化学人教版高中必修二（2019年新编）-6-2-3 化学反应的限度和调控（精品课件）.pptx

1、2022-2023必修第二册必修第二册第六章化学反应与能量第二节 化学反应速率和限度你你看到过建筑物的定向爆破吗？观察下图，你从中得到什么启示？看到过建筑物的定向爆破吗？观察下图，你从中得到什么启示？控制反应条件，可使化学反应按人们的预期进行。控制反应条件，可使化学反应按人们的预期进行。学习 目标PART01PART02知道化学平衡状态的特征，判断知道化学平衡状态的特征，判断反应是否达到化学平衡状态反应是否达到化学平衡状态初步了解化学反应达到平衡状态的标志。培养科学探初步了解化学反应达到平衡状态的标志。培养科学探究与创新意识的学科核心素养究与创新意识的学科核心素养常用于判断反应达到平衡的依据达

2、到平衡的标志：v正=v逆浓度不再改变（一定条件下）（1）直接标志（2）间接标志 以xA +yB zC为例：VA耗=VA生VA耗 :VC耗 =x:zVB生:VC生 =y:z VA耗:VB生 =x:ya、能说明V正=V逆的标志：学习学习任务一任务一化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断 b、反应物与生成物浓度不再改变：各物质的物质的量、百分含量、体积分数等保持恒定;变量变量不再不再改变改变C、方程式左右两边气体系数之和不同的反应,压强、气体密度、气体的总物质的量、气体平均分子质量、容器压强（恒容条件）、容器体积（恒压条件）不变。d、有色物质参加或生成的反应,颜色不再变时，或绝热容器中的温度不再改变。

3、化学平衡化学平衡状态的判断状态的判断方法方法（1）用速率判断）用速率判断：判断方法判断方法1 1：一正一逆一正一逆，符合符合比例比例对于反应对于反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH2NH3 3来说来说v正正(H(H2 2)v正正(NH(NH3 3)3 23 2=v正正(N(N2 2)1 1=任意时任意时刻成立刻成立v逆逆(H(H2 2)v逆逆(NH(NH3 3)3 3 2 2=v逆逆(N(N2 2)1 1=任意时任意时刻成立刻成立=平衡时平衡时刻成立刻成立（1 1）同种物质：）同种物质：v正正=v逆逆 （2 2）不同物质：一正一逆，速率之比）不同物质：一正一逆，速率之比=计量数之比计量数

4、之比BC.每每消耗消耗 1mol N2的同时的同时消耗消耗 3mol H2D.每每消耗消耗 1mol N2的同时的同时生成生成 3mol H2E.每每消耗消耗 1mol N2的同时的同时消耗消耗 2mol NH3DEF.F.一个一个 断裂断裂的同时，有六个的同时，有六个 N-H N-H 键键形成形成N N N NN NN NG.G.一个一个 断裂断裂的同时，有三个的同时，有三个 H-H H-H 键键形成形成G例例1.1.下列下列可以证明反应可以证明反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH2NH3 3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是v正正(N(N2 2)=v逆逆(N(N2 2)v正正(H(H

5、2 2)v逆逆(NH(NH3 3)3 3 2 2=v正正(N(N2 2)=v逆逆(H(H2 2)v正正(N(N2 2)=2 2v逆逆(NH(NH3 3)v逆逆(H(H2 2)v逆逆(NH(NH3 3)3 3 2 2=v正正(H(H2 2)v逆逆(NH(NH3 3)2 2 3 3=例例2.2.可逆反应：N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3下列能说明反应达到平衡状态的下列能说明反应达到平衡状态的（)(2)(2)反应混合物中反应混合物中各各组分的含量保持组分的含量保持不变不变 （注意不是相等，也不是成一定的比值注意不是相等，也不是成一定的比值）能作为判断平衡标志的物理量的特征：能作为

6、判断平衡标志的物理量的特征：变化变化 不变不变判断方法判断方法2 2：变量不变变量不变，平衡平衡出现出现A.各组成成分的质量、质量分数、物质的量、物质的量分数、气体的体积及体积分数、物质的量浓度、分子数、反应物的转化率、产物的产率保持不变时为平衡状态。B.反应体系中的总物质的量、总体积、总压强、平均摩尔质量、混合气体的密度、颜色等保持不变时，要根据具体情况判断是否为平衡状态。3、特殊判据：针对有、特殊判据：针对有气体气体参与或生成的反应参与或生成的反应对于反应对于反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)若若mnpqn(g，总，总)不变不变P(g,总总)不变不变Mr（g）不变不变 【Mr=

