第二節化學反應的

速率與限度第3課時化學反應的限度第六章化學反應與能量學習目標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高溫課本48頁

科學史話思考：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。

在相同條件下，能同時正反應方向方向和逆反應方向進行的化學反應稱為可逆反應。這些可逆反應不能進行到底，只能進行到一定的限度。----化學反應的限度催化劑高溫、高壓N2+3H22NH3NH3+H2ONH3·H2O2SO2+O22SO3催化劑△SO2+H2OH2SO3H2+I22HI△一、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“”。反應物不能完全(100%)轉化為生成物特點：正、逆反應能量轉化的類型相反，但數值相等正反應：放熱逆反應：吸熱可逆反應的特點：2.14CO2+C2CO，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？2.500℃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

時間（min)/濃度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9某溫度和壓強下的密閉容器中，2SO2+O22SO3△催化劑1.反應物能否完全轉化為產物？2.此條件下進行到什么時候達到了這個反應的限度?3.達到反應限度時該反應是否停止了？二、化學平衡的建立過程（1）開始階段開始時c(SO2)、c(O2)大，

c(SO3)＝0反應速率v(正)v(逆)t1時間（t）0只有正反應，v(逆)=0（2）瞬間過后瞬間后c(SO2)、c(O2)變小,

c(SO3)≠0反應速率v(正)v(逆)t1時間（t）0正逆反應都進行，v(逆)≠0，v(正)＞v(逆)

（3）一定時間段內c(SO2)、c(O2)逐漸變小，c(SO3)逐漸增大，三種物質的濃度達到一個特定值。反應速率t1時間（t）0v(正)v(逆)v(正)=v(逆)

≠0化學平衡狀態V-t圖非化學平衡狀態1)

0~t1

:v(正)____v(逆)2)

t1后:v(正)____v(逆)＞=V時間tV正V逆V正=V逆反應速率達到平衡0t1

可逆反應中：當正反應速率和逆反應速率相等，反應中各組分的濃度保持不變，達到一種表面靜止的狀態，則為“化學平衡狀態”。加入反應物后：前提實質標志三、化學平衡狀態可逆反應ν(正)=ν(逆)逆等動≠01、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，平衡移動，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。D3.可逆反應達到平衡的重要特征（）A.反應停止了B.正、逆反應速率都為零C.反應物和生成物的濃度相等D.正、逆反應的速率相等①速率:ν正(A)=ν逆(A)同一物質:ν生成(A)=ν消耗(A)1)直接標志四、化學平衡狀態的判斷不同物質，

≠0①表示兩個不同的方向。

②v正(A):v逆(B)=化學計量數之比⑤單位時間內有2molSO2生成，同時有_____O2

______2mol2mol1mol2mol生成消耗生成標志一：v正=v逆≠0①單位時間內有2molSO2消耗，同時有2molSO2生成；②單位時間內有2molSO3生成，同時有_____SO3消耗；③單位時間內有2molSO2生成，同時有_____SO3______;④單位時間內有1molO2生成，同時有____SO3______;1.可逆反應達到平衡的標志2SO2+O22SO3催化劑△同一物質不同物質直接依據：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N2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②

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

CO2(g)+C(s)2CO(g)當平均相對分子質量不變時，_______是化學平衡狀態一定一定標志二：“變量”不變氣體密度ρρ=m總V容器若各物質均為氣體m總為定值以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例①恒容ρ為定值ρ不變時，不一定為平衡狀態若m+n≠p+q若m+n=p+qV容器為變量ρ為變量V容器為定值ρ為定值量②恒壓ρ不變時，一定為平衡狀態ρ不變時，不一定為平衡狀態標志二：“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1.2SO2(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

恒壓條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態

2.H2(g)+I2(g)2HI(g)恒容條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態恒壓條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態不一定一定不一定不一定標志二：“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。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CO2(g)+C(s)2CO(g)當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態H2(g)+I2(g)2HI(g)當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態不一定一定一定不一定2)間接標志：一定為平衡狀態

體系顏色、溫度(絕熱體系)保持不變H2+I22HI△紅棕色2NO2

N2O4(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(

)1.判斷題2.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）3.某恒容密閉容器中有反應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(O2)=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2：4.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①②④⑤①②①速率:ν正(A)=ν逆(A)同一物質:ν生成(A)=ν消耗(A)1)直接標志②

各成分的含量保持不變

顏色、溫度(絕熱體系)保持不變2)間接標志：各成分的m、n、濃度C、氣體體積及其百分含量、反應物的轉化率保持不變3)其他可能的標志：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變量不變小結：化學平衡判斷標志總壓強、總物質的量、混合氣體的平均摩爾質量

、體系密度等五、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？

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。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。趨利避害！1．控制反應條件的意義

促進有利的化學反應（即原料的利用率）提高反應速率提高反應物的轉化率抑制有害的化學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五、化學反應條件的控制2．反應條件的控制、

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。基本措施基本措施改變反應速率改變反應限度改變溫度、濃度、氣體的壓強、固體的表面積以及催化劑的合理使用等改變溫度、濃度、氣體的壓強等實際案例催化劑高溫、高壓N2+3H22NH3工業合成氨條件的控制溫度低壓強大有利：氨的產率較高不利：反應速率小，生產成本高有利：氨的產率較高不利：對動力和生產設備的要求越高常用溫400℃~500℃常用壓強10~30Mpa2．反應條件的控制、

正反應放熱逆反應吸熱※

空氣的通入量要適當，否則過量的空氣會帶走部分熱量，

同樣會造成浪費。【思考與討論】為提高燃料的燃燒效率，應如何調控燃燒的反應條件？粉末狀（接