高中化学课件必修二《第二章 第三节 化学反应速率和限度第二课时》

高中化学课件必修二《第二章 第三节 化学反应速率和限度第二课时》

化学反应的速率和限度 第2课时 行动，让梦想触手可及， 坚持，让自己与众不同。 学科网 1.把铝条放入盛有过量稀盐酸的试管中，不影响氢气产生速率的因素是 A. 加入适量浓盐酸 B. 铝条换成铁粉 C. 溶液的温度升高 D. 加少量的 NaCl E. 加入少量 CuSO 4 F . 加入水 G . 增大压强 H . 加少量的 MnO 2 DGH 温故而知新 H 2 NH 3 0.5 mol/(L· min ) 2.已知反应 N 2 +3H 2 2NH 3 ， 根据下图判断 ① A 是______的物质的量浓度变化情况 ② C 是______的物质的量浓度变化情况 ③2分钟内 N 2 的平均速率是多少？ 对于反应 aA＋bB=cC＋dD 该反应进行到 2分钟后 A、B、C 的浓度如 何变化？ υ (A): υ (B): υ (C): υ (D)=a:b:c:d △ n (A): △ n (B): △ n (C): △ n (D) =a:b:c:d △ C (A): △ C (B): △ C (C): △ C (D) =a:b:c:d 速率呢？ 学科网 CO 我们已经增加了高炉的高度，怎么排出的一氧化碳浓度没有降低呢？你能帮助工程师解开这一谜底吗？ 一个化学反应在实际进行时，所有反应物能否 完全 (按照方程式中相应物质的量的关系)转变成生成物？ 自学科学史话：炼铁高炉尾气之谜 阅读教材 P50-51 从中你能得到什么启示？ 总结什么是 可逆反应 C+CO 2 =2CO 是可逆反应，无论再什么条件下 CO 都不能反应完全。 学科网 什么叫做可逆反应？ 在 同一条件下 , 既向正反应方向进行 , 同时 又向逆反应方向进行的反应 . 这些反应能称为可逆反应？ 二次电池的充电和放电 H 2 + I 2 2HI 正反应 逆反应 例如： 典型的可逆反应有 : N 2 +3H 2 2NH 3 2SO 2 +O 2 2SO 3 SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 NH 3 + H 2 O NH 3 · H 2 O 可逆反应的特征 ①正反应和逆反应发生的 条件相同 ； ②反应物、生成物 共同存在 ； ③可逆反应有一定的 限度 。 典例剖析 1 、当可逆反应 2SO 2 +O 2 2SO 3 达到平衡后，通入 18 O 2 ，再次达到平衡时， 18 O 存在于（ ） A. SO 3 ， O 2            B. SO 2 ， SO 3                C. SO 2 ， SO 3 ， O 2         D.  SO 2 ， O 2    二、化学反应的限度 1、可逆反应： 在 同一条件 下， 正 反应方向和 逆 反应方向 均能 进行的化学反应。 例如： 这些反应能称为可逆反应？ 和 1、 二次电池的充电和放电 3、 2、 正反应：从左到右进行 逆反应：从右到左进行 H 2 + I 2 2HI 正反应 逆反应 N 2 +3H 2 2NH 3 催化剂 高温高压 2 SO 2 +O 2 2SO 3 催化剂 高温 H 2 +I 2 (g) 2HI 注意 有的化学反应可逆性较弱, 通常不叫做可逆反应 有的可逆性很强，常见的典型的可逆反应有: Cl 2 + H 2 O HClO + HCl SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 2.可逆反应特点： （如果对反应体系施加影响化学反应速率的措施， 正反应的速率和逆反应的速率 都 受影响） ①正反应和逆反应发生的 条件相同,同时 进行 ； ②反应物、生成物 共同存在 ； ③反应物不能 完全 转化为产物，即可逆反应有一定的限度； 典例剖析 1、当可逆反应2 SO 2 +O 2 2SO 3 ，通入的氧气为 18 O 2 ， 一段时间后， 18 O 存在于（ ） A. SO 3 ，O 2            B. SO 2 SO 3                C. SO 2 ，SO 3 ，O 2      D.  