【人教版】2016年必修二232《化学反应的限度化学反应条件的控制》课件

1新情境·激趣引航在以前的学习中，我们所接触的化学反应进行得一般都很完全，如镁条燃烧后只剩下白色的氧化镁，金属钠与水反应后最终得到澄清的溶液……那么，是不是所有的化学反应都能进行得很完全呢？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，且从高炉炉顶出来的气体中含有没有被利用的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，令人吃惊的是，高炉增高后，高炉尾气中的CO的比例竟然没有改变。这成了炼铁技术中的科学悬念。有关人士一直在研究其中的原因，直到19世纪下半叶，法国科学家勒夏特列经过深入的研究，这一谜底才得以揭开。你知道这是为什么吗？2新知识·预习探索学习目标1.认识可逆反应及其特征。2.了解并会判断化学平衡状态，初步了解化学反应条件的控制。新知预习1.可逆反应(1)定义：在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应。(2)特点在同一条件下，正向反应(反应物→生成物)和逆向反应(生成物→反应物)同时进行。(3)表示书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“”。例如：SO2和O2反应的化学方程式为：2SO2＋O22SO3。2．化学平衡状态——化学平衡(1)研究的对象：可逆反应。(2)化学平衡的建立①反应开始时：v(正)最大，v(逆)为0。②反应过程中：反应物浓度逐渐减少→v(正)逐渐减小，生成物浓度逐渐增大→v(逆)从0开始逐渐增大。③反应达到平衡时：v(正)＝v(逆)，反应物和生成物各组分浓度不再改变。(3)概念在一定条件下，当一个可逆反应进行到正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变时的状态。3.控制化学反应条件的意义通过化学反应条件的控制，改变化学反应速率和化学反应的限度，促进对人类有利的化学反应，抑制有害的化学反应。4．“提高煤的燃烧效率”的研究(1)燃料燃烧的条件①燃料与空气或氧气接触；②温度达到燃料的着火点。(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尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能充分接触，且空气要适当过量。②尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热量，提高热能的利用率。问题探索1．下列说法正确的是()A．H2可燃烧生成水，水可电解生成H2，上述两个反应互为可逆反应B．用含18O的氧气氧化不含18O的SO2时，反应一段时间后，SO2中也会含有18OC．可逆反应的反应物在一定的条件下也能完全反应D．可逆反应不可能有能量变化【答案】B2．对于化学反应的限度的叙述，错误的是()A．任何可逆反应都有一定的限度B．化学反应达到限度时，正、逆反应速率相等C．化学反应的限度与时间的长短无关D．化学反应的限度是不可改变的【解析】任何可逆反应都有一定的限度，当反应达到限度时，即反应达到化学平衡，此时v正＝v逆；对同一可逆反应，达到化学平衡时，当外界条件不变时，反应的限度不变，与时间长短无关，但当外界条件发生改变，引起v正与v逆不相等时，化学平衡被破坏，化学反应的限度则会发生改变。【答案】D3．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【解析】提高化学反应的限度，可使更多的反应物转化为生成物，提高产品的产量，提高原料的利用率，但不一定提高化学反应速率。【答案】D4．(2015·山东滨州高一检测)在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达到平衡时，可能存在的数据是()A．SO2为0.4mol/L，O2为0.2mol/LB．SO2为0.25mol/LC．SO2、SO3均为0.15mol/LD．SO3为0.4mol/L【解析】首先采用极限法分析。若反应向右进行到底，则有：c1(SO2)＝0，c1(O2)＝0，c1(SO3)＝0.4mol/L；若反应向左进行到底，则有：c1(SO2)＝0.4mol/L，c1(O2)＝0.2mol/L，c1(SO3)＝0。化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不可能完全转化的，所以平衡时各物质的浓度范围为0c(SO2)0.4mol/L,0c(O2)0.2mol/L,0c(SO3)0.4mol/L，因此A、D项错误；对于C项，若SO2为0.15mol/L，则转化的SO2的浓度为(0.2－0.15)mol/L＝0.05mol/L，此时SO3的浓度为(0.2＋0.05)mol/L＝0.25mol/L，故C项错误。【答案】B5．(双选)(2015·昆明官渡高一检测)在一定条件下，使NO和O2在一密闭容器中进行反应2NO＋O22NO2，下列说法中不正确的是()A．反应开始时，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，最后为零C．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大D．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后比正反应速率还大【解析】反应开始时，反应物浓度最大，正反应速率最大，生成物浓度为零，逆反应速率为零，A正确；随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大，但可逆反应不能进行到底，故反应速率不能为零，B错误，C正确；可逆反应达到平衡状态时正逆反应速率相等，D错误。【答案】BD3新课堂·互动探究知识点一可逆反应细解教材1．可逆反应的定义同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应称为可逆反应。如：N2＋3H22NH3通常把从左向右进行的反应称为正反应，把从右向左进行的反应称为逆反应。2．可逆反应的特点(1)双向性，即正反应和逆反应是两个方向完全相反的不同反应，但它们又同时存在，不可分离。例如，如果某容器内有SO2和O2合成SO3的化学反应，那一定有SO3分解为SO2和O2的化学反应。