第六章

化學反應與能量

第二節(jié)

化學反應的速率與限度

課時2化學反應的限度

課堂導入煉鐵高爐尾氣之謎閱讀：P48科學史話，從這一材料中，你得到什么啟示？增加煉鐵高爐的高度，不能改變高爐尾氣中CO的比例，原因是：C+CO22CO是一個可逆反應，不能完全進行，存在一定的反應限度。可逆反應一、可逆反應定義：在相同條件下，能既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的化學反應稱為可逆反應。特點雙同性共存性雙向性反應物

生成物正反應方向逆反應方向在相同條件下，正、逆反應同時進行反應物和生成物共同存在，反應物轉化率小于100%可逆反應【思考】對于可逆反應

1、向反應容器中充入N2

和H2

，可生成NH3

；

若向反應容器中充入NH3

，______得到N2（“能”或“不能”）。能2、向反應容器中充入1mol

N2

和3mol

H2

，充分反應后，①反應容器中_____N2

剩余（“有”或“無”）；②最終可得到_________mol

NH3

。小于2有N2+3H22NH3高溫、高壓催化劑

和

互為可逆反應嗎？可逆反應學習過的可逆反應有哪些？2SO2+O22SO3催化劑△Cl2+H2OHCl+HClONH3+H2ONH3·H2OSO2+H2OH2SO3N2+3H22NH3高溫、高壓催化劑不是，反應條件不相同下列有關可逆反應的說法錯誤的是(

)A、可逆反應是指在同一條件下能同時向正、逆兩個方向進行的反應B、2HIH2+I2是可逆反應C、2H2+O22H2O與2H2O2H2↑+O2↑互為可逆反應D、可逆反應中反應物和生成物同時存在習題C化學平衡狀態(tài)的建立時間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999在某固定密閉容器中發(fā)生反應：2SO2+O22SO3，各物質濃度隨反應時間變化反應開始時反應進行時反應50min后宏觀物料角度c(反應物)____0c(反應物)______c(反應物)______c(生成物)____0c(生成物)______c(生成物)______微觀速率角度v正

____0v正

______v正

______v逆

____0v逆

______v逆

______>=>=減小增大減小增大不變不變不變不變用圖像描述v正和

v逆變化規(guī)律？化學平衡狀態(tài)的建立時間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999各物質的濃度不再變化v(正)v(逆)c(SO2)c(O2)c(SO3)v

(mol/L·min)生成物反應物化學平衡狀態(tài)在一定條件下，一個可逆反應進行到一定程度時，正向反應速率與逆向反應速率相等時，反應物濃度和生成物濃度不再改變，達到一種表面靜止的狀態(tài)。正反應速率逆反應速率v正

=v逆(化學平衡狀態(tài)）時間反應速率t1(1)

0-t1：v(正)____v(逆)(2)

t1

以后：v(正)____v(逆)＞=二、化學平衡狀態(tài)的概念在一定條件下，某可逆反應的正反應速率、逆反應速率隨時間的變化曲線如圖所示。下列有關說法正確的是(

)A、t1時刻，正反應速率小于逆反應速率B、t2時刻的正反應速率小于t3時刻的逆反應速率C、t4時刻，反應處于平衡狀態(tài)，正、逆反應速率均為0D、t4時刻，保持其他條件不變，升高溫度，正、逆反應速率均增大化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)D化學平衡狀態(tài)逆、等、動、定、變逆定動等變研究的對象是可逆反應各組成成分的濃度/物質的量/百分含量不變同一物質v正=v逆≠0一種動態(tài)平衡；化學反應達到平衡時，反應并沒有停止外界條件改變時，原平衡狀態(tài)被破壞，在新條件下建立平衡溫度，濃度改變都能使平衡移動、加催化劑不能

(前提)(本質)(標志)三、化學平衡狀態(tài)的特征化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)如何判斷一個可逆反應達到了一定條件下的反應限度（化學平衡狀態(tài)）？“表現(xiàn)”“本質”判斷可逆反應是否達到平衡的直接標志。等定ν(正)=ν(逆)各組分的濃度保持不變（不是相等，也不是成一定的比值）四、化學平衡狀態(tài)的判斷下列有關化學反應限度的說法正確的是(

