2024春高中化学第六章化学反应与能量第三课时化学反应的限度化学反应条件的控制课件新人教版必修第二册

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第六章　化学反应与能量第二节　化学反应的速率与限度第3课时　化学反应的限度　化学反应条件的控制课前 · 新知导学1．化学平衡状态建立过程化学反应的限度最大为零减小增大减小增大2．化学平衡状态概念对于可逆反应，如果外界条件(________、________、________等)不发生改变，当______反应进行到一定程度时，____________与______ ________相等，反应物的________与生成物的________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，化学平衡状态是化学反应所能进行的最大限度。温度浓度压强可逆正反应速率逆反应速率浓度浓度3．化学平衡状态的特征(1)等：v正______v逆______0。(2)动：化学平衡状态是一种__________平衡。达到平衡状态时，反应并没有停止，这时正反应和逆反应都依然在进行。(3)定：反应物的浓度和生成物的浓度_____________。(4)变：外界条件(______、______、________等)一旦改变，化学平衡状态就会被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡。＝≠动态不再改变温度浓度压强(1)通过改变反应条件，是否可以使2 mol SO2(g)和过量的O2(g)反应得到2 mol SO3?【答案】得到的SO3一定少于2 mol，因该反应为可逆反应。(2)可逆反应达到平衡后，正反应和逆反应是不是都停止了？【答案】不是。可逆反应达到平衡后，正反应和逆反应都仍然进行。微思考判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(4)二次电池的充、放电为可逆反应 (　　)(5)当反应达到最大限度时，各物质浓度保持不变 (　　)(6)化学反应的限度可以通过改变反应条件来改变 (　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)√1．目的化学反应条件的控制加快提高有害反应副反应2．合成氨工业(1)化学理论：_____温、_____压时有利于提高氨的产率。(2)工业实际。①温度——温度低，速率小，达到平衡所需时间长，生产成本高，通常选择在______________下进行。②压强——压强大，对动力和生产设备的要求高，通常采用压强为________________。低高400～500 ℃10 MPa～30 MPa3．提高煤的燃烧效率(1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉目的是增大与空气中O2的_______ ___，煤粉燃烧________，反应速率________；通入适当过量的空气可以使煤粉充分燃烧，生成CO2，放出____________；若空气不足，会造成煤燃烧__________，生成_______，产生热量_______，且会造成污染。(2)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是____________。(3)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过________装置，供其他方面使用。接触面更充分更大更多的热量不完全CO减少防止热量散失热交换积生活中有很多现象都蕴含化学知识，如炉火越扇越旺，但蜡烛的火焰一扇就灭。同样是扇风，结果为什么不同？试解释其中的原因。【答案】“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，低于蜡烛的着火点。微思考判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)工业合成氨反应中，温度越高越好 (　　)(2)工业合成氨反应中，压强越大越好 (　　)(3)将煤经过处理，使之转化为气体燃料，以使其燃烧更充分 (　　)(4)燃烧时，在炉灶内放的燃料越多，燃烧越充分 (　　)【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×课堂 · 重难探究[重难理解]化学平衡状态的直接标志(1)v正＝v逆。①同一种物质的生成速率等于消耗速率；②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量数之比；重难点　化学平衡状态的判断③在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。(2)各组分的浓度保持一定。①各组分的浓度不随时间的改变而改变；②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。一定温度下，在恒容密闭容器中进行的可逆反应：2NO2⥫⥬2NO＋O2。判断下列描述中该反应处于平衡状态的是________(填序号)。①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO③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密闭容器中压强不再改变的状态[典例精练]【答案】①④⑤【解析】①中单位时间内生成n mol O2的同时，必消耗2n mol的NO2，说明v正＝v逆，能说明反应达到平衡状态；②中描述的都是正反应方向的速率，不能说明反应是否处于平衡状态；③中无论反应是否达平衡状态，同向的速率之比一定等于化学方程式中相应物质的化学计量数比；④中混合气体的颜色不变，即c(NO2)保持不变，说明反应处于平衡状态；⑤因该反应是一个反应前后气体物质的量不等的反应，容器的体积固定，故气体的压强不变，能说明反应处于平衡状态。