第二節化學反應的速率與限度第二課時化學反應的限度

第六章化學反應與能量1.了解可逆反應及特點。2.理解化學平衡狀態的特征及標志，知道改變條件化學平衡會發生移動。3.了解控制反應條件在生產、生活和科學研究中的作用。學習目標一、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。N2+3H2

2NH3高溫高壓催化劑2SO2+O2

2SO3催化劑2、可逆反應的特點：1、定義：①雙向性：反應物

生成物③共存性：反應物和生成物同時存在，反應物轉化率<100%)。②雙同性：正逆反應是在同一條件下、同時進行的；

對于可逆反應來說，在一定條件下反應物不可能全部轉化為產物，反應只能進行到一定的程度，這就是該化學反應在這個條件下所能達到的限度。即無論進行多長時間，反應物都不可能100％地全部轉化為生成物。逆反應正反應學習任務一

化學平衡二、化學平衡狀態的建立在固定容積（2L）的密閉容器中，加入1molN2和3molH2，在催化劑加熱的條件下進行反應：【思考與交流】1.反應開始的瞬間物質濃度和v正、v逆如何？N2+3H2

2NH3高溫高壓催化劑2.反應進行過程中，物質濃度如何改變？v正、v逆如何變化？3.v正、v逆有可能相等嗎？4.當v正=

v逆后，物質濃度如何變化？v正和v逆如何變化？閱讀課本P47第一自然段，了解化學平衡狀態的建立反應物濃度_____生成物濃度為____v正____v逆為____反應開始反應過程達到平衡反應物濃度______生成物濃度______各物質的濃度________

v正逐漸___v逆逐漸____

v正___

v逆__0最大0減小增大最大0減小增大不再改變=

≠速率時間v正v逆速率時間v正v逆時間v正v逆由于v(正)=v(逆)

≠0，雖然正、逆反應都在進行，但各種物質的百分含量、濃度都不會發生變化。

從外表上看，反應好象“停止”

可逆反應的這種特殊狀態就是我們今天要研究的化學平衡狀態正反應速率逆反應速率

時間速率化學平衡狀態（化學反應的限度）

化學平衡是可逆反應一定條件下能達到的最大程度，即該反應的限度。反應限度決定了反應物在該條件下轉化為生成物的最大轉化率。轉化率：

已被轉化的反應物的物質的量與其初始物質的量之比化學平衡狀態提煉歸納可逆反應在一定條件下達到ν(正)=ν(逆)的一種狀態，此時反應體系中所有參加反應的物質的質量或濃度可以保持恒定，即在給定條件下化學反應達到了“限度”。1、定義：研究對象前提條件本質原因外部特征逆、等、動、定、變(1)

逆：討論的對象是可逆反應

(前提)(2)等：同一物質v正=v逆≠0(實質)(3)動：化學平衡是一種動態平衡。化學反應達到平衡時，反應并沒有停止。(4)定：在平衡混合物中，各組成成分的c、n及比例保持不變

(標志)(5)變：化學平衡狀態是有條件的，當影響化學平衡的外界條件發生改變，化學平衡就會被破壞，在新的條件下建立新的化學平衡。2.特征3.影響化學平衡的因素(1)溫度：其他條件不變時，升高溫度，平衡向_____反應的方向移動；降低溫度，平衡向_____反應的方向移動。(2)其他因素：除溫度外，_____、_____(有氣體參加的可逆反應)等外界條件的改變也可以使化學平衡發生移動。吸熱放熱濃度壓強常用于判斷反應達到平衡的依據達到平衡的標志：v正=v逆濃度不再改變（一定條件下）（1）直接標志（2）間接標志

以xA+yBzC為例：VA耗

=VA生VA耗

:VC耗

=x:zVB生

:VC生

=y:zVA耗

:VB生

=x:ya、能說明V正=V逆的標志：

化學平衡狀態的判斷化學平衡狀態的判斷方法判斷方法1：正逆相等對于反應N2+3H2

2NH3來說v正(H2)

v正(NH3)32=v正(N2)

1=任意時刻成立v逆(H2)

v逆(NH3)32=v逆(N2)

1=任意時刻成立===平衡時刻成立（1）同種物質：v正=v逆消耗速率=生成速率（2）不同物質：一正一逆，速率之比=計量數之比

BC.每消耗

1molN2的同時消耗

3molH2D.每消耗

1molN2的同時生成

3molH2E.每消耗

1molN2的同時消耗

2molNH3DEF.一個斷裂的同時，有六個N-H鍵形成NNNNG.一個

斷裂的同時，有三個H-H鍵形成G例1.可逆反應：N2+3H22NH3下列能說明反應達到平衡狀態的（)

