1、第 六 章 第 二节 化学反应的速率与限度第二课时第二课时化学反应的限度化学反应的限度2SO2 + 18O2 2SO32SO2 + 18O2 2SO3S18O2S16O18O16O18O一、可逆反应1. 1.定义：在相同条件下，既能向正反应方向同时又能定义：在相同条件下，既能向正反应方向同时又能向逆反应方向进行的化学反应。向逆反应方向进行的化学反应。2.用可逆符号用可逆符号 代替等号。习惯上，把向右的反应叫代替等号。习惯上，把向右的反应叫正反应，向左的反应叫逆反应。正反应，向左的反应叫逆反应。3.特征：特征：双同性双同性: :正、逆反应是在同一条件下同时进行的。正、逆反应是在同一条件下同时进行
2、的。双向性双向性: :正反应和逆反应是两个完全相反的不同反应。正反应和逆反应是两个完全相反的不同反应。 共存性共存性: :反应物和生成物同时存在，可逆反应不能进反应物和生成物同时存在，可逆反应不能进 行到底，反应物的转化率不可能为行到底，反应物的转化率不可能为100% 100% 。 N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂 SO2 +H2O H2SO3NH3 +H2O NH3 H2O Cl2 +H2O HCl +HClO4. 4.常见可逆反应：常见可逆反应： I2 +H2 2HI 科学史话：炼铁高炉尾气之谜C+O2=CO2C+CO2=2COFe2O
3、3+3CO=2Fe+3CO2炼制生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算炼制生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需用量，且从高炉炉顶出来的气体中含有没有利用的所需用量，且从高炉炉顶出来的气体中含有没有利用的CO气体。气体。高温高温可逆反应可逆反应启示启示:很多化学反应在进行时都具有可逆性，只是可逆的程度有所很多化学反应在进行时都具有可逆性，只是可逆的程度有所不同并且差异很大。并不能实现反应物到生成物的完全转化，即不同并且差异很大。并不能实现反应物到生成物的完全转化，即化学反应是有限度的。那么如何确定可逆反应的限度？化学反应是有限度的。那么如何确定可逆反应的限度？高
4、温高温高温高温 某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9 时间时间 （min)物质的量浓度物质的量浓度(mol/L)此条件下进行到什么时候此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度达到了这个反应的限度?达到反应限度时该反应是达到反应限度时该反应是否停止了？否停止了？（1 1）反应物浓度）反应物浓度 ，正反应速率，正反应速率 ； 生成物浓度为生成物浓度
5、为 ，逆反应速率为，逆反应速率为 ；反应开始时：反应开始时：反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0最大最大最大最大0 00 01 1、化学平衡状态的建立、化学平衡状态的建立反应进行中：反应进行中：正逆反应都进行，正逆反应都进行，v( v(逆逆) 0) 0，v( v(正正) v() v(逆逆) ) 反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0（2 2）反应物浓度）反应物浓度 ，正反应速率，正反应速率 ； 生成物浓度生成物浓度 ，逆反应速率，逆反应速率 ；逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐增大逐渐增大逐渐增大逐渐增大（3 3）正反应速率和逆反应速率）正反应速率和逆反应速率 。反应物的浓度反应物的浓
6、度 ，生成物的浓度，生成物的浓度 。反应一段时间（反应一段时间（50min50min）后：）后：v( v(正正)= v()= v(逆逆) 0) 0反应速率v(正)v(逆)50min时间（t）0不再改变不再改变不再改变不再改变相等相等达到一种表面静止的状态，达到一种表面静止的状态，我们称为我们称为“化学平衡状态化学平衡状态”，简称化学平衡。简称化学平衡。不平衡状态不平衡状态1.化学平衡建立的过程正反应速率可表示为正反应速率可表示为:v(SO2)消耗、消耗、v(O2)消耗、消耗、v(SO3)生成生成逆反应速率可表示为逆反应速率可表示为:v(SO2)生成、生成、v(O2)生成、生成、v(SO3)消耗
7、消耗v正正 v逆即有：逆即有：v(SO2)消耗消耗 v(SO2)生成生成v(O2)消耗消耗 v(O2)生生成成v(SO3)生成生成 v(SO3)消耗消耗 在一定条件下的可逆反应进行到一定程度时，正反应速率在一定条件下的可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变，达到一和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态。种表面静止的状态。2、化学平衡状态的定义 化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，即该反应的限度。条件下化学反应所能达到
8、或完成的最大程度，即该反应的限度。 化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率。化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率。任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度，亦即改变该反应的化学平衡状态。学反应的限度，亦即改变该反应的化学平衡状态。3、化学反应的限度：4、化学平衡状态的特征动：动态平衡，反应仍在进行（动：动态平衡，反应仍在进行（v( v(正正)= v()= v(逆逆) 0) 0）等：等：v
9、( v(正正)= v()= v(逆逆) ) （内在本质）（内在本质） 定：外界条件一定，混合体系中各组分百分含量保持一定、定：外界条件一定，混合体系中各组分百分含量保持一定、 浓度不变（外在标志）浓度不变（外在标志）变：外界条件改变，原平衡可能被破坏，并在新的条件下建变：外界条件改变，原平衡可能被破坏，并在新的条件下建 立新的化学平衡，即发生化学平衡的移动。立新的化学平衡，即发生化学平衡的移动。逆逆: : 研究对象为可逆反应研究对象为可逆反应5、化学平衡状态的判断方法V V正正V V逆（直接标志）逆（直接标志）在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计在化学方程式同一边的不