7、M=m(总总)/n(总总)】达到平衡状态】达到平衡状态注意注意：若若mn=pq，则上述判据不成立，则上述判据不成立4、特殊判据：针对有、特殊判据：针对有气体气体参与或生成的反应参与或生成的反应对于反应对于反应：aA(s)bB(g)cC(g)dD(g)m(g)不变不变 达到平衡达到平衡 若若bcd,若若b=cd,则判据：则判据：n(g)、p总总 不适用不适用则判据：则判据：n(g)、Mr（g）、p总、总、=m(总总)/V 都都适用适用以下情况可作为反应达到平衡的标志的是反应混合物中各气体的体积分数混合气体的颜色不再改变混合气体的密度不再改变混合气体的压强不再改变反应1：反应2：例3：在两个恒容恒

8、容密闭容器中进行如下两个反应反应反应1：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)（NO2红棕色）红棕色）反应反应2：H2(g)+I2(g)2HI(g)（I2紫色）紫色）混合气体的平均相对分子质量不再改变例例4 4：在在恒温恒容密闭恒温恒容密闭容器中，容器中，当当混合气体混合气体的的密度密度(混合气混合气体的平均相对分子体的平均相对分子质量质量)不再不再发生变化时发生变化时，能否说明以下反应，能否说明以下反应已达到平衡状态已达到平衡状态：(1)(1)2SO2SO2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)2SO2SO3 3(g(g)。(2)I(2)I2 2(g)(g)H H2 2(g)(g)2HI(

9、g)2HI(g)。(3)2NO(3)2NO2 2(g)(g)N N2 2O O4 4(g)(g)(4)C(s)(4)C(s)COCO2 2(g)(g)2CO(g2CO(g)(5)A(s)(5)A(s)2B(g)2B(g)C(gC(g)D(gD(g)(6)NH(6)NH2 2COONHCOONH4 4(s)(s)2NH2NH3 3(g)(g)COCO2 2(g)(g)(7)5CO(g)(7)5CO(g)I I2 2O O5 5(s)(s)5CO5CO2 2(g)(g)I I2 2(s)(s)例5、在一恒容密闭容器中，发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)下列说法能够证明上述反应已达平

10、衡状态的是：。各物质的物质的量浓度不再改变SO2、O2、SO3的浓度之比为2:1:2 SO2的转化率不再改变 SO3的体积分数不再改变 混合物的总质量不再改变 混合气体的密度不再改变 混合物的颜色不再改变混合物的平均摩尔质量不再改变绝热容器中反应体系的温度不再改变 恒温容器中混合气体的压强一定公式：%100nnA(g)g(A所有气体体积分数公式：其他特别的反应类型：A(g)+B(s)C(g)总所有气体混合气体Vm其他有颜色变化的反应：其他有颜色变化的反应：I2(g)+H2(g)2HI(g)(紫色紫色)公式：所有物质所有物质nmM 公式：PV=nRT达到平衡的标志达到平衡的标志：v正正=v逆逆浓

11、度不再改变浓度不再改变变量变量不再不再改变改变压强、密度、平均相对分子压强、密度、平均相对分子质量、总物质的量、体积质量、总物质的量、体积 ，另外还有温度、颜色等另外还有温度、颜色等（一定（一定条件条件下下）v正正=v逆逆同种物质同种物质不同种物质不同种物质速率反向且与系数成比例速率反向且与系数成比例【思维建模】【思维建模】解答有关化学平衡标志的思维流程如下解答有关化学平衡标志的思维流程如下:“三关注三关注”“”“一等一不变一等一不变”(1)三关注：三关注：关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；关注反应特点，是等体积反应，还

12、是非等体积反应；关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。关注特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。(2)一等一一等一不变不变:141.在恒温、恒容下，可逆反应：在恒温、恒容下，可逆反应：A（g）+3B（g）=2C（g）达到平）达到平衡的标志是衡的标志是 AC的生成速率与的生成速率与C的分解速率相等。的分解速率相等。B单位时间生成单位时间生成n molA，同时生成，同时生成3n molB。CA、B、C的物质的量浓度保持不变。的物质的量浓度保持不变。DA、B、C的分子数之比为的分子数之比为1：3：2。E容器中气体的密度保持不变

