2020版高中化学 第二章 化学反应与能量 第三节 第2课时 化学反应的限度以及反应条件的控制课件

第2课时化学反应的限度以及反应条件的控制1．认识可逆反应及其特征。2．了解化学平衡状态和化学反应的限度，并能判断化学平衡状态。3．初步了解化学反应条件的控制。知识点一化学反应的限度1．可逆反应(1)概念。在同一条件下既能向方向进行又能向方向进行的化学反应。(2)特点。正反应逆反应2．化学反应的限度(1)化学平衡状态的建立。图示：(2)化学平衡状态的概念：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，反应物的浓度和生成物的浓度，达到一种表面静止的状态。(3)化学反应的限度：化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下所能达到的，任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。保持不变最大限度[微练习]辨析下列说法的正误：(1)2H2＋O2=====点燃2H2O与2H2O=====电解2H2↑＋O2↑互为可逆反应。()(2)通过改变反应条件，可逆反应中反应物的转化率可达到100%。()(3)CaO＋CO2===CaCO3和CaCO3=====高温CaO＋CO2↑属于可逆反应。()(4)可逆反应达到平衡后，反应就停止了。()(5)可逆反应达到平衡后，反应物的浓度与生成物的浓度相等。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×[微知识点]化学平衡状态的特征——“五字诀”化学平衡状态的特征概括为逆、等、动、定、变，即：—化学平衡研究的对象是可逆反应|—达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等|—化学平衡是一种表面静止状态，反应并未停止，是一种动态平衡|—达到化学平衡状态后，各组分浓度保持不变，不随时间变化而变化|—外界条件发生改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡状态[典例剖析][典例1]N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在体积不变的密闭容器中反应，下列叙述表示处于化学平衡状态的是()A．N2、H2、NH3的浓度比为1∶3∶2的状态B．混合气体的密度不随时间而变化C．当有1molN≡N键断裂时，有6molN—H键断裂D．单位时间内消耗amolN2的同时，消耗3amol的H2的状态[解析]A中，N2、H2、NH3的浓度比等于化学计量数之比时，不能确定是否处于平衡状态，因为无法以v正＝v逆和浓度是否不变进行判断。B中，因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变化。C中，当有1molN≡N键断裂时，相当于生成2molNH3(1molNH3中含有3molN—H键)，即生成6molN—H，与有6molN—H键断裂符合v(NH3)正＝v(NH3)逆，故处于化学平衡状态。D中，消耗amolN2的同时消耗3amolH2是同向的，不管平衡与否，只要N2和H2反应就一定符合该比例。[答案]C化学平衡状态的判断依据同一物质生成速率等于消耗速率直接判定依据v(正)＝v(逆)不同物质化学反应速率之比等于化学计量数之比，且表示不同方向(即“一正一逆”)间接判定依据各物质的某些物理量各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变；各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变[警示]化学反应达到平衡时，各组分的浓度保持不变，不要理解为浓度相等。也不要理解为浓度之比等于化学计量数之比。[题组训练]题组一可逆反应具有一定的限度1．在密闭容器中发生反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1和0.2mol·L－1，则平衡时各物质的浓度可能是()A．X为0.2mol·L－1B．Y为0.1mol·L－1C．Z为0.45mol·L－1D．Z为0.1mol·L－1时，Y为0.4mol·L－1解析：化学反应的限度决定了可逆反应中的各种成分是不能完全转化的。所以平衡时各物质的浓度范围为：0＜c(X)＜0.2mol·L－1,0＜c(Y)＜0.6mol·L－1，0＜c(Z)＜0.4mol·L－1。而当c(Z)＝0.1mol·L－1时，c(Y)＝0.45mol·L－1。答案：B2．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－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是()A．SO2为0.4mol·L－1，O2为0.2mol·L－1B．SO2为0.25mol·L－1C．SO2、SO3均为0.15mol·L－1D．SO3为0.4mol·L－1解析：A项此时c(SO3)＝0；D项此时c(SO2)＝0，A、D不符合可逆反应的特点；C项违背质量守恒，在任何时刻c(SO2)＋c(SO3)均等于0.4mol·L－1，C项不符合。答案：B可逆反应的特点题组二化学平衡状态的判定3．可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()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)解析：达到化学平衡状态，正、逆反应速率相等，用氮气、氢气、氨气表示化学反应速率之比等于它们的化学计量数之比。结合这两个条件，可以得出正确选项。答案：C4．下列哪种说法可以证明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态()A．1个NN键断裂的同时，有2个HH键形成B．1个NN键断裂的同时，有3个HH键断裂C．1个NN键断裂的同时，有6个NH键断裂D．