【规律方法】利用“变量”与“不变量”来判断化学平衡状态(1)选变量。选定反应中的“变量”，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。(2)常见的变量。①气体的颜色；②对于气体体积有变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；下列关于化学反应限度的说法，正确的是 (　　)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到的限度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率相等且等于零C．平衡状态时，各物质的浓度保持相等D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变【答案】A【解析】本题易错选B或D，其原因是片面理解化学反应的限度，认为可逆反应达到最大限度时，反应即停止，速率为0，不可再发生改变。可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，但不等于0，各物质的浓度保持不变，但不一定相等。外界条件改变时，化学反应的限度可发生改变。反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)在体积不变的密闭容器中进行。下列叙述表示处于化学平衡状态的是 (　　)A．N2、H2、NH3的浓度比为1∶3∶2B．混合气体的密度不随时间而变化C．当有1 mol N≡N键断裂时，有6 mol N—H键断裂D．单位时间内消耗a mol N2的同时消耗3a mol的H2【答案】C【解析】N2、H2、NH3的浓度比等于化学计量数之比时，不能确定是否处于平衡状态，A错误；因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变，不能确定是否处于平衡状态，B错误；当有1 mol N≡N键断裂时，相当于有1 mol N2发生反应生成2 mol NH3，即生成6 mol N—H(1 mol NH3中含有3 mol N—H键)，与有6 mol N—H键断裂符合v正(NH3)＝v逆(NH3)，故处于化学平衡状态，C正确；消耗a mol N2的同时消耗3a mol H2是同向的，不管平衡与否，只要N2和H2反应就一定符合该比例，不能确定是否处于平衡状态，D错误。(2023·广东广州大同中学期中)在恒温恒容的密闭容器中通入一定量的HI气体，使其在一定条件下发生反应：2HI(g)⥫⥬H2(g)＋I2(g)。下列叙述中，体系一定处于平衡状态的是 (　　)A．HI、H2、I2的浓度相等B．混合气体的颜色不再变化C．混合气体的密度不再变化D．消耗2 mol HI(g)的同时，生成1 mol H2(g)【答案】B【解析】HI、H2、I2的浓度相等，无法判断各组分浓度是否继续变化，则无法判断是否达到平衡状态，A错误；该混合体系中只有I2为有色气体，当混合气体的颜色不再变化，表明c(I2)不变，该反应达到平衡状态，B正确；该反应中混合气体的总体积始终不变，总质量不变，则混合气体的密度一直不变，不能根据密度判断平衡状态，C错误；消耗2 mol HI(g)的同时，生成1 mol H2(g)均指的是正反应速率方向，无法判断正、逆反应速率是否相等，D错误。[课堂小结]小练 · 素养达成1．下列反应中可判断为可逆反应的是 (　　)A．氢气在氯气中燃烧生成氯化氢，氯化氢受热分解生成氢气和氯气B．氮气与氢气在高温、高压、催化剂作用下可以生成氨气，同时氨气又分解为氮气和氢气C．单质溴可以置换出碘，氯气又可以置换出溴D．氯气和水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸在光照条件下可分解为盐酸和氧气【答案】B【解析】正、逆两个方向的反应条件相同且同时进行时属于可逆反应。A条件不一样，错误；C、D反应物、生成物不一样，错误。2．(2023·广东汕头期中)下列理解错误的是 (　　)A．化学平衡是一个动态平衡B．化学反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，是对反应中不同物质而言C．化学反应速率是研究化学反应进行快慢的问题，化学平衡是研究化学反应进行的限度问题D．化学平衡研究的对象主要是可逆反应【答案】B【解析】化学反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，且不等于0，化学平衡是一个动态平衡，A正确；化学反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，是对反应中同一物质而言，不同物质之间的正、逆反应速率可能相等，B错误；化学反应速率体现化学反应进行的快慢，化学反应限度体现化学平衡，所以化学反应速率是研究化学反应进行快慢的问题，化学平衡是研究化学反应进行的限度问题，C正确；化学平衡研究的对象主要是可逆反应，不适于不可逆反应，D正确。3．(2023·广东汕头期中)一定条件下，在某恒容的密闭容器中，通入起始浓度依次为0.2 mol·L-1、0.6 mol·L-1、0.4 mol·L-1的N2(g)、H2(g)、NH3(g)，发生反应N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)，反应达到平衡时，c(NH3)不可能为 (　　)A．0.2 mol·L-1 B．0.3 mol·L-1C．0.7 mol·L-1 D．0.8 mol·L-1【答案】D【解析】用极值法分析，0.2 mol/L N2(g)和0.6 mol/L H2(g)假设全反应完，可以使NH3(g)浓度增加0.4 mol/L，加上原有氨气的浓度也是0.4 mol/L，故氨气最大浓度是0.8 mol/L；假设0.4 mol/L氨气全往逆向反应，氨气的最小浓度为0，由于合成氨反应是可逆反应，因此0