第六章

化學反應與能量第二節

化學反應的速率與限度課時2化學反應的限度學習目標1.了解可逆反應；2.理解化學平衡狀態和學會平衡狀態的判斷；3.了解控制反應條件在生產生活和科學研究中的作用。情景導學煉鐵高爐尾氣之謎開始，煉鐵工程師們認為是CO與鐵礦石接觸不充分造成的，于是設法增加高爐的高度。然而，令人吃驚的是，高爐增高后，高爐尾氣中的CO比例竟然沒有改變。高爐煉鐵原理：

煉制1t生鐵所需要的焦炭的實際用量，遠高于按照化學方程式計算所需用量，從高爐爐頂出來的氣體中總是含有未利用的CO氣體。

C+O2

CO2點燃C+CO22CO高溫Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫思考討論思考：我們知道在化學反應中，反應物之間是按照化學方程式中的系數比進行反應的，那么，在實際反應中，反應物能否按相應的計量關系完全轉化為生成物呢？

①2H2+O2=2H2O

已知：2mol1mol

②2SO2+O2

?2SO3

已知：2mol1mol

2mol?<2mol?

由上可知可逆反應進行得不完全，正、逆向反應同時同條件進行。化學反應物不可能全部轉化為生成物，存在一定的化學反應限度。可逆反應

在相同條件下能向正反應方向進行同時又能向逆反應方向進行的反應稱為可逆反應。同一條件下表示方法：書寫可逆反應的化學方程式時不用“===”而用“”。2.14CO2+CCO，達到化學平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有

。N2+3H22NH3催化劑高溫高壓2SO2+O22SO3催化劑高溫Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電2H2O2H2↑+O2↑電解點燃14CO2、14C、14CO1.以下幾個反應是否是可逆反應？為什么？A.只存在于O2中

B.只存在于O2和SO3中C.只存在于O2和SO2中

D.存在于SO2、O2和SO3中解析該反應為可逆反應，加入18O2后，它與SO2反應生成SO3，因此SO3中會有18O原子，含有18O原子的SO3會部分分解為SO2和O2，18O原子可能進入O2中，也可能進入SO2中，因此最后SO2、O2和SO3中都會有18O原子。D2.500℃時，將2molN2和2.25molH2充入體積為10L的恒容密閉容器中，反應達到平衡時，NH3的濃度不可能是(

)A.0.1mol·L－1

B.0.12mol·L－1 C.0.05mol·L－1

D.0.16mol·L－1D化學平衡的建立過程

分析平衡建立過程：某溫度和壓強下的密閉容器中,2SO2+O22SO3010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9此條件下進行到什么時候達到了這個反應的限度?達到反應限度時該反應是否停止了？△催化劑t(min)C(mol/L)化學平衡的建立過程

分析平衡建立過程：某溫度和壓強下的密閉容器中,2SO2+O22SO3010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9△催化劑t(min)C(mol/L)c(SO2)、c(O2)最大，→v(正)最大,c(SO3)=0→v(逆)=0開始時反應速率v(正)v(逆)時間（t）0化學平衡的建立過程正逆反應都進行，v(逆)≠0，v(正)>v(逆)

c(SO2)、c(O2

)逐漸減小,v(正)逐漸減小，c(SO3)逐漸增大，v(逆)逐漸增大反應過程中c(SO2)、c(O2)最大，→v(正)最大,c(SO3)=0→v(逆)=0開始時反應速率時間（t）0v(正)v(逆)v(正)=v(逆)平衡狀態t1反應結束時t1