1个NN键断裂的同时，有6个NH键形成解析：1个NN键断裂，生成2分子NH3，形成6个NH键，同时6个NH键断裂，有2个NH3分子分解，则说明已达平衡状态。答案：C知识点二化学反应条件的控制1．化学反应条件的控制促进有利反应提高原料利用率加快反应速率控制有害反应减慢反应速率减少甚至消除有害物质的产生控制副反应的发生2．燃料燃烧的条件(1)燃料与接触，且空气要。(2)温度达到燃料的。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__________，且空气要适当过量。(2)尽可能地充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能利用率。(3)提高燃料燃烧效率的意义在于节约，节省，减少。空气或O2适当过量着火点充分燃烧充分接触能源资源污染[微练习]辨析下列说法的正误：(1)燃料燃烧时空气越多越好。()(2)将块煤粉碎成煤粉燃烧会更充分。()答案：(1)×(2)√[微知识点]化学反应条件的控制应从化学反应速率和化学反应的限度等综合分析考虑。[典例剖析][典例2]下列措施，能使煤炭燃烧更充分，提高热能利用率的是()A．多加煤以使炉火更旺B．在煤炭中加入生石灰C．做蜂窝煤时常在煤中掺和一些黄泥D．把煤粉碎，在煤粉燃烧器中燃烧[解析]A项，多加煤可导致燃烧不充分，浪费资源，错误。B项，在煤炭中加入生石灰的目的是脱硫，减少SO2的排放，与煤炭燃烧更充分无关，错误。C项，做蜂窝煤时常在煤中掺和一些黄泥的主要目的是使煤炭易于成型，错误。D项，煤粉碎能增加煤与空气中O2的接触面积，燃烧得更快、更充分，提高煤的热能利用率，正确。[答案]D以“提高煤的燃烧效率”为例，分析化学反应条件的控制(1)煤的状态：煤被研得越细，与空气中氧气的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越大。(2)空气用量：适当过量的空气有利于煤的充分燃烧。过多的空气会带走大量的热量，降低反应温度，减小燃烧速率，甚至会使燃烧熄灭——当温度达不到煤的着火点时；少量的空气则会使煤燃烧不充分，造成能源浪费。(3)炉(灶)膛材料的选择：炉(灶)膛材料采用隔热的耐高温材料。隔热可以减少热量的流失，耐高温材料可以防止炉(灶)膛熔融(或熔裂)而脱离。(4)热量的利用：燃烧后废气中的热量可用于供暖或发电等。[题组训练]题组一化学反应条件的控制1．下列说法不正确的是()A．化石燃料在任何条件下都能充分燃烧B．化石燃料在燃烧过程中会产生污染环境的CO、SO2等有害气体C．直接燃烧煤不如将煤进行深加工后燃烧效果好D．固体煤变为气体燃料后，燃烧效率将更高答案：A2．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：D题组二化学反应速率、化学反应限度图像3．如图所示为可逆反应X2＋3Y22Z2在反应过程中的反应速率v(mol·L－1·min－1)随时间t(min)变化的关系曲线，下列叙述正确的是()A．t1min时，只有正反应在进行B．t1min时，反应达到平衡状态C．t2～t3min，反应不再进行D．t2～t3min，各物质的浓度不再发生变化解析：A项，从题图可知，t1min时，正、逆反应同时进行，A错误。B项，t2min时，反应达到平衡状态，B错误。C项，平衡状态为动态平衡，C错误。D项，反应达到平衡状态后，各物质的浓度不再发生变化，D正确。答案：D4．在某一容积为2L的密闭容器中，A、B、C、D四种气体物质发生可逆反应，其物质的量n(mol)随时间t(min)的变化曲线如图所示：下列说法正确的是()A．前2min内，v(A)＝0.2mol·L－1·min－1B．在2min时，图像发生改变的原因只可能是增加压强C．其他条件不变，3min时体系的压强不再发生变化D．增加气体D的浓度，A的反应速率随之降低解析：从前2min看，A、B、C、D改变的物质的量分别为0.4mol、0.5mol、0.6mol、0.4mol，且A、B的物质的量减少，应为反应物；C、D的物质的量增加，应为生成物。故反应方程式为4A＋5B6C＋4D。选项A，前2min内，v(A)＝0.4mol2L×2min＝0.1mol·L－1·min－1。选项B，从图像看，2～3min时的图像斜率变大，说明化学反应速率变快，增大压强、升高温度、加入催化剂等均可。选项C,3min时反应达到平衡状态，体系压强不再改变。选项D，增加生成物D的浓度也能加快A的速率。答案：C解化学反应速率图像题的方法1．根据图像，确定反应物和生成物。2．找出相同时间段内各种物质的物质的量的变化(或浓度变化)。3．根据变化数据和化学反应速率概念计算反应速率。4．根据化学反应速率之比等于化学反应方程式中化学计量数之比得出反应方程式。5．根据影响化学反应速率的因素分析某个时间点速率变化的原因，得出正确结论。探究反应条件的控制设计实验探究化学反应的影响因素、控制反应条件的题目是近年来高考考查的热点。该类题目主要涉及浓度、温度、催化剂对化学反应速率和化学平衡的影响，能够很好地考查学生分析问题、解决问题的能力。解答该类题目时，要注意控制其他条件不变，只改变一个条件，再者要注意对照实验并且选择实验现象明显的化学反应。[典例]为验证浓度对化学反应速率的影响，特做下列实验，其反应原理为：Na2S2O3＋2HCl===2NaCl＋S↓＋SO2↑＋H2O。一同学在活动课中，配制了0.2mol/L的盐酸置于大烧杯中，并取了3mL0.1mol/LNa2S2O3溶液与3mL该盐酸反应，产生明显浑浊约需时间ts。由于时间另有安排，停止了实验。第二天又用了3mL0.2mol/L的Na2S2O3溶液与原盐酸3mL反应，产生明显浑浊也需时间ts左右。于是他得出结论：浓度对化学反应速率的影响不大。请你评价该同学的这次实验。(1)结论是________。a．可靠的b．不可靠的c．基本正确，但有疑点d．可能正确，也可能不正确(2)一般对比实验都要控制条件，且再现性好。①请评价他实验控制的条件：_________________________________________________