能作為判斷平衡標志的物理量的特征：變化不變判斷方法2：變量不變，平衡出現“變量不變”:如果一個量是隨反應進行而改變的,當不變時為平衡狀態;一個隨反應的進行保持不變的量,不能作為是否是平衡狀態的判斷依據。首先分析該量是“變量”還是“恒量”，如為“恒量”，即隨反應的進行永遠不變，則不能作為判斷平衡狀態的依據；如為“變量”，即該量隨反應進行而改變，當其“不變”時，則為平衡狀態。2.溫度絕熱的反應體系中溫度保持不變，說明已達平衡3.顏色（針對有顏色變化的反應）若反應中有顏色變化，則顏色不變時，可認為已達平衡能作為判斷平衡標志的物理量的特征：變化不變判斷方法2：變量不變，平衡出現1.各組成成分的質量、物質的量、物質的量濃度、含量等保持不變時為平衡狀態。4.反應體系中的總n、V、P、M平均、密度ρ等保持不變時，要根據具體情況判斷是否為平衡狀態。“變量不變”:如果一個量是隨反應進行而改變的,當不變時為平衡狀態;一個隨反應的進行保持不變的量,不能作為是否是平衡狀態的判斷依據。3、特殊判據：針對有氣體參與或生成的反應對于反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

若m＋n≠p＋qn(g，總)不變P(g,總)不變Mr（g）不變【Mr=M=m(總)/n(總)】達到平衡狀態注意：若m＋n=

p＋q，則上述判據不成立4、特殊判據：針對有氣體參與或生成的反應對于反應：aA(s)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)①m(g)不變?達到平衡②若b≠c＋d,③若b=c＋d,則判據：n(g)、p總不適用則判據：n(g)、Mr（g）、p總、ρ=m(總)/V

都適用達到平衡的標志：v正=v逆濃度不再改變變量不再改變壓強、密度、平均相對分子質量、總物質的量、體積，另外還有溫度、顏色等（一定條件下）v正=v逆同種物質不同種物質速率反向且與系數成比例深度學習

化學平衡狀態的判斷【思維建模】解答有關化學平衡標志的思維流程如下:“三關注”“一等一不變”(1)三關注：①關注反應條件，是恒溫恒容，恒溫恒壓，還是絕熱恒容容器；②關注反應特點，是等體積反應，還是非等體積反應；③關注特殊情況，是否有固體參加或生成，或固體的分解反應。(2)一等一不變:b、反應物與生成物濃度不再改變：各物質的物質的量、百分含量、體積分數等保持恒定;變量不再改變C、方程式左右兩邊氣體系數之和不同的反應,壓強、氣體密度、氣體的總物質的量、氣體平均分子質量、容器壓強（恒容條件）、容器體積（恒壓條件）不變。d、有色物質參加或生成的反應,顏色不再變時，或絕熱容器中的溫度不再改變。a、反應速率;①控制反應速率的措施：改變溫度、溶液的濃度、氣體壓強（或濃度）、

固體表面積及使用催化劑②控制轉化率的措施：改變溫度、溶液濃度、氣體壓強（或濃度）學習任務二

化學反應條件的控制

自主學習1.目的2.控制反應條件的基本措施目的促進有利的化學反應提高速率、提高轉化率及原料利用率等抑制有害的化學反應降低速率、控制副反應、減少或消除有害物等3.化工生產中控制反應條件的原則①原則：在化工生產中，為了提高反應進行的程度而調控反應條件時，需要考慮控制反應條件的成本和實際可能性控制生產成本反應實際可能性由于化學反應速率、受反應物自身的性質、溫度、濃度、氣體壓強、催化劑、固體表面積等條件兒的影響，所以人們通常從上述方面考慮，選取適當的條件兒，既可以控制化學反應速率，又可以提高化學反應的限度。催化劑高溫、高壓N2+3H22NH3達到平衡時平衡混合物中NH3的含量（體積分數）資料1壓強增大，氨的含量增大溫度升高，氨的含量降低合成氨的速率增大使混合物中氨的含量提高壓強高壓溫度高溫催化劑使用分析角度反應條件高壓低溫不影響一致矛盾合成氨反應條件的控制壓強：10~30MPa合成氨的適宜條件溫度：400~500℃催化劑：鐵觸媒壓強越大，氨的產率越高。而壓強越大，對動力和生產設備的要求也越高，采用的壓強通常為10MPa~30MPa。溫度較低時，氨的產率較高；但溫度低，反應速率小，需要很長時間才能達到化學平衡，生產成本高，通常選擇在400~500℃下進行。催化劑也在400~500℃時催化效率高？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？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，改變反應條件可以在一定程度上改變反應的限度。趨利避害！所以通過對反應條件的控制，可以促進有利的化學反應，抑制有害的化學反應。為提高燃料的燃燒效率，應如何調控燃燒反應的條件?（提示：可以從以下幾方面考慮，如燃料的狀態、空氣用量、爐膛材料、