搜索
化学反应与能量第二章第三节化学反应的速率和限度第二章第2课时化学反应的限度以及反应条件的控制第二章新情境•激趣入题1新知识•预习探究2新思维•名师讲堂3新考题•随堂自测4新提升•达标作业5新视点•专家博客6新情境•激趣入题•在以前的学习中，我们所接触的化学反应进行得一般都很完全，如镁条燃烧后只剩下白色的氧化镁，金属钠与水反应后最终得到澄清的溶液……那么，是不是所有的化学反应都能进行得很完全呢？•炼制1t生铁所需焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉炉顶出来的气体中含有没有被利用的CO气体。开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度。然而，令人吃惊的是，高炉增高后，高炉尾气中的CO的比例竟然没有改变。这成了炼铁技术中的科学悬念。•有关人士一直在研究其中的原因，直到19世纪下半叶，法国科学家勒夏特列经过深入的研究，这一谜底才得以揭开。你知道这是为什么吗？新知识•预习探究•●学习目标•1．认识可逆反应及其特征。•2．了解并会判断化学平衡状态，初步了解化学反应条件的控制。•●新知预习•1．可逆反应•(1)定义：在同一条件下__________和__________均能进行的化学反应。•(2)特点•在__________，正向反应(反应物→生成物)和逆向反应(生成物→反应物)__________。正反应方向逆反应方向同一条件下同时进行•(3)表示•书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用“__________”。•例如：SO2和O2反应的化学方程式为：•____________________________________。2SO2＋O2催化剂2SO3•2．化学平衡状态——化学平衡•(1)化学平衡的建立•①反应开始时：v(正)最大，v(逆)为___。•②反应过程中：反应物浓度逐渐减少→v(正)逐渐_____，生成物浓度逐渐增大→v(逆)从____开始逐渐__________。•③反应达到平衡时：v(正)_____v(逆)，反应物和生成物各组分浓度__________。0减小0增大＝不再改变•(2)概念•在一定条件下，当一个_____反应进行到____________和__________相等，反应物和生成物的浓度不再改变时的状态。•3．控制化学反应条件的意义•通过化学反应条件的控制，改变化学反应______和化学反应的______，促进对人类有利的化学反应，抑制有害的化学反应。可逆正反应速率逆反应速率速率限度•4．“提高煤的燃烧效率”的研究•(1)燃料燃烧的条件•①燃料与______或氧气接触；•②温度达到燃料的__________。•(2)影响煤燃烧效率的条件•①煤的状态；•②空气用量；•③炉(灶)膛材料的选择；•④燃烧后烟道废气中热量的利用。空气着火点•(3)提高燃料燃烧效率的措施•①尽可能使燃料__________，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气尽可能__________，且空气要__________。•②尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热量，提高_____________。充分燃烧充分接触适当过量热能的利用率•●自主探究•1．判断一个可逆反应达到平衡状态的标志是什么？•提示：正、逆反应速率相等；反应物和生成物的浓度不再发生变化(或各物质的百分含量不再发生变化)。•2．何为化学平衡移动？哪些外界条件的改变对化学平衡移动有影响？•提示：当外界条件改变时原来的化学平衡被破坏，在新的条件下建立起新的化学平衡，即发生化学平衡的移动。影响化学平衡移动的因素主要有温度、浓度、压强等。催化剂不影响平衡移动。新思维•名师讲堂•化学反应的限度•●思维导图•●教材点拨1．可逆反应(1)定义：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。(2)表示：用化学方程式表示，但其中的“===”用“”代替。例如，SO2与H2O的反应是可逆反应。表示为：SO2＋H2OH2SO3。温馨提示：①通常把向右进行的反应叫正反应，向左进行的反应叫逆反应。②2H2＋O2=====点燃2H2O,2H2O=====电解2H2↑＋O2↑，上述两个方向进行的反应条件不同，不是可逆反应。③常见典型的可逆反应N2＋3H2催化剂高温、高压2NH32SO2＋O2催化剂高温2SO32NO2N2O4•(3)特点•①正反应、逆反应同时进行。•②正反应、逆反应发生的条件相同。•③正反应或逆反应不可能进行到底。•④正反应、逆反应方向的热效应相反。•2．化学平衡——化学反应的限度•(1)化学平衡状态的建立•将某反应的反应物装入密闭容器，反应中正、逆反应速率变化情况如图所示：•(2)化学平衡状态•如果外界条件不发生变化，当化学反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。•①如何理解v(正)＝v(逆)?•例：一定条件下，可逆反应N2＋3H22NH3，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：•A．单位时间内，有1molN2反应掉，同时有1molN2生成•B．单位时间内，有3molH2反应掉，同时有2molNH3反应掉•C．单位时间内，有6molH—H键断裂，同时有6molH—H键生成•D．单位时间内，有1molN2生成，同时有2molNH3生成•以上均表示v(正)＝v(逆)。•②如何理解“反应物和生成物的浓度不再改变？”•反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，即反应物和生成物中各物质的浓度保持一定，各物质的质量保持一定，各物质的物质的量保持一定，各物质的质量分数也保持一定。•(3)化学平衡状态的特征——“五字诀”•化学平衡状态的特征概括为：逆、等、动、定、变，即：•温馨提示：①化学反应的限度(或化学平衡状态)研究对象为可逆反应，且要求在一定条件下。如恒温恒容或恒温恒压。②化学反应限度的本质：v(正)＝v(逆)≠0，可理解为同一物质的生成速率等于其消耗速率，如果不是同一物质的速率，应依据化学计量数转化为同一物质速率。③化学反应限度的宏观特征：反应物和生成物的浓度不再变化。应理解为：物质的量浓度一定；组成成分的百分含量一定；反应体系的压强一定(反应前后气体体积相等的除外)；混合气体的平均相对分子质量一定等。不能理解为各组成成分的含量或浓度相等，通常情况下平衡时各组成成分的含量或浓度是不相等的。•(4)化学平衡状态的判断依据•①直接判定依据：v(正)＝v(逆)，具体含义：•A．同一物质：生成速率等于消耗速率。•B．不同的物质：化学反应速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。