化学第二节 化学反应的速率与限度第2课时学案设计

第二节 化学反应的速率与限度

第2课时　化学反应的限度、化学反应条件的控制

新课情景呈现

装有NO2和N2O4混合气体的装置两端的球形容器分别浸入冷水和热水中，为什么两者现象不同，让我们走进教材学习化学反应的限度和化学反应条件的控制。

课前素能奠基

新知预习

一、化学反应限度

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叫可逆反应__。

(2)可逆反应特点

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—

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—反应物和生成物同时存在

2．化学平衡的建立：

(1)化学平衡建立的分析：

①浓度对速率的影响的角度：

在一定条件下，向反应容器中加入N2和H2发生反应：N2＋3H22NH3。

②利用速率－时间(v－t)图象分析：

(2)化学平衡状态的概念：在一定条件下，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，反应物的浓度和生成物的浓度都__不再改变__，达到一种表面静止的状态。

(3)化学反应的限度：

①化学平衡状态是可逆反应达到给定条件下所能达到的__最大程度__。

②任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。

③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，即改变该反应的化学平衡。

二、化学反应条件的控制

1．目的：

—

—促进有利反应—

——

2．化工生产中反应条件的调控：

(1)考虑因素：

化工生产中调控反应条件时，需要考虑控制反应条件的__成本__和__实际可能性__。

(2)实例——合成氨生产条件的选择：

—

—400～500 ℃—

—10～30 MPa—

预习自测

1．判断下列说法是否正确(正确的打“√”，错的打“×”)

(1)一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度。(　×　)

(2)化学反应达到平衡状态时，该反应停止了。(　×　)

(3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等。(　×　)

解析：(1)化学平衡状态是可逆反应达到给定条件下所能达到的最大程度，条件改变限度可能改变。(2)可逆反应达到的平衡状态是动态平衡。(3)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度不再改变，并非相等。

2．对于化学反应的限度的叙述，错误的是(　D　)

A．任何可逆反应都有一定的限度

B．化学反应达到限度时，正逆反应速率相等

C．化学反应的限度与时间的长短无关

D．化学反应的限度是不可改变的

解析：当外界条件发生改变时，如果正逆反应速率不再相等，化学反应的限度发生改变，所以选D。

3．一定条件下的密闭容器中，可逆反应2A(g)B(g)＋3C(g)在下列四种状态中处于平衡状态的是(　C　)

解析：按照平衡状态的特点，将不同物质表示的反应速率转化成同一物质的正、逆反应速率，然后作出判断，C项的v(正)、v(逆)相等，选C。

4．生活中有很多现象都存在化学知识，如炉火越扇越旺，但蜡烛的火焰一扇就灭。

(1)同样是扇风结果为什么不同，试解释其中的原因？

__“炉火越扇越旺”是扇风为燃烧提供了足量的氧气促进燃烧；“蜡烛的火焰一扇就灭”是由于空气流动带走大量的热量，使温度降低，低于了蜡烛的着火点。__

(2)为了提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？__①燃料与空气或氧气接触，且空气要适当过量。②尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。③尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热量，提高热能的利用率。__

课堂素能探究

知识点

化学反应(限度)平衡状态的理解和判断

问题探究

某恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(s)，混合气体的压强不再改变能否表明该反应已达到平衡状态？

提示：不能。D是固体，反应前后气体的物质的量不变，由于容器的体积不变，故气体的压强始终不变，因此压强不再改变，不能表明该反应已达到平衡状态。

知识归纳总结

1．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：

○逆 —化学平衡研究的对象是可逆反应

○等 —达到化学平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等

○动 —化学平衡是一种表面静止状态，反应并未停止，是一种动态平衡

○定 —达到化学平衡状态后，各组分浓度保持不变，不随时间变化而变化

○变 —外界条件发生改变时，原平衡状态将被打破，再在新条件下建立新的平衡状态

2．化学平衡状态判断“三关注”“一等一不变”