動態平衡化學平衡的建立過程

分析平衡建立過程：某溫度和壓強下的密閉容器中,2SO2+O22SO3010203040506070SO310.70.50.350.20.10.10.1O200.150.250.3250.40.450.450.45SO200.30.50.650.80.90.90.9△催化劑t(min)C(mol/L)反應速率時間（t）0v(正)v(逆)平衡狀態t1注意：平衡時各物質的各量之比不一定等于計量系數比，只有反應過程中變化量之比等于計量系數比反應物濃度最大生成物濃度為0

v正最大v逆為0反應開始反應過程達到平衡反應物濃度減小生成物濃度增大各物質的濃度不再改變

v正逐漸減小v逆逐漸增大

v正=

v逆≠0生成物

時間濃度O··反應物

時間速率O正反應逆反應化學平衡狀態1.定義：在一定條件下，可逆反應中，當正、逆兩個方向的反應速率相等時，反應物的濃度和生成物的濃度都不在改變。達到了一種表面靜止的狀態，我們稱之為“化學平衡狀態”。可逆反應ν(正)=ν(逆)逆等動≠02.特征動態平衡定各組分的濃度保持不變變條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡時間tV正V逆V正=V逆反應速率達到平衡0t1判斷可逆反應是否達到平衡的直接標志。(1)1molN2和3molH2在一定條件下可完全生成2molNH3(

)(2)在一定條件下，一個可逆反應達到的平衡狀態就是該反應所能達到的最大限度(

)(3)化學反應在一定條件下建立平衡狀態時，化學反應將會停止(

)(4)一定條件，可以通過延長化學反應的時間來改變反應物的最大轉化率(

)(5)可逆反應達到平衡狀態時，各反應物、生成物的濃度相等(

)(6)化學反應達到化學平衡狀態時正、逆反應速率相等，是指同一物質的消耗速率和生成速率相等，若用不同物質表示時，反應速率不一定相等(

)化學平衡狀態的判斷（1）直接標志：

①正反應速率等于逆反應速率

可為同一物質，也可為不同物質(其比值不一定為1)②各組分的量不隨時間改變而改變濃度或含量(物質的量分數、質量分數、體積分數)化學平衡狀態的判斷直接依據：①由化學平衡本質

v正

=

v逆

，即v生成

=

v消耗，方向相反相同t內，生成2molSO3

同時消耗1molO22SO2

+O2

2SO3催化劑相同t內，生成2molSO2

同時消耗2molSO2X相同物質看正逆、不同物質成比例N2+3H22NH31molN≡N鍵斷裂的同時，有6molN－H鍵斷裂1molN≡N鍵斷裂的同時，有6molN－H鍵形成XN2的消耗速率與N2的生成速率

N2的消耗速率與NH3的

速率之比等于———H2的生成速率與NH3的

速率之比等于———相等消耗1:23:2生成達到平衡的標志是:v(H2)：

v(N2)=3:1可否判斷反應達平衡？不可以！！！因為任何時刻速率比都等于系數比化學平衡狀態的判斷【小結】對于不同類型的可逆反應，某一物理量不變是否可作為平衡已到達的標志，取決于該物理量在平衡到達前后（反應過程中）是否發生變化，若是,則可以作為依據；否則，不行。（2）間接標志：

a.各物質的物質的量不隨時間改變而改變

b.體系的壓強不隨時間改變而改變

c.氣體的顏色不隨時間改變而改變

d.氣體的密度或平均相對分子質量不隨時間改變而改變平均摩爾質量mA(s)

nB(g)＋pC(g)＋qD(g)2SO2+O2

2SO3C

(s)+H2O(g)CO(g)+H2

(g)I2+H22HIM=m總n總CaC2O4（s）CaO(s)+CO2(g)+CO(g)思考：反應前后氣體m、n、P、M變不變不變變變變不變不變不變不變變A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)變變變變不變不變變變變變不變a.對于純氣體參加的可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)b.對于非純氣體參加的可逆反應mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)c.對于僅固體作反應物的可逆反應①當m＋n≠p＋q時

②當m＋n=p＋q時

①當m＋n≠p＋q時

②當m＋n=p＋q時

化學平衡狀態的判斷標志(1)速率:ν正=ν逆①同一物質:ν生成(A)

=ν消耗(A)直接標志(2)各組分的濃度保持不變間接標志——各組分的質量分數、物質的量分數、體積分數不隨時間的改變而改變。②不同物質，v正(A):v逆(B)

=化學計量數之比

（根據具體情況分析）以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)為例a.對于純氣體參加的可逆反應平衡不一定平衡壓強①m＋n≠p＋q時，總壓強一定(其他條件一定)②m＋n=p＋q時，總壓強一定(其他條件一定)壓強P\平均摩爾質量M\密度ρ\溫度T混合氣體平均摩爾質量①當m＋n≠p＋q時