)A、可逆反應達到平衡狀態(tài)時反應物的濃度等于生成物的濃度B、可逆反應達到平衡狀態(tài)時正、逆反應速率相等C、可逆反應達到平衡狀態(tài)后不可改變D、可逆反應達到平衡狀態(tài)時反應停止習題B化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)1、直接標志——正逆反應速率標志一：v正

=v逆

≠0同種物質：速率相等，v

(A)正＝v

(A)逆不同物質：一正一逆成比例，v

(A)正：v

(B)逆＝a：b必須是不同方向的速率【例】一定條件下，對于可逆反應N2＋3H2

2NH3，表示正、逆反應速率可以用N2或H2或NH3來表示：下列能表示反應達到化學平衡狀態(tài)的是

（1）v正（N2）=v逆（N2）（2）2v正（N2）=v逆（NH3）

（3）單位時間內，有1molN2消耗，同時有1molN2生成

（4）單位時間內，有3molH2消耗，同時有2molNH3生成

（5）單位時間內，有1molN2消耗，同時有3molH2消耗（6）1molN三N鍵斷裂的同時有2molN-H鍵斷裂

（7）當有3個H—H鍵斷裂，同時有2個N—H鍵斷裂化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)XXX化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)1、

直接標志——各組分的含量標志二：各組分的濃度保持不變①各組分的

物質的量

或

物質的量分數(shù)

保持不變②各氣體的

體積

或

體積分數(shù)

保持不變③各組分的

質量

或

質量分數(shù)

保持不變是各組分，不是總成分一定條件下的密閉容器中,發(fā)生可逆反應CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。下列情況不能說明該反應一定達到化學平衡的是(

)A、H2的質量保持不變B、CH4的含量保持不變C、正反應和逆反應的速率相等D、CH4、CO2、CO和H2的物質的量之比為1∶1∶2∶2習題D化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)2、間接標志——“變量不變”變量不變

即達平衡分析該量是“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(tài)的依據(jù)；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(tài)。體系的

P（總壓強）

、V（總體積）、m（總質量）、ρ（密度）、Mr（平均相對分子質量）等不再變化

判斷是“定量”還是“變量”

注意

常見公式：PV=nRT

、ρ=、Mr(氣體)=

2、間接標志：“變量”不變即為平衡①混合氣體總壓強

化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)因為恒容、恒溫條件下，n(g)越大則壓強P就越大，則無論各成份是否均為氣體，只需考慮Δn(g)。當Δn(g)=0，則P為恒值，不一定是化學平衡狀態(tài)。PV=nRT當Δn(g)≠0，則P一定時，一定是化學平衡狀態(tài)。習題恒容、恒溫條件下，

C

(s)+O2(g)CO2(g)

當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態(tài)CO2(g)+C(s)2CO(g)當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態(tài)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態(tài)H2(g)+I2(g)2HI(g)當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態(tài)不一定一定一定不一定化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)2、間接標志：“變量”不變即為平衡②氣體的平均相對分子質量

取決于有無非氣體取決于氣體系數(shù)差若m+n≠p+q若m+n=p+qm總為定值n總為變量Mr為變量平衡狀態(tài)n總為定值Mr為定值不一定為平衡狀態(tài)（1）若各物質均為氣體mA(g)＋nB(g)

?pC(g)＋qD(g)mA(g)＋nB(g)

?pC(s)＋qD(g)（2）若有非氣體參與m總為變量Mr為變量平衡狀態(tài)習題2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，當平均相對分子質量不變時，_______是化學平衡狀態(tài)

H2(g)+I2(g)2HI(g)

當平均相對分子質量不變時，_______是化學平衡狀態(tài)1、一定不一定2、C(s)+O2(g)CO2(g)當平均相對分子質量不變時，_______是化學平衡狀態(tài)

CO2(g)+C(s)2CO(g)當平均相對分子質量不變時，_______是化學平衡狀態(tài)一定一定化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)2、間接標志：“變量”不變即為平衡③氣體密度ρρ=m總V容器取決于有無非氣體取決于氣體系數(shù)差(2)若有非氣體參與，恒壓或是恒容(1)若各物質均為氣體ρ不變時，不一定為平衡狀態(tài)恒容恒壓若m+n≠p+q若m+n=p+qρ不變時，一定為平衡狀態(tài)mA(g)＋nB(g)

