2019-2020学年高中化学 第二章 化学反应与能量 第3节 化学反应的速率和限度 第2课时 化学

1.认识可逆反应及其特征。2．了解并会判断化学平衡状态。3．初步了解化学反应条件的控制。第3节化学反应的速率和限度学习目标第2课时化学反应的限度1.可逆反应(1)定义：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。典型的可逆反应有:N2+3H22NH32SO2+O22SO3SO2+H2OH2SO3NH3+H2ONH3·H2OH2+I22HI正反应逆反应一、化学反应的限度•思考与交流•(1)水的生成（H2+O2）与电解，•(2)二次电池的放电与充电，•(3)CO2和H2O在植物中通过光合作用合成糖与糖在体内氧化生成CO2和H2O，•它们是否属于“可逆反应”？可逆反应有什么特点？(2)特点：双向性同时性共存性2SO2+18O22SO3可逆反应中反应物能否完全转化为生成物？其他化学反应在实际进行时，反应物都能完全转变为生成物？不能！炼铁高炉尾气之谜•C+O2=CO2•C+CO2==2CO•Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2高温炼制1t生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需用量，且从高炉炉顶出来的气体中含有没有利用的CO气体。可逆反应启示:化学反应是有限度的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。高温某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O22SO3△催化剂时间（min)物质的量浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9•此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度?•达到反应限度时该反应是否停止了？2SO2+O22SO3（1）开始时c(SO2)、c(O2)大，c(SO3)=0开始阶段有什么特征？只有正反应，v(逆)=0反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0（2）瞬间后c(SO2)、c(O2)变小,c(SO3)≠0瞬间过后有什么特征？正逆反应都进行，v(逆)≠0，v(正)v(逆)2SO2+O22SO3反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0（3）c(SO2)、c(O2)逐渐变小，c(SO3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。一定时间段内有什么特征？v(正)=v(逆)≠02SO2+O22SO3反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）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。可逆反应反应速率的特点反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0(1)0~t1：v(正)v(逆)(2)t1：v(正)=v(逆)平衡状态化学平衡状态2SO2+O22SO3△催化剂（1）定义：在一定条件下的可逆反应中，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。前提（适用范围）：可逆反应内在本质：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2.化学平衡状态（2）化学平衡状态的特征③动：动态平衡（v(正)=v(逆)≠0）②等：v(正)=v(逆)④定：各组分的浓度和含量保持不变。⑤变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。①逆:可逆反应例1.某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是()①正反应和逆反应同时进行，两者的速率完全相等②反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同③混合物的组成比例不会因时间而改变A.①B.①③C.②D.①②③解析可逆反应达到平衡状态时，v正＝v逆≠0，且各组分的含量保持不变，故①③正确；而反应物和生成物浓度相同，只是反应达到的某一特殊状态，并不一定达到平衡。B例2.在一定温度下，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到化学平衡状态的标志是()A.单位时间内生成nmolH2，同时就有nmolHI生成B.单位时间内有nmolH2生成，同时就有nmolI2生成C.容器内气体的总压强不随时间的变化而变化D.1个H—H键断裂的同时，有2个H—I键断裂解析：选项A，生成H2是逆反应，生成HI是正反应，根据化学方程式中的化学计量数关系，如果正、逆反应速率相等，则生成nmolH2的同时应有2nmolHI生成，因此A选项并没有达到化学平衡；选项B，生成H2和生成I2均是逆反应，没有说明正反应速率，且不管平衡是否建立，只要反应进行，生成H2和I2的物质的量之比始终为1∶1，因此B选项并不一定达到化学平衡；选项C，该反应前后气体总的物质的量保持不变，在其他条件一定时，反应从开始到反应达到平衡状态时，压强就一直保持不变，故气体总的压强不变不能说明反应已经达到平衡状态；选项D，断裂H—H键是正反应，断裂H—I键是逆反应，根据化学方程式的计量数关系，断裂1个H—H键的同时，有2个H—I键断裂，其正反应速率等于逆反应速率，因此D选项一定达到了化学平衡状态。答案：D归纳总结化学平衡状态的判断方法可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：①v正＝v逆；②混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量达不变”)。以上两个特征均可作为判断可逆反应达平衡的标志。对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，判断下列条件下是否平衡。条件是否平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，则v正＝v逆平衡在单位时间内消耗了nmolB，同时消耗了pmolC，则v正＝v逆平衡v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，v正不一定等于v逆不一定平衡在单位时间内生成了nmolB，同时消耗了qmolD，v正不一定等于v逆不一定平衡变化量达不变的关系混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡压强m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件一定)平衡m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)不一定平衡变化量达不变的关系混合气体的平均相对分子质量()一定，且m＋n≠p＋q平衡一定，且m＋n＝p＋q不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件一定)平衡体系的密度密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化等平衡MrMrMr为什么要控制反应的条件:定向爆破二、化学反应条件的控制对有利于我们的或我们需要的化学反应，要想办法增大反应速率，并提高原料的利用率或转化率。对有害于我们的或我们不需要的化学反应,要设法降低反应的速率，或隔离会引起反应的物质。对应用于特定环境下及特殊需要的化学反应，则需要对反应的条件进行特殊的控制。思考与交流•从前面的定向爆破录像中，你可以得到什么启示？•回忆你在实验室进行的或观察过的化学实验，及在生活中见到过的涉及化学变化的现象或事例，要使反应符合或接近人们的期望，你认为应如何控制反应的条件？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？怎样提高煤的燃烧效率？•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？归纳•尽可能的使煤充分燃烧，提高能量的转化率，关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分的接触，且空气要适当过量。燃料与空气要有足够大的接触面积。•尽可能充分地利用燃料燃烧所放出来的热能，提高热能的利用率。•实质是从多方面控制燃烧反应的条件，它的意义在于节约能源，节省资源，减少污染等。学习小结