，

一定時溫度當體系溫度一定時平衡顏色反應體系內有色物質的顏色一定平衡體系密度不一定平衡恒溫恒壓時，m＋n≠p＋q，則密度一定時平衡②當m＋n=p＋q時

，

一定時平衡不一定平衡恒溫恒容時，密度一定間接依據：以mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)為例不一定平衡壓強①n≠p＋q時，總壓強一定(其他條件一定)平衡②n=p＋q時，總壓強一定(其他條件一定)平衡平衡恒溫恒容時，密度一定平衡混合氣體平均摩爾質量①一定時，只有當n≠p＋q時②一定時，但n=p＋q時體系密度b.對于非純氣體參加的可逆反應以mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)為例1.在一定溫度下，向aL密閉容器中加入1molX氣體和2molY氣體，發生如下反應：X(g)＋2Y(g)

2

Z(g)，不能作為反應達到化學平衡狀態標志的是()

A.單位時間內生成和消耗的X的物質的量相等B.容器內各物質的濃度不隨時間變化C.容器內X、Y、Z的濃度之比為1∶2∶2D.單位時間消耗0.1molX的同時消耗0.2molZC反應物和生成物的濃度都不再改變（注意不是相等）2.某密閉容器中有反應2NO22NO＋O2

，達到平衡的是（）A、單位時間內生成nmolO2同時生成2nmolNO2B、單位時間內生成nmolO2同時生成2nmolNOC、c(NO2):c(NO):c(CO2)=2:2:1D、混合氣體的顏色不再改變E、混合氣體的密度不再改變F、混合氣體的平均相對分子質量不再改變H、混合氣體個組分的體積分數不再改變ADEFHM=m總n總ρ=m總V比值不行NO2紅棕色以下情況可作為反應達到平衡的標志的是①反應混合物中各氣體的體積分數②混合氣體的顏色不再改變③混合氣體的密度不再改變④混合氣體的壓強不再改變反應1：反應2：3.在兩個恒容密閉容器中進行如下兩個反應反應1：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)（NO2紅棕色）反應2：H2(g)+I2(g)2HI(g)（I2紫色）⑤混合氣體的平均相對分子質量不再改變①②④⑤①②4.在一恒容密閉容器中，發生反應：2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)下列說法能夠證明上述反應已達平衡狀態的是：

。①各物質的物質的量濃度不再改變②SO2、O2、SO3的濃度之比為2:1:2③SO2的轉化率不再改變

④SO3的體積分數不再改變⑤混合物的總質量不再改變⑥混合氣體的密度不再改變⑦混合物的顏色不再改變⑧混合物的平均摩爾質量不再改變⑨絕熱容器中反應體系的溫度不再改變⑩恒溫容器中混合氣體的壓強一定①③④⑧⑨⑩公式：公式：其他特別的反應類型：A(g)+B(s)?C(g)其他有顏色變化的反應：

I2(g)+H2(g)?2HI(g)(紫色)公式：公式：PV=nRT(1)速率:ν正=ν逆①同一物質:ν生成(A)

=ν消耗(A）)直接標志(2)各組分的濃度保持不變間接標志——各組分的質量分數、物質的量分數、體積分數不隨時間的改變而改變。②不同物質v正(A):v逆(B)=化學計量數之比

（根據具體情況分析）判斷標志定義特征逆、動、等、定、變化學平衡狀態可逆反應化學反應的限度化學平衡狀態的建立過程在同一條件下，既能向正反應方向，又能向逆反應方向進行的反應。指在一定條件下的可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。化學反應條件的控制高爐煉鐵

高爐煉鐵過程中發生的反應包括了可逆反應，而可逆反應存在一定的限度，當反應達到其限度以后，各物質的量就不變了，因此煉鐵過程中，原料是不可能完全轉化為產物的。對煉鐵的反應進行深入研究還有沒有意義？單擊添加標題化學反應條件的控制對煉鐵的反應進行深入研究的意義：

可逆反應的限度是建立在一定條件的基礎上的，改變反應