?pC(g)＋qD(g)

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，恒容條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態(tài)

恒壓條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態(tài)

H2(g)+I2(g)2HI(g)恒容條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態(tài)恒壓條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態(tài)不一定一定不一定不一定習題CO2(g)+C(s)2CO(g)恒容條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態(tài)恒壓條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態(tài)一定一定化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)2、間接標志：“變量”不變即為平衡④體系的顏色和溫度不變一定為平衡狀態(tài)H2+I22HI△2NO2

N2O4紅棕色絕熱容器中，當體系溫度不變，則達平衡。（若為恒溫容器，則不可作為平衡判據(jù)）(2)體系溫度不變：(1)體系顏色不變：化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例間接標志壓強不變若m+n≠p+q平衡若m+n=p+q不一定

若m+n≠p+q若m+n=p+q平衡密度ρ不變不一定不一定顏色溫度不變平衡Mr(氣體)=ρ=m總V容器PV=nRT可逆反應2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在恒容密閉容器中進行:①單位時間內生成nmolO2的同時，生成2nmolNO2②單位時間內生成nmolO2的同時，生成2nmolNO③用

NO2、NO和O2的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為

2∶2∶1④混合氣體的顏色不再改變⑤混合氣體的密度不再改變⑥混合氣體的壓強不再改變⑦混合氣體的平均相對分子質量不再改變可說明該反應達到化學平衡狀態(tài)的是(

)A.①④⑥⑦ B.②③④⑥

C.①④⑤⑦ D.①②⑥⑦A【小結】化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)化學平衡狀態(tài)的判斷標志(1)速率:

ν正=ν逆①同一物質:v正(A)=v逆(A)

直接標志(2)各組分的濃度保持不變

——各組分的質量分數(shù)、物質的量分數(shù)、體積分數(shù)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(shù)之比（根據(jù)具體情況分析）判斷依據(jù)認識化學平衡狀態(tài)五、化學平衡狀態(tài)的限度化學平衡狀態(tài)是可逆反應在一定條件下所能達到或完成的最大程度，即該反應的限度。②

同一可逆反應，不同條件下，化學反應的限度不同，即：

改變條件可以在一定程度上改變一個化學反應的限度。①

化學反應的限度決定了反應物在一定條件下的最大轉化率。下列對于化學反應的限度的敘述，錯誤的是(

)A、任何可逆反應都有一定的限度B、有一定限度的化學反應，都是可逆反應C、化學反應的限度與時間的長短無關D、化學反應的限度是不可改變的習題D化學反應條件的控制

促進有利反應：提高反應物的轉化率即原料的利用率，加快反應速率

抑制有害反應：減緩反應速率，減少甚至消除有害物質的產(chǎn)生，控制副反應的發(fā)生等改變化學反應速率：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等改變可逆反應進行的程度：改變溫度、溶液濃度、氣體壓強（或濃度）1、控制化學反應條件的目的2、控制化學反應條件的方法化學反應條件的控制3、化工生產(chǎn)中反應條件的調控(1)考慮因素：反應速率、平衡轉化率、______和______________。成本實際可能性溫度低有利：氨的產(chǎn)率較高不利：反應速率小，生產(chǎn)成本高壓強大有利：氨的產(chǎn)率較高不利：對動力和生產(chǎn)設備的要求高常用溫度400℃~500℃常用壓強10～30Mpa(2)實例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇:催化劑：僅增大反應速率，不影響反應限度。合成氨工業(yè)中，在高溫高壓、催化劑作用下發(fā)生的反應為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列說法正確的是(

)A、該反應反應物斷鍵時吸收的總能量大于生成物成鍵時放出的總能量B、實際生產(chǎn)中通常選擇在

400～500℃、100MPa條件下合成氨C、采取迅速冷卻的方法，可使氣態(tài)氨變?yōu)橐簯B(tài)氨后及時從平衡混合物中分離出去D、增大催化劑的表面積，不能有效增大反應速率C