SO 2 ，O 2     （ 1 ）开始时 c(N 2 ) 、 c( H 2 ) 大， c(N H 3 ) =0 开始阶段有什么特征？ 只有正反应， v ( 逆 )=0 v ( 正 )> v ( 逆 ) 在一固定容积的密闭容器里，加 1molN 2 和 3mol H 2 ( 合适催化剂 ) ，能发生什么反应？ N 2 + 3 H 2 2NH 3 （ 2 ）一段时间后 c(N 2 ) 、 c( H 2 ) 逐渐减小 ， v ( 正 ) 逐渐减小 c(N H 3 ) 逐渐增大， v ( 逆 ) 逐渐增大。 由于 v ( 正 )= v ( 逆 ) ≠ 0 ，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化 . 从外表上看，反应好象“停止”。 可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的 化学平衡状态 。 反应速率 v( 正) v( 逆) v( 正)= v( 逆) t 1 时间（ t） 0 (1)0~ t 1 ：v( 正)> v( 逆) (2) t 1 以后： v( 正)= v( 逆) t 1 以后反应处于平衡状态! 什么是化学平衡呢？ 化学平衡状态的建立 A： 反应刚开始时 B： 随着反应的进行 C： 某一时刻 N 2 + 3 H 2 2NH 3 3、化学平衡定义： 一定条件下， 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 ， 反应物和生成物浓度 不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡 理解： ①前提 ： ②实质 ： ③标志 ： v( 正）= v( 逆)是指指定某物质(反应物或生成物）的消耗速率与生成速率相等。 在 一定条件 下的可逆反应 V 正= V 逆 ≠ 0 混合物中各组分的浓度保持不变 4、化学平衡状态的特征： 研究对象—— 可逆 反应 V 正= v 逆 时 动 态平衡（ V 正= V 逆 ≠ 0） 反应速率一定， 各组分的 浓度 、 百分含量 保持不变（平衡标志） 平衡的建立是有条件的， 当 条件发生改变 时，平衡可能发生移动 逆、等、动、定、变 反应速率 v( 正) v( 逆) v( 正)= v( 逆) t 1 时间（ t） 0 逆 等 动 定 变 从 本质 上进行判断 —— 看 v( 正)是否等于 v( 逆) 从平衡的一些 特征 进行判断质量分数 压强、密度等是否再发生变化 —— 看各组分浓度、 化学平衡状态的判断方法 练习：在一定温度下,可逆反应 N 2 + 3H 2 2NH 3 达到平衡状态的标志是 （　 ） 化学平衡状态的判断依据 利用 V 正 = V 逆 进行判断 A. 单位时间内 消耗 n molN 2 ， 同时 生成 了 n molN 2 B 单位时间内 消耗 n molH 2 ， 同时 生成 了 n molH 2 C 单位时间内 消耗 nmolNH 3 ， 同时 生成 了3 nmolNH 3 用 同种 物质表示 V 正 = V 逆 应怎样描述？ A B 在一定温度下,可逆反应 N 2 + 3H 2 2NH 3 达到平衡状态的标志是（　 ） A. 单位时间内 消耗 n molN 2 ， 同时 生成 了2 n molNH 3 B. 单位时间内 消耗 3 n molH 2 ， 同时 消耗 了2 n molNH 3 C. 单位时间内 消耗 2 n molH 2 ， 同时 消耗 了3 n molNH 3 D. 单位时间内 消耗 n molN 2 ， 同时 消耗 了3 n molH 2 E. 单位时间内 消耗 n molN 2 ， 同时 生成 了3 n molH 2 F. 单位时间内 断裂 3 n molH-H 键，同时 断裂 6 n molN-H 键 用 不同 种物质表示 V 正 = V 逆 ， 如是可逆号 同侧 物质应怎样描述？ 