(2)双同性，即正、逆反应是在同一条件下同时进行的。例如2SO2＋O2===2SO3和2SO3===2SO2＋O2的条件都是催化剂和加热。而水的生成与电解，二次电池的放电与充电，CO2和H2O在植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，均不是在相同条件下同时进行的，故不能称之为可逆反应。(3)共存性，即可逆反应不能进行到底，反应物和生成物同时存在。例如，将3molH2和1molN2充入密闭容器中反应，最终生成NH3的物质的量小于2mol。反应中N2、H2、NH3始终存在于反应体系中。(4)能量转化互逆。若正反应为吸(或放)热反应，则逆反应必为放(或吸)热反应。特别提醒理解可逆反应要注意以下几点：a．可逆反应这一概念中的关键词是“同一条件”。如2H2＋O2=====点燃2H2O和2H2O=====通电2H2↑＋O2↑不互为可逆反应。b．可逆反应不能进行到底——反应物不可能全部转化为产物。c．绝大多数反应都有一定的可逆性，只不过有的逆反应倾向非常小，通常称为不可逆反应，如H2＋F2===2HF；有的反应的可逆性随条件的变化而变化，如：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)(密闭容器中，可逆)CaCO3=====高温CaO＋CO2↑(敞开容器中，不可逆)d．能量类型的转化互逆，即如果正反应是放热(吸热)反应，则逆反应就是吸热(放热)反应。e．若条件保持一定，最终都会建立一个化学平衡状态。典例精析[例1](2015·试题调研)下列对可逆反应的认识正确的是()A．SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr与2HBr＋H2SO4(浓)===Br2＋SO2↑＋2H2O互为可逆反应B．既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应C．SO2与过量的O2发生反应2SO2＋O22SO3，经过足够长的时间后最终SO2全部转化为SO3D．2molSO2与氧气完全反应生成2molSO3，放出QkJ的热量，那么2molSO3完全分解生成SO2与O2应吸收QkJ的热量【解析】可逆反应发生的条件应相同，故A、B错误，C选项不符合两边的反应物与生成物在反应体系中均不能为0这个规律，所以选项C错误；根据能量守恒定律知，选项D正确。【答案】D跟踪练习1．(2015·山东平邑高一检测)在5mL0.1mol/LKI溶液中滴加0.1mol/LFeCl3溶液5～6滴后，再进行下列实验，其中可证明FeCl3溶液和KI溶液的反应是可逆反应的实验是()A．再滴加AgNO3溶液，观察是否有AgI沉淀产生B．加入CCl4振荡后，观察下层液体颜色C．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加AgNO3溶液，观察是否有AgCl沉淀产生D．加入CCl4振荡后，取上层清液，滴加KSCN溶液，观察是否出现红色【解析】FeCl3溶液与KI溶液反应的实质是2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，由题意知，Fe3＋不足，I－过量。若反应不是可逆反应，反应后的溶液中应无Fe3＋；若反应是可逆反应，则反应后的溶液中含Fe3＋，所以应滴加KSCN溶液，检验Fe3＋是否存在。【答案】D知识点二化学反应的限度——化学平衡细解教材1．化学平衡的建立过程化学平衡的建立过程可用下列图像表示(v－t图像)：如可逆反应2SO2＋O22SO3，一定温度时，向密闭容器中充入一定量的SO2和O2，正、逆反应速率的变化情况如下：(1)反应开始时，SO2、O2浓度分别最大，因而它们化合生成SO3的正反应速率最大，而SO3的浓度为0，因而它分解生成SO2和O2的逆反应速率为0。(2)随着反应的进行，SO2、O2的浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小；同时SO3的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。(3)某一时刻t1时，v正＝v逆，由于单位时间消耗多少SO2、O2，逆反应就会同时生成多少SO2、O2，使反应混合气体中c(SO2)、c(O2)、c(SO3)保持不变，v正、v逆也不再变化且相等。2．化学平衡的含义在一定条件下的可逆反应经过一定的时间后，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡。就是这个可逆反应所能进行的限度。3．化学平衡的特征化学平衡的特征概括为：逆、等、动、定、变，即：特别提醒a．化学反应达到化学平衡时，反应并没有停止，同时在向正、逆反应方向进行，只是v正＝v逆。b.在反应达到化学反应平衡状态时，各组分的浓度及质量分数、体积分数均保持不变，但不一定相等，也不一定符合化学计量数之比。c.化学平衡状态是建立在一定条件(浓度、温度、压强等)之上的，当外界条件改变时，化学平衡可能被破坏，也可能不被破坏。4．化学平衡状态的判断(1)直接判定依据：v正＝v逆，具体含义：①同一物质：生成速率等于消耗速率。②不同的物质：化学反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。③各组成成分的质量或质量分数、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变。以反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例，归纳如下：判断角度事实依据v(正)与v(逆)关系结论①在单位时间内消耗mmolA的同时生成mmolAv(正)＝v(逆)平衡②在单位时间内消耗nmolB的同时消耗pmolC，即p·v(B)(正)＝n·v(C)(逆)v(正)＝v(逆)平衡③vvvv(D)＝mnpqv(正)不一定等于v(逆)不一定平衡正、逆反应速率的关系④在单位时间内生成nmolB的同时消耗qmolD均指v(逆)，v(正)不一定等于v(逆)不一定平衡⑤单位时间内mmolA(或nmolB)分子中化学键全部断裂的同时pmolC分子(或qmolD分子)中的化学键全部断裂v(正)＝v(逆)平衡化学键的断裂和形成⑥单位时间内mmolA分子中的化学键断裂的同时pmolC分子中的化学键形成均指v(正)，v(正)不一定等于v(逆)不一定平衡⑦各物质的物质的量或物质的量浓度