10、同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；量数之比；在化学方程式两边的不同物质的生成在化学方程式两边的不同物质的生成( (或消耗或消耗) )速率之比等于化学计量数之比速率之比等于化学计量数之比各组分浓度、物质的量、百分含量（质量、物质的量、体积）保持不变各组分浓度、物质的量、百分含量（质量、物质的量、体积）保持不变体系的颜色不再发生改变体系的颜色不再发生改变反应体系中的总压强、平均相对分子质量、密度不随时间的改变而变化反应体系中的总压强、平均相对分子质量、密度不随时间的改变而变化其他方法：一切变化的量从某一时刻开始不再发生改变，反应达到平衡其他方法：一切变化的量从某一时刻开始不再发生改
11、变，反应达到平衡状态状态变量不变！1 1、控制化学反应条件的意义、控制化学反应条件的意义三、化学反应条件的控制 在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应（提高反应在生产和生活中，人们希望促进有利的化学反应（提高反应速率，提高反应物的转化率即原料的利用率），抑制有害的化学速率，提高反应物的转化率即原料的利用率），抑制有害的化学反应（降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物反应（降低反应速率，控制副反应的发生，减少甚至消除有害物质的产生），这就需要进行化学反应条件的控制。质的产生），这就需要进行化学反应条件的控制。 合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨合成氨的生产在温度
12、较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在化学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400500下进行。下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为1030MPa。2 2、影响煤燃烧效率的条件、影响煤燃烧效率的条件(1)(1)煤的状态煤的状态 (2) (2)空气用量空气用量 (3) (3)炉炉( (灶灶) )
13、膛材料的选择膛材料的选择 (4)(4)燃烧后烟道废气中热量的利用。燃烧后烟道废气中热量的利用。3 3、提高燃料燃烧效率的措施、提高燃料燃烧效率的措施(1)(1)尽可能使燃料尽可能使燃料 ，提高能量的转化率。关键是燃料与空，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能气或氧气尽可能 ，且空气要，且空气要 。(2)(2)尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率。率。充分燃烧充分燃烧充分接触充分接触适当过量适当过量现在，假设你是一名工程师，你要提高你工厂煤的燃烧效率，你现在，假设你是一名工程师，你要提高你工厂煤的燃烧效率，你认为
14、应该从哪些方面进行分析？认为应该从哪些方面进行分析？煤的状态与燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？煤的状态与燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？空气的用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？空气的用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？应选用什么样的炉膛材料？应选用什么样的炉膛材料？如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？1、煤被研得越细，粉末越小，与空气中、煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2的接触面积越大，燃的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。烧越充分，反应速率越快。2、空气充足，煤燃烧生成、空气充足，煤燃烧生成CO2越充分，放热越
15、多；若空气不足，越充分，放热越多；若空气不足，则煤燃烧部分生成则煤燃烧部分生成CO，CO排到空气中造成污染，且生成排到空气中造成污染，且生成CO时，时，放出的热量大大减少。放出的热量大大减少。3、应选择保温隔热且耐热的炉膛材料；选用保温隔热材料的目、应选择保温隔热且耐热的炉膛材料；选用保温隔热材料的目的，正是为了防止热量散失。的，正是为了防止热量散失。4、可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。、可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。1. 1.某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是某可逆反应达到平衡状态时，下列说法正确的是( () )正反应和逆反应同时进行，逆反应达到平衡状态
16、时两者的速率正反应和逆反应同时进行，逆反应达到平衡状态时两者的速率完全相等反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同完全相等反应物和生成物同时存在，两者的浓度相同混合物的组成比例不会因时间而改变混合物的组成比例不会因时间而改变A.A. B. B. C. C. D. D.B B2. 2.下列关于化学反应限度的说法中正确的是下列关于化学反应限度的说法中正确的是( () )A.A.一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度到的限度B.B.当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速
17、率和逆向反应速率相等且等于零率相等且等于零C.C.平衡状态时，各物质的浓度保持相等平衡状态时，各物质的浓度保持相等D.D.化学反应的限度不可以通过改变条件而改变化学反应的限度不可以通过改变条件而改变 A A2.可逆反应可逆反应2NO2(g) 2NO(g)O2(g)在体积固定的密闭容器中进在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是行，达到平衡状态的标志是()单位时间内生成单位时间内生成nmolO2的同时生成的同时生成2nmolNO2单位时间内生成单位时间内生成nmolO2的同时生成的同时生成2nmolNO用用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为表示的反应速率的比为2 2 1的状态的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A. B. C. D.全部全部A