异侧 物质呢？ BEF 【练习6】 在温度体积不变情况下,下列叙述是 A( 气)+3 B( 气) 2 C( 气)+2 D( 固)平衡标志的是 ① C 的生成 速率与 C 的分解速率相等 ②单位时间内生成 amolA, 同时生成3 amolB ③A、B、C 的浓度不再变化 ④ A 的转化率不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的物质的量不再变化 ⑦单位时间内消耗 amolA, 同时生成 3 amolB ⑧A、B、C、D 的分子数之比为1:3:2:2 ⑨混合气体密度不再变化 ⑩ A 的体积分数不再变化 √ √ √ √ √ √ × × √ √ 【练习1】 在一定温度下定容容器中,下列叙述不是可逆反应 A( 气)+3 B( 气) 2 C( 气)+2 D( 固)达到平衡的标志的是( ) A. 混合气体的总压强不再变化 B. 混合气体的物质的量不再变化 C. A、B、C 的物质的量相等的时刻 D. B 物质的质量不再变化 E. 混合气体的密度 C 思考：若上述可逆反应中， D 的聚集状态是气态，则能说明 该可逆反应达到平衡状态的是（ ）？ D 2、 下列各项中，可以说明2 HI H 2 +I 2 (g) 已经达到平衡状态的是 （ ） A. 一个 H-H 键断裂的同时有两个 H-I 键形成 B. 温度和体积一定时容器内压强不再变化 C. 温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化 D. 温度和体积一定时，混合气体的密度不再发生变化 E H 2 的体积分数不变 C E 思考1：在定温定容的条件下，反应由正反应方向开始 2 SO 2 (g)+O 2 (g) 2SO 3 (g) (1) 反应容器内气体的压强 (2)混合气体的平均相对分子质量 上述物理量随着反应的进行怎样变化?在平衡时还变吗？上述物理量不变了能证明达到平衡了吗？ (3)混合气体的密度或质量 (4) SO 2 的浓度或质量 上述物理量随着反应的进行怎样变化?在平衡时还变吗？上述物理量不变了能证明达到平衡了吗？ 对于上述反应怎样的物理量不变了 能证明 反应达到了平衡? 思考2、在定温定容条件下，由正反应方向建立平衡 H 2 (g)+I 2 (g) 2 H Ｉ( g) ， (1) 反应容器内气体的压强 (2)混合气体的平均相对分子质量 (3)混合气体的密度或质量 上述物理量随着反应的进行怎样变化?在平衡时还变吗？上述物理量不变了能证明达到平衡了吗？ (4) H 2 的浓度或质量 (5)颜色 上述物理量随着反应的进行怎样变化?在平衡时还变吗？上述物理量不变了能证明达到平衡了吗？ 对于上述反应怎样的物理量不变了能证明反应达到了平衡 化学平衡状态的判断小结： 2 NO 2 (g) N 2 O 4 (g) I 2 (g) +H 2 (g) 2HI(g) ⑴ V 正 = V 逆 ⑵各组分的 浓度一定 ⑶压强一定 ⑷温度一定 ⑸密度一定 ⑹ 混合气体 平均相对分子质量 ⑺体系的颜色不变 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 不一定平衡 平衡 平衡 不一定平衡 不一定平衡 平衡 不一定平衡 平衡 在等温等容条件下，该可逆反应从开始反应到平衡状态，压强都不变 任何化学反应都伴随着能量变化 等温等容：不可以 等温等压： 可 以 该可逆反应从开始反应到平衡状态，密度都不变 该可逆反应从开始反应到平衡状态，平均相对分子质量量都不变 ① 一定平衡的 ： V 正 = V 逆、 各 物质的浓度、质量、质量分数、 气体体积分数、反应物的转化率不变、 体系的颜色、温度不再变化 ② 可能平衡 ：气体 总 的物质的量、压强、密度、 气体的平均摩尔质量不变 5、达到平衡的标志： 注意 ：1、转化率指反应掉的量与原来总的量之比 2、气体体积分数=物质的量分数 3、 平均摩尔质量=气体总质量/ 气体总物质的量 4、在一定温度下， 2 NO 2 （g) N 2 O 4 (g) ( 无色）的可逆反应中，下列情况属于平衡状态的是（ ） A.N 2 O 4 不再分解 B.v(N 2 O 4 ):v(NO 2 )=1:2 C. 