第六章

化學反應與能量

第二節化學反應與速率限度第3課時

化學反應的限度煉鐵高爐尾氣之謎，閱讀：科學史話，從這一材料中，你得到什么啟示？是一個可逆反應，反應不能進行到底！新課引入什么是可逆反應？在同一條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應。

互為可逆反應嗎？不是可逆反應，反應條件不相同。SO2+H2OH2SO32SO2+O22SO3催化劑△N2+3H22NH3高溫、高壓催化劑NH3+H2ONH3·H2O書寫可逆反應的化學方程式時，不用“=”，用“

?”任務一認識可逆反應可逆反應的特點雙向性在同一條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行。兩同性正反應與逆反應在同一條件下同時進行。共存性反應物與生成物同時存在。反應物轉化率小于100%任務一認識可逆反應1.設NA為阿伏加德羅常數值。下列有關敘述正確的打√錯誤的打×。（1）1molN2與4molH2反應生成的NH3分子數為2NA（）

（2）0.1mol

H2和0.1mol

I2于密閉容器中充分反應后，其分子總數為0.2NA（）

×√2.已知可逆反應2SO2+O22SO3達到平衡狀態,若再向容器中充入18O2氣體,反應一段時間后,18O可能存在哪些物質中?

18O2代替O2后,18O2與SO2結合生成的SO3含有18O,同時含18O的SO3分解,使SO2中也含有18O,因此18O可能存在SO2、O2、SO3這三種物質中。針對訓練1可逆反應不能進行到底，存在一定的化學反應限度。思維啟迪化學反應是按照化學方程式中的計量關系進行的例如2CO+O22CO2點燃2122mol1mol?mol2mol2SO2+O22SO3催化劑2122mol1mol?mol小于2mol有些化學反應能進行地較徹底（非可逆反應），有些化學反應是不能進行徹底的（可逆反應）。時間(min)

01020304050607080c(SO2)10.60.30.20.120.10.10.10.1c(O2)0.50.30.150.10.060.050.050.050.05c(SO3)00.40.70.80.880.90.90.90.9任務二建立化學平衡的觀念

在500℃，101KPa,將1molSO2和0.5molO2充入1L密閉容器中進行反應2SO2+O22SO3，測得的不同反應時間各組分濃度如下：催化劑△1.反應剛開始時，速率、濃度有什么特點？2.反應過程中，速率、濃度有什么特點？3.反應開始一段時間后，速率、濃度有什么特點？4.用圖像描述v正和

v逆變化規律？(1)開始反應速率v(正)v(逆)t1時間（t）0c(SO2)、c(O2)最大，

c(SO3)＝02SO2+O2

2SO3

v(正)最大，v(逆)=0反應速率v(正)v(逆)t1時間（t）0v(正)v(逆)反應速率t1時間（t）0(3)平衡(2)變化v(正)減小，v(逆)增大v(逆)≠0，v(正)＞v(逆)

v(正)=v(逆)

≠0c(SO2)、c(O2

)減小,c(SO3)增大2SO2+O2

2SO3

c(SO2)、c(O2

)不變,c(SO3)不變2SO2+O22SO3催化劑△反應物濃度最大，生成物濃度為0反應物濃度不變，生成物濃度不變反應物濃度減小，生成物濃度增大各物質的濃度不再變化時間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.899992SO2+O22SO3催化劑△v(正)v(逆)c(SO2)c(O2)c(SO3)一定條件下，根據上表繪圖化學平衡狀態概念：

適用對象：實質：外在標志：反應混合物中各組分的濃度保持不變v(正)＝v(逆)≠0可逆反應?正確理解：任務三認識化學平衡狀態

在一定條件下可逆反應中，當正、逆反應速率相等時，各組分的濃度不再變化，達到了一種表面靜止的狀態，我們稱之為化學平衡狀態。化學平衡狀態是可逆反應在一定條件下能達到的或完成的最大“限度”。化學反應的限度即該條件下的最大轉化率N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起：

變：

平：

1mol3mol0mol0.8mol0.2mol0.6mol2.4mol0.4mol0.4mol任務三認識化學平衡狀態

(2)特征：①逆：研究對象是可逆反應②等：同一物質v正=v逆≠0③

動：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，各組成成分的含量保持不變⑤

變：當外界條件發生改變，原來的化學平衡可能會被破壞，并在新的條件下建立新的化學平衡。化學平衡的本質化學平衡的標志逆、等、動、定、變任務三認識化學平衡狀態你知道嗎？如何理解v(正)＝v(逆)?一定條件下，可逆反應1．同一物質①單位時間內，有1molN2反應掉，同時有________生成②單位時間內，有2molNH3生成，同時有__________消耗③單位時間內，有1molH2生成，同時有__________消耗1molH22．不同物質①單位時間內，有1molN2反應掉，同時有__________生成，___________反應掉。3molH22molNH3②單位時間內，有3molH2反應掉，同時有__________反應掉2molNH3v(H2)正32任務四化學平衡狀態的判斷任務四化學平衡狀態的判斷1、直接標志（1）同一物質：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)