13、。容器中气体的密度保持不变。F容器中气体的总压强保持不变。容器中气体的总压强保持不变。A A、C C、E E2、在恒温恒容下、在恒温恒容下,下列叙述是可逆反应下列叙述是可逆反应A(气气)+3B(气气)2C(气气)+2D(固固)达到平衡的标志的是达到平衡的标志的是 (C的生成的生成 速率与速率与C的分解速率相等的分解速率相等 单位时间内生成单位时间内生成amolA,同时生成同时生成3amolB A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的物质的量不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间内消耗单位时间内消耗amolA,同时生成同时生成 3amo

14、lBA、B、C、D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:23、在一恒容密闭容器中，发生反应：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,当下列哪些 物理量不 再改变时即可证明该反应已达到平衡状态：。CO的浓度与的浓度与CO2相等相等 CO2的浓度不再改变的浓度不再改变 CO的转化率不再改变的转化率不再改变 气体的总物质的量气体的总物质的量 混合气体的总质量不再改变混合气体的总质量不再改变 混合气体的密度不再改变混合气体的密度不再改变 混合气体的平均摩尔质量不再改变混合气体的平均摩尔质量不再改变反应体系的总压强反应体系的总压强CO2在气体中的质量分数在气体中的质量分数高 炉 炼 铁 高炉炼铁过程中发

15、生的反应包括了可逆反应，而可逆反应存在一定的限度，当反应达到其限度以后，各物质的量就不变了，因此炼铁过程中，原料是不可能完全转化为产物的。对炼铁的反应进行深入研究还有没有意义？对炼铁的反应进行深入研究的意义：可逆反应的限度是建立在一定条件的基础上的，改变反应条件可以在一定程度上改变反应的限度。趋 利 避 害！所以通过对反应条件的控制，可以促进有利的化学反应，抑制有害的化学反应。控制控制反应速率的措施：改变温度、溶液的浓度、反应速率的措施：改变温度、溶液的浓度、气体压强气体压强（或浓度）（或浓度）、固体表面积及固体表面积及使用催化剂使用催化剂 控制控制转化率的措施：改变温度、溶液浓度转化率的措施

16、：改变温度、溶液浓度、气体、气体压强（或浓度）压强（或浓度）学习学习任务二任务二化学反应化学反应条件的控制条件的控制 1.1.目的目的2.控制控制反应条件的基本措施反应条件的基本措施 目的目的促进有利的化学反应促进有利的化学反应提高速率、提高转化提高速率、提高转化率及原料利用率等率及原料利用率等抑制有害的化学反应抑制有害的化学反应降低速率、控制副反应、降低速率、控制副反应、减少或消除有害物等减少或消除有害物等3.化工化工生产中控制反应条件的原则生产中控制反应条件的原则原则原则：在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应：在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件条件时时，需要考虑需

17、要考虑控制反应条件的成本和实际可能性控制反应条件的成本和实际可能性控制生产成本反应实际可能性催化剂高温、高压N2+3H2 2NH3达到平衡时平衡混合物中达到平衡时平衡混合物中NH3的含量（体积分数）的含量（体积分数）资料资料1压强增大，氨的含量增大压强增大，氨的含量增大温度升高，氨的含量降低温度升高，氨的含量降低合成氨的合成氨的速率增大速率增大使混合物中氨使混合物中氨的含量提高的含量提高压强压强高压高压温度温度高温高温催化剂催化剂使用使用分析角度分析角度反应条件反应条件高压高压低温低温不影响不影响一致一致矛盾矛盾合成氨的适宜条件合成氨的适宜条件例.下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是_(填序号)。(1)步骤中“净化”可以防止催化剂中毒(2)步骤中“加压”可以加快反应速率(3)步骤采用的压强是2107 Pa，因为在该压强下铁触媒的活性最大(4)步骤，选择高效催化剂是合成氨反应的重要条件(5)目前，步骤一般选择控制反应温度为700 左右(6)步骤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本(1)(2)(4)(6)【课堂回眸】【课堂回眸】