体系的颜色不再改变 D.NO 2 的浓度与 N 2 O 4 的浓度之比2：1 E. 混合气体的平均相对分子质量不变 CE 【课堂练习】 2、在密闭容器中进行如下反应： X 2 (g)+Y 2 (g) 2Z(g)。 已知 X 2 、Y 2 、Z 的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.2mol/L、0.2mol/L， 在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是( ) A、Z 为0.3 mol/L B、Y 2 为0.3 mol/L C、X 2 为0.2 mol/L D、Z 为0.4 mol/L A 5、在一定温度下的定容容器中，当下列的物理量不再发生变化时，表明反应 A（s）+2B（g） C（g）+D（g） 已达到平衡状态的是：（ ） A 混合气体的压强 B 混合气体的密度 C 气体的总物质的量 D A 的物质的量浓度 【课堂练习】 Ｂ 7、 某温度时，将1 molNO 2 分解： 2 NO 2 2NO+O 2 ， 并达到平衡， 此时 NO 的体积分数为40%，求： (1)平衡时 NO 的物质的量； (2)平衡时 NO 2 、O 2 的体积分数。 终 （1 mol -x） x 0.5x 解：设平衡时 NO 的物质的量为 x， 则： 2 NO 2 2NO + O 2 始 　　1 mol 0 0 变 　 x x 0.5x 【课堂练习】 8、 14 CO 2 + C CO， 达到化学平衡后， 平衡混合物中含 14 C 的粒子有 。 14 CO 2 、 14 C、 14 CO 【课堂练习】 9、在密闭容器中进行如下反应： X 2 (g)+Y 2 (g) 2Z(g)， 已知 X 2 、Y 2 、Z 的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L， 在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是 A． Z 为0.3 mol/L B． Y 2 为0.4 mol/L C． X 2 为0.2 mol/L D． Z 为0.4 mol/L 可逆反应 : 在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应 SO 2 +H 2 O H 2 SO 3 Cl 2 +H 2 O HCl+HClO 分析合成氨反应中正、逆反应的反应速率、反应物和生成物的随时间的变化情况。 反应开始时： 反应物浓度最大， V ( 正 ) 最大； 生成物浓度为零，最小， V ( 逆 ) 为零。 反应进行中： 反应物减少，导致 V ( 正 ) 逐渐减小； 生成物由无到有逐渐增多，导致 V ( 逆 ) 从零逐渐增大。 反应到一定时间： V ( 正 ) ＝ V ( 逆 ) ； 各反应物和生成物的浓度不再发生变化 t V 0 V ( 正 ) V ( 逆 ) V ( 正 ) = V ( 逆 ) N 2 +3H 2 2NH 3 t 1 二、化学平衡与反应的限度 在给定的条件下 , 当一个可逆反应进行到一定 程度时 , 正反应速率与逆反应速率相等，反应物与 生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态， 称为 “ 化学平衡状态 ” ，简称 化学平衡 。此时 , 是 在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程 度，即该反应进行的 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 。 转化率 = 转化的量 起始的量 × 100 ％ 量 : 质量、物质的量、体积、浓度 等。 １ 逆 ：可逆反应 ２ 等 : V( 正 )==V( 逆 ) ３ 定 : 外界条件一定 , 混合体系中各组分的百分含量一定，浓度不变 ４ 动 ：动态平衡 ５ 变 : 条件改变，平衡被破坏 , 发生移动 , 建立新的平衡 ( 反应所能达到的限度发生变化 ) 。 1. 反应所能达到的限度 ( 化学平衡 ) 有几个主要特征 ？ 逆 等 定 动 变 2 、反应达到化学平衡的标志 1 ）正逆反应速率 相等 2 ）反应物与生成物浓度不再改变 或各组分的含量不再发生 变化 ( 同一物质的生成速率或消耗速率相等 ) 注意 :① 体现出正逆两个反向 . ② 速率符合系数之比 . 注意 :① 浓度相等 , 不一定平衡 . ② 浓度符合系数之比不一定平衡 . 3 、影响平衡状态（反应限度 ) 的因素： 1. 改变 温度、浓度 ，化学平衡（反应限度） 一定改变 。 2. 改变 压强 ，化学平衡 不一定改变 。 3. 加入 催化剂 只能改变反应速率， 但 不改变 化学平衡（反应限度）。 将 1moLN 2 和 3moLH 2 充入一密闭容器 , 使其在一定条件下发生反应 :N 2 +3H 2 2NH 3 下列哪一种状态说明反应达到平衡 1 、 氨气的生成速率与分解速率相等的状态 2 、氮气的消耗速率与氨气的消耗速率相等 的状态 4 、氮气的消耗速率与氨气的消耗速率等 于 1 ： 2 的状态 3 、氮气的消耗速率与氨气的生成速率等 于 1 ： 2 的状态 √ √ 将 1moL N 2 和 3moL H 2 充入一密闭容器 , 使其在一定条件下发生反应 : N 2 +3H 2 2NH 3 下列哪一种状态说明反应达到平衡 1 、 1mol NH 3 分解 , 同时 0.5mol N 2 消耗 . 2 、 H 2 的浓度不再变化 . 5 、 N 2 、 H 2 、 NH 3 总物质的量不在改变或各组分含量不再变化 . 3 、 C N 2 =C H 2 =C NH 3 4 、 C N 2 :C H 2 :C NH 3 =1:3:2 √ √ √ 可逆反应 O 2 ＋ 2SO 2 2SO 3 的正、逆 反应速率可用各反应物或生成物浓度的 变化来表示。下列各关系中能说明反应 已达到平衡状态的是 A   正  SO 2  ＝ 2  正  O 2  B   正  O 2  ＝  逆  SO 3  C   正  O 2  ＝ 2  逆  SO 3  D   正  SO 2  ＝  逆  SO 3  D 在密闭容器中充入 PCl 5 ，发生化学反应： PCl 5 （ g ） PCl 3 （ g ） + Cl 2 （ g ）， 反应一段时间后又向其中加入 37 Cl 2 ，在重 新达到化学平衡状态后， 37 Cl 原子存在于 A ． PCl 5 中 B ． PCl 3 中 C ． Cl 2 D ．三种物质中都有 D 练习 1. 可逆反应达到平衡的重要特征（　　　） A. 反应停止了 B. 正、逆反应速率都为零 C. 反应物和生成物的浓度相等 D. 正、逆反应的速率相等 D 2. 对于可逆反应 M ＋ N Q 达到平衡状态时，下列说法正确的是（ ） A. M 、 N 、 Q 三种物质的浓度一定相等 B. M 、 N 全部变成了 Q C. M 、 N 、 Q 的浓度都保持不变 D. 反应已经停止 C 3. 在一定温度下 , 可逆反应 A(g)+3B(g) 2C(g) 达到平衡的标志是（　　　） A. 　 A 的生成速率与 C 分解的速率相等 B. 　单位时间内生成 nmolA, 同时生成 3nmolB C. 　 A 、 B 、 C 的浓度不再变化 D. 　 A 、 B 、 C 的浓度比为 1:3:2 C 三、化学反应的条件控制 在生产生活中，促进有利的化学反应发生，抑制有害的化学反应发生，这就要讨论反应条件的控制。 请仔细阅读教材，然后指出如何“提高燃料的燃烧效率”？ 1.尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率 2.尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热效率。