即_________和___________。3.什么叫化学平衡状态，它的研究对象是什么，它是怎样建立的？4.如何提高燃料的燃烧效率？一、可逆反应1、定义在同一条件下，既能向正反应方向又能向逆反应方向同时进行的反应称为可逆反应。注：①反应物不能完全转化为生成物（反应物和生成物共存）；②使用“”；③可逆反应中如果正反应是放热（吸热）反应，则逆反应就是吸热（或放热）反应。在同一条件下，如果反应只能向一个方向进行，则称不可逆反应。水的生成（H2+O2）与电解，二次电池的放电与充电，CO2和H2O在生物体中通过光合作用合成糖与糖在人体内氧化生成CO2和H2O，它们是否属于“可逆反应”？谈谈你的见解。不属于可逆反应，因为反应条件不同。（P51）2、典型的可逆反应N2+3H22NH3催化剂高温高压SO2+H2OH2SO3NH3+H2ONH3·H2O2SO2+O22SO3催化剂△时间(min)01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999在某密闭容器中发生反应：2SO2+O22SO3催化剂△(1)、反应刚开始时：反应物浓度，正反应速率；生成物浓度为————，逆反应速率为。最大最大00逐渐增大逐渐减小逐渐减小逐渐增大(2)、反应过程中：反应物浓度———————，正反应速率；生成物浓度——————，逆反应速率。(3)、一定时间后，正逆反应速率必然出现。各物质的浓度。相等保持不变规律：时间（t）反应速率0v(正)v(逆)t1v(正)=v(逆)化学平衡状态不平衡状态化学平衡建立的过程各物质的浓度保持不变1、定义：在一定条件下的可逆反应，当正反应速率和逆反应速率相等时，各组分的浓度保持不变，达到一种表面静止的状态，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。适用对象：可逆反应实质：v(正)=v(逆)≠0外在标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变定义的理解二、化学平衡2、化学平衡状态的特征♦等：平衡时V(正)=V(逆)♦定：达到平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度保持一定，各组分的含量保持不变。♦变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。♦动：化学平衡是一个动态平衡（V(正)=V(逆)≠0）♦逆：建立化学平衡的反应是可逆反应【注：平衡时，浓度不一定相等或成比例】3、化学平衡状态的判定⑴直接标志：①平衡的本质（V(正)=V(逆)）a、同一物质，V消=V生(消耗速率等于生成速率)b、在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；c、在化学方程式两边的不同物质生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。同侧异向，异侧同向，比列计算例：对于在一定条件下的可逆反应：判断以下哪些叙述说明V(正)＝V(逆)？（1）单位时间内，消耗1molN2，同时生成1molN2（2）单位时间内，消耗3molH2，同时消耗2molNH3（3）单位时间内，生成1molN2，同时有2molNH3生成（4）单位时间内，消耗1molN2，同时有2molNH3生成N2+3H22NH3催化剂高温高压X同侧异向，异侧同向，比列计算②从组分含量来判断达平衡时各物质的含量（质量分数、物质的量分数、体积分数）及各物质的浓度、质量、物质的量均不再变化。⑵间接标志：①对于反应前后气体体积不等的可逆反应，反应体系总压强和混合气体的平均摩尔质量不变化。②对于反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反应，若体系颜色不再变化，则反应达到平衡状态。例1：可逆反应达到平衡的重要特征（）A.反应停止了B.正、逆反应速率都为零C.反应物和生成物的浓度相等D.正、逆反应的速率相等D例2：在一定条件下，某容器中充入N2和H2合成NH3,以下叙述错误的是（）A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零C.随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后保持恒定D.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定BA例3：一定的温度，向密闭容器中加入1molX气体和2molY气体,发生反应X(g)+2Y(g)2Z(g)，此反应达到平衡状态的标志是（）A、单位时间消耗0.1molX，同时生成0.1molXB、容器内X、Y、Z的浓度之比为1：2：2C、容器内各物质的浓度相等D、单位时间消耗0.1molX同时消耗0.2molYAC例4：下列哪种说法可以证明反应N2+3H22NH3达到平衡状态（）A.1个键断裂的同时，有3个键形成B.1个键断裂的同时，有3个键断裂C.1个键断裂的同时，有6个键断裂D.1个键断裂的同时，有6个键形成NNNNHHNNNNHHNHNH①、A的消耗速率与A的生成速率—————②、A的消耗速率与C的速率之比等于。③、B的生成速率与C的速率之比等于。④、A的生成速率与B的速率之比等于。相等消耗m：p生成n：p消耗m：n例5：反应mA(g)+nB(g)pC(g)，达到平衡的标志为：例6：一定温度下，在恒容密闭容器中进行的可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)。判断下列描述中反应处于平衡状态的是____________。①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化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密闭容器中压强不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态①④⑤⑥4、化学反应进行的限度定义：化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度。注：化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率。任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。二、化学反应条件的控制1、控制化学反应条件的意义2、影响煤燃烧效率的条件(1)煤的状态。(2)空气用量。(3)炉(灶)膛材料的选择。(4)燃烧后烟道废气中热量的利用。3、提高燃料燃烧效率的措施(1)尽可能使燃料，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能，且空气要。(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。充分燃烧充分接触适当过量现在，假设你是一名工程师，你要提高你工厂煤的燃烧效率，你认为应该从哪些方面进行分析？•煤的状态与燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？•空气的用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？•应选用什么样的炉膛材料？•如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？1、煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。2、空气充足，煤燃烧生成CO2越充分，放热越多；若空气不足，则煤燃烧部分生成CO，CO排到空气中造成污染，且生成CO时，放出的热量大大减少。3、应选择保温隔热且耐热的炉膛材料；选用保温隔热材料的目的，正是为了防止热量散失。4、可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。