(1)三关注：

①关注反应条件，是恒温恒容，恒温恒压，还是绝热恒容容器；

②关注反应特点，是等体积反应，还是非等体积反应；

③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)一等一不变：

—

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┃┃典例剖析__■

典例 一定温度下，固定容积的密闭容器，反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，达到化学平衡状态的标志是(　C　)

①n(SO2)∶n(O2)∶n(SO3)＝2∶1∶2　②SO2的浓度不再发生变化　③容器中的压强不变　④单位时间内生成n mol SO3，同时生成2n mol O2　⑤混合气体的平均相对分子质量不变

A．①④⑤  B．①②④

C．②③⑤  D．①③⑤

解析：达到化学平衡状态的标志：正反应速率等于逆反应速率，平衡时混合物中各组成成分的含量不变。反应体系中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2∶1∶2，仅仅是反应过程中的一种可能，因此不能作为判断平衡状态的依据，①错误；SO2的浓度不再发生变化，说明反应达到平衡状态，②正确；对于反应前后体积变化的反应，容器内压强不再发生变化，说明反应达到平衡状态，③正确；单位时间内生成n mol SO3，同时生成2n mol O2，不满足反应速率之比等于相应的化学计量数之比，没有达到平衡状态，④错误；混合气体的质量不变，若未达平衡状态则总物质的量发生变化，因此混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应达到平衡状态，⑤正确。

┃┃变式训练__■

　在一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到反应限度的标志是(　D　)

A．容器内气体的总压强不随时间变化而变化

B．A2和B2物质的量之和与AB的物质的量相等

C．c(A2)∶c(B2)∶c(AB)＝1∶1∶2

D．A2、B2和AB的物质的量不再改变

解析：该反应前后气体的化学计量数相等，气体的总压强为“不变量”，所以容器内气体的总压强不随时间变化而变化不能说明达到反应限度，A错误；反应是否达到反应限度，与A2、B2的物质的量之和是否与AB的物质的量相等无关，B错误；反应是否达到反应限度与各物质的浓度之比无关，C错误；A2、B2和AB的物质的量不再变化，说明反应达到化学平衡状态，即达到反应限度，D正确。

名师博客呈现

化学反应速率与限度的图像题解题通法

化学反应速率与化学反应限度问题常以图像的形式出现在平面直角坐标系中，可能出现反应物的物质的量、浓度、压强、时间等因素。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三步来分析。

(1)“一看”——看图像

①看面，弄清楚横、纵轴所表示的含义；

②看线，弄清楚线的走向和变化趋势；

③看点，弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的折点、交点、最高点、最低点等；

④看辅助线，作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)；

⑤看量的变化，弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化，还是转化率的变化。

(2)“二想”——想规律

如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系，外界条件的改变对化学反应速率的影响规律以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、逆反应速率的影响规律等。

(3)“三判断”

利用有关规律，结合图像，通过对比分析，作出正确判断。

〔即时训练〕

在温度和容积不变的密闭容器中，A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中，反应物与生成物的浓度随时间变化的曲线如图所示，则下列叙述正确的是(　C　)

A．该反应的化学方程式是A(g)＋3B(g)2C(g)

B．达到t1 s时该反应已停止

C．(t1＋10) s时，升高温度，正、逆反应速率加快

D．若该反应在绝热容器中进行，也在t1 s时达到平衡

解析：A项，从开始到t1 s，A的浓度减小了0.8－0.2＝0.6 (mol·L－1)，B的浓度减小了0.5－0.3＝0.2 (mol·L－1)，C的浓度增大了0.4－0＝0.4 (mol·L－1)，所以该反应的化学方程式为3A(g)＋B(g)2C(g)，错误；B项，t1 s时，反应达到平衡状态，正、逆反应速率相等，但反应并没有停止，错误；C项，升高温度，正、逆反应速率均加快，正确；D项，若该反应在绝热容器中进行，随反应的进行温度会发生变化，反应速率也会发生变化，不会在t1 s时达到平衡，错误。