不同物質：速率之比＝化學計量數之比，但必須是不同方向的速率，即v正(A)：v逆(B)=a:b標志一：v正=v逆≠01、下列各關系中能說明可逆反應：N2+3H22NH3,已達平衡狀態的是()A.3υ正（N2

）=υ正（H2）

B.υ正（N2

）=υ逆（NH3

）

C.2υ正（H2

）=3υ逆（NH3

）

D.υ正（N2

）=3

υ逆（H2）?1.可逆反應2NO2(g)

?

2NO(g)＋O2(g)在容積固定的密閉容器中進行，達到平衡狀態的標志是__________(填序號)。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、O2的物質的量濃度變化表示的反應速率之比為2∶2∶1的狀態④混合氣體的顏色不再改變的狀態⑤混合氣體的密度不再改變的狀態⑥混合氣體的壓強不再改變的狀態⑦混合氣體的平均相對分子質量不再改變的狀態①④⑥⑦針對訓練12、在一定溫度下的恒容容器中發生可逆反應H2(g)+I2(g)2HI(g)

，下列敘述不是該反應達到平衡的標志的是()①H2的生成速率與H2的分解速率相等②單位時間內生成amolH2，同時消耗amolI2③H2、I2、HI三者濃度相等的狀態④H2、I2、HI的濃度不再變化⑤混合氣體的總物質的量不再變化⑥混合氣體的總壓強不再變化⑦混合氣體的密度不再變化⑧混合氣體的平均相對分子質量不再變化③⑤⑥⑦⑧?針對訓練1②

各成分的含量保持不變各組分的物質的量n

或

物質的量分數保持不變各組分的質量m

或

質量分數保持不變各氣體的體積V

或體積分數保持不變各組分的物質的量濃度m

或

質量分數保持不變（注意不是相等，也不是成一定的比值）特例：只有生成物有氣體時，體積分數始終不變，不是變量標志二：變量不變是各組分，不是總成分判斷這個物理量是否為變量解題方法：任務四化學平衡狀態的判斷標志二：“變量”不變氣體的平均相對分子質量

MM=m總n總取決于有無非氣體取決于氣體系數差以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例若m+n≠p+q若m+n=p+q若各物質均為氣體m總為定值n總為變量M為變量M不變時，即為平衡狀態n總為定值M為定值M不變時，不一定為平衡狀態若有非氣體參與m總為變量M為變量M不變時，即為平衡狀態任務四化學平衡狀態的判斷標志二：“變量”不變ρ=m總V容器取決于有無非氣體取決于氣體系數差氣體密度ρm總為變量若有非氣體參與恒壓或是恒容ρ為變量ρ不變時，一定為平衡狀態以mA(g)+nB(S)pC(g)+qD(g)為例任務四化學平衡狀態的判斷標志二：“變量”不變混合氣體總壓強PV=nRT

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。當Δn(g)≠0，則P一定時，一定是化學平衡狀態。任務四化學平衡狀態的判斷重點理解如果一個物理量隨著反應的進行而改變，當其不變時反應達到平衡狀態；隨反應的進行保持不變的物理量，不能作為平衡狀態的判斷依據。反應舉例mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)是否平衡氣體密度若體系的體積不變，密度一定混合氣體的平均相對分子質量當m+n≠p+q時，平均相對分子質量一定當m+n=p+q時，平均相對分子質量一定顏色反應體系內有色物質的顏色一定溫度體系溫度一定(其他不變)平衡不一定平衡不一定平衡小結：重點理解1.影響平衡狀態(反應限度)的因素化學平衡是在給定條件下化學反應所能達到的或完成的最大限度最大限度最大轉化率改變條件改變限度（改變化學平衡）①改變溫度、濃度，化學平衡(反應限度)一定改變②改變壓強，化學平衡不一定改變③加入催化劑只能改變反應速率，但不改變化學平衡(反應限度)這就需要進行化學反應條件的控制任務五

化學反應條件的控制重點理解2.化學反應條件的控制⑴目的①促進有利的反應提高反應速率提高反應物的轉化率即原料的利用率②抑制有害的反應降低反應速率控制副反應的發生，減少甚至消除有害物質的產生⑵工業合成氨條件的控制①400~500℃溫度較低時氨的產率較高，但溫度低時反應速率小，達到平衡需要的時間很長生產成本高②10MPa~30MPa壓強越大，氨的產率越高，但對動力和生產設備的要求越高