•②间接判定依据：各组分的浓度保持不变，具体：•A．各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变。•B．各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变。•温馨提示：平衡时各组分的浓度保持不变，不是浓度相等，也不是等于化学计量数之比，换言之，若反应一段时间后，各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比，则反应不一定达到平衡状态。•(2014·昆明官渡区第二中学检测)在一定条件下，使NO和O2在一密闭容器中进行反应2NO＋O22NO2，下列说法中不正确的是()•A．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零•B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零•C．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大•D．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后比正反应速率还大•●典例透析•【解析】反应开始时，反应物浓度最大，正反应速率最大，生成物浓度为零，逆反应速率为零，A正确；随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，生成物的浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大，但可逆反应不能进行到底，故反应速率不能为零，B错误，C正确；可逆反应达到平衡状态时正逆反应速率相等，D错误。•【答案】BD•(2014·昆明官渡区第二中学检测)对一定温度下的恒容容器中的可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)，下列叙述不能作为平衡标志的是()•①C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3amolB；•③A、B、C的浓度不再变化；•④A、B、C的压强不再变化；•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3amolB；•⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2。•A．②⑧B．①⑥•C．②④D．③⑧•【解析】单位时间内生成A，生成B表示的都是逆反应方向，故②不是作为反应达到平衡的标志；可逆反应达到平衡时，各成分的浓度保持不变，并非等于化学计量数之比，故⑧不是作为反应达到平衡的标志。•【答案】A•1．(2014·衡阳市八中高一联赛)下列关于反应限度的叙述不正确的是()•A．反应限度是一种平衡状态，此时反应已经停止•B．达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等•C．达到平衡状态时，反应物和生成物浓度都不再改变•D．达到平衡状态时，反应物的转化率已经最大•答案：A•●变式训练2．(2014·安阳一中高一下学期二次考试)可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，在容积恒定的密闭容器中达到平衡状态的标志是()①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态•⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态•A．①④⑥B．②③⑤•C．①③④D．①②③④⑤⑥•答案：A•点拨：单位时间内生成O2，生成NO表示的都是正反应方向，②不能作为达到平衡状态的标志；反应速率之比在达到平衡状态前后都等于化学计量数之比，③不能作为达到平衡状态的标志；反应在恒容器中进行反应，气体总质量不变，反应前后气体的密度不变，⑤不能作为达到平衡状态原标志。•化学反应条件的控制•●思维导图•1．控制化学反应条件的目的•化学反应有的快、有的慢，有的进行程度大、有的进行程度小，有的对我们有利，有的对我们不利。控制反应条件，促进有利的化学反应(提高反应物的转化率即原料的利用率，加快反应速率等)，抑制有害的化学反应(减缓反应速率，减少甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生等)，使化学反应向着对我们有利的方向转化。•●教材点拨•2．控制化学反应条件的基本措施•(1)通过改变反应物的温度、溶液浓度、气体压强(或浓度)、固体表面积以及催化剂的使用等，改变化学反应的速率。•(2)通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强(或浓度)等，改变可逆反应进行的限度。•3．以“提高煤的燃烧效率”为例，分析化学反应条件该如何选择。问题与思考分析与结论煤的状态与煤燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？煤被研得越细，粉末越小，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，燃烧的反应速率越快空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？①若空气充足，煤燃烧生成CO2越充分，放热越多；②若空气不足，则煤燃烧部分生成CO，CO排放到空气中造成污染，且生成CO时，放出的热量会减少问题与思考分析与结论应选择什么样的炉(灶)膛材料？理由是什么？①应选择保温隔热且耐热的炉膛材料；②尽管煤燃烧是放热反应，但反应过程中煤燃烧需提供部分能量才能继续，利用煤燃烧放出的部分热量就可维持反应的继续进行，选择保温隔热材料的目的，正是为了防止热量散失如何充分利用煤燃烧后烟道废气中的热量？可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用温馨提示：反应物A的利用率(转化率)＝转化的反应物A的量反应物A的总量×100%。•我国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多，采用沸腾炉好处在于()•A．增大煤炭燃烧时的燃烧热，并形成清洁能源•B．减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成•C．提高煤炭的热效率并减少CO的排放•D．使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率•●典例透析•【解析】由于大块的固体燃料与空气接触有限，燃烧不够充分和完全，使燃料燃烧产生的热量减少，浪