化学反应限度及反应条件的控制

3化学反应的速率和限度第二课时化学反应的限度思考：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？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有利用的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？炼铁高炉尾气之谜1、可逆反应在同一条件下,既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进行的反应，称作可逆反应。H2+I22HI正反应逆反应典型的可逆反应有:2SO2+O22SO3催化剂高温N2+3H22NH3催化剂高温高压SO2+H2OH2SO3NH3+H2ONH3·H2O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）设问：可逆反应有哪些特点呢？例：在一固定容积的密闭容器里，加1molN2和3molH2(合适催化剂)，将发生反应：可逆反应的特点：起始：1mol3mol0mol转化：amolbmolcmol（a、b、c均大于零）终态：1-amol3-bmolcmol在反应刚开始的瞬间，有什么特征？（1）开始时c(N2)、c(H2)最大，c(NH3)=0N2+H2NH3，只有正反应，v(正)=最大v(逆)=0瞬间过后有什么特征？N2+H2NH3,正逆反应都进行，v(逆)≠0，v(正)v(逆)总体上仍表现为逐渐在生成NH3。（2）瞬间后c(N2)、c(H2)变小,c(NH3)≠0一定时间段内有什么特征？（3）c(N2)、c(H2)逐渐变小，所以v(正)逐渐减小,c(NH3)逐渐增大，所以v(逆)逐渐增大。但是v(正)仍大于v(逆)，总体上仍表现为逐渐在生成NH3。一定时间段后将出现什么情况？（4）v(正)=v(逆)≠0即：各种物质，如（N2，其它同理）单位时间内消耗的N2(正)与生成的N2(逆)一样多三种物质的浓度达到一个特定值。它们的量不再随时间的改变而改变，达到限度，宏观上不再转化，表象反应停止，但微观上并没有。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2化学平衡状态（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（不能理解为相等或成一定比例），这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。前提（适用范围）：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（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练习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2、对于可逆反应M＋NQ达到平衡状态时，下列说法正确的是（）A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了QC.M、N、Q的浓度都保持不变D.反应已经停止DC（3）化学平衡状态的判定N2+3H22NH3①从平衡的本质（V(正)=V(逆)）判定a、从同一物质的正、逆反应速率来判断b、从不同种物质的正、逆反应速率来判断c、从断键和成键的速率来判断②从组分含量来判断化学反应平衡的外在标志是反应混合物中各组分的浓度保持不变，所以各组分的质量、物质的量、质量分数、对气体而言的体积分数等与浓度呈正比的量只要保持不变，那么反应就处于化学平衡状态。注意：1、方向2、量如何理解V(正)＝V(逆)?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，比列计算练习2、下列说法可以证明反应N2+3H22NH3已达平衡状态的是()A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成1、下列各关系式中能说明反应N2+3H22NH3已达平衡状态的是（）A、3V正（N2）=V正（H2）B、V正（N2）=V逆（NH3）C、2V正（H2）=3V逆（NH3）D、V正（N2）=3V逆（H2）CA、C3.下列方法可以证明H2(g)+I2(g)2HI(g),已达平衡状态的是________________________________A、单位时间内生成nmolH2的同时，生成2nmolHIB、一个H－H键断裂的同时有两个H－I键断裂C.H2的百分含量与I2的百分含量相等D.H2I2HI的反应速率之比为1:1:2E.c(H2):c(I2):c(HI)==2:2:1F.温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化G.温度和体积一定时，容器内压强不再变化I.温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化ABFI在判断一个化学反应是否处于平衡状态时，立足化学平衡状态时正反应速率和逆反应速率相等和各组分的浓度不变这两个特征，只要满足变量不变的条件，就说明反应处于平衡状态。化学反应的限度（1）、定义：在给定条件下，化学反应所能达到的或完成的的程度，即该反应的的限度。（2）、影响化学反应限度的条件化学反应的限度首先决定于反应物的化学性质，其次还受温度、浓度、压强等条件的影响。这在我们以后的选修教材《化学反应原理中》学习。换句话说，化学反应的限度就是指一个反应达到化学平衡状态时各组分所能达到最大转化率时的程度。定向爆破从前面的定向爆破录像中，你可以得到什么启示？对应用于特定环境及特殊需要的化学反应，则要对反应条件进行特殊控制四、化学反应的条件控制抑制有害的化学反应促进有利的化学反应增大反应速率提高反应完成程度降低反应速率隔离引发反应的物质控制化学反应条件的意义现在，假设你是一名工程师，你要使到你工厂的煤尽可能的完全燃烧，提高煤的燃烧效率，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？