1、第第2 2课时课时 化学反应限度化学反应限度专题专题6 6 化学反应与能量转化化学反应与能量转化 炼铁高炉尾气之谜炼铁高炉尾气之谜高炉炼铁的主要反应是高炉炼铁的主要反应是:2C(焦炭焦炭)+O2(空气空气)=CO（放出热量）（放出热量）Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 炼制吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所炼制吨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，且从高炉中出来的气体中含有需的量，且从高炉中出来的气体中含有未被利用的未被利用的COCO气体气体。开始，炼。开始，炼铁工程师们认为是铁工程师们认为是COCO与铁矿石接触不充分之故与铁矿石接触不充分之故，于是设法
2、，于是设法增加高炉的增加高炉的高度高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的，然而高炉增高后，高炉尾气中的COCO比例竟没有改变，这是什么比例竟没有改变，这是什么原因呢？原因呢？高温高温 比较两个反应方程式对应表中数据，你能发现什么？比较两个反应方程式对应表中数据，你能发现什么？表表1：反应：反应 O2 + 2 H2 = 2 H2O中，中， n(H2)/mol22222n(O2)/mol0.51510100反应结束后反应结束后H2物质的量物质的量10000点燃点燃n(H2)/mol33333n(N2)/mol0.51510100反应结束后反应结束后H2物质的量物质的量1.80.40.240.150.0
3、8表表2：反应：反应 N2 + 3 H2= 2 NH3中，中，催化剂催化剂高温高压高温高压 1.可逆反应可逆反应：在：在同一反应条件同一反应条件下，既可以向正反应下，既可以向正反应方向进行，方向进行，同时同时又可以向逆反应方向进行的反应。又可以向逆反应方向进行的反应。高温高压高温高压N2 + 3H2 2NH3催化剂催化剂 2SO2 + O2 2SO3催化剂催化剂一、化学反应的限度一、化学反应的限度注意：注意： 可逆反应的普遍性：大部分化学反应都是可逆反应。可逆反应的普遍性：大部分化学反应都是可逆反应。 用用“ ”表示可逆反应。表示可逆反应。 可逆反应有一定的可逆反应有一定的限度限度，反应物不能
4、完全转化为生成反应物不能完全转化为生成物物。思考思考：如何判断一个反应是可以反应呢？：如何判断一个反应是可以反应呢？以氯气与水反应为例以氯气与水反应为例判断方法：判断方法：分别检验分别检验Cl2以及以及H+、Cl-、HClO的存在。（的存在。（在在H2O大量存在情况下还有大量存在情况下还有Cl2分子存在。分子存在。）可逆反应的特征：任意时刻，反应体系中，同时存在反应物和生成物。实验实验现象现象 结论或解释结论或解释FeCl3溶液与溶液与KI溶液溶液反应反应 在反应的溶液中在反应的溶液中加入苯，振荡、静置加入苯，振荡、静置取的下层清液，取的下层清液，滴加滴加KSCN溶液溶液表表22 FeCl3溶
5、液与溶液与KI溶液反应程度的实验溶液反应程度的实验2Fe3 +2I 2Fe2+I2有有Fe3剩余剩余有有I2生成生成溶液变棕色溶液变棕色溶液分层，下层变溶液分层，下层变浅浅,上层为紫红色上层为紫红色溶液变为血红色溶液变为血红色= 少量少量FeCl3参与反应参与反应,仍有仍有Fe3剩余。剩余。注意：同时检验反应物和生成物。注意：同时检验反应物和生成物。可逆反应为什么会有反应限度？可逆反应为什么会有反应限度？二、化学平衡的建立二、化学平衡的建立时间时间速速率率O O正反应正反应逆反应逆反应O O时间时间浓浓度度生成物生成物反应物反应物平衡时：平衡时：C C反反、C C生生不再变化，不再变化， 达到
6、了平衡状态，达到了平衡状态，v v正正= =v v逆逆0 0反应开始时：反应开始时：C C反反最大最大, , v v正正最大最大; ;反应进行过程中：反应进行过程中：C C反反, , v v正正; ; C C生生=0=0 ， v v逆逆=0=0C C生生 v v逆逆 化学平衡状态化学平衡状态：可逆反应可逆反应在一定条件下进行到一定程度在一定条件下进行到一定程度时，时，正、逆反应速率相等正、逆反应速率相等，各物质的浓度不再变化各物质的浓度不再变化。t/min化学平衡的化学平衡的标志标志(正正) =(逆逆)v(逆逆)v(正正)Ov/mol ( (L min) )-1t1（4）“定定”：平衡时：平衡
7、时反应物和生成物浓度保持不变反应物和生成物浓度保持不变。 三三.化学平衡的特征化学平衡的特征（1）“逆逆”：可逆反应可逆反应才有化学平衡状态。才有化学平衡状态。（3）“动动”：化学平衡是一个：化学平衡是一个动态平衡动态平衡。（2）“等等”：平衡时：平衡时, v(正正)=v(逆逆) 且且大于大于0。 （5）“变变”：改变外界条件时，：改变外界条件时，平衡会发生移动平衡会发生移动 （旧的平衡被破坏，并在新的条件下建立新的平衡）。（旧的平衡被破坏，并在新的条件下建立新的平衡）。四四.化学平衡的判断依据化学平衡的判断依据(1) v(正正)=v(逆逆) (2) 反应混合物中各组分的反应混合物中各组分的浓
8、度浓度保持不变。保持不变。可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，正、逆反应正、逆反应速率相等速率相等，各物质的浓度不再变化各物质的浓度不再变化。1 1、直接标志、直接标志同种物质：同种物质： vA(正正)=vA(逆逆) 不同物质：不同物质： vA(正正)与与vB(逆逆)之比等于它们系数之比之比等于它们系数之比 各组分各组分n n、m m、物质的量分数、质量分数、体积分数、物质的量分数、质量分数、体积分数2 2、间接标志、间接标志气体总压强气体总压强当容器体积一定时：当容器体积一定时：A(g)+B(g) 2C(g)A(g)+B(g) 2C(g)A(g)+2B
9、(g) 2C(g)A(g)+2B(g) 2C(g)压强不变压强不变可以可以说明达到平衡说明达到平衡压强不变压强不变不不能说明达到平衡能说明达到平衡结论：总压强不再改变，适用于前后气体分子数不相等的反应结论：总压强不再改变，适用于前后气体分子数不相等的反应混合气体密度混合气体密度当容器体积一定时：当容器体积一定时：A(g)+B(g) 2C(g)A(g)+B(g) 2C(g)A(g)+B(A(g)+B(s s) 2C(g) 2C(g)气体密度不变气体密度不变可以可以说明达到平衡说明达到平衡气体密度不变气体密度不变不不能说明达到平衡能说明达到平衡结论：混合气体密度不再改变，适用于反应中有结论：混合气
10、体密度不再改变，适用于反应中有固、液固、液参与或生参与或生成的反应。成的反应。气体气体平均相对分子质量（平均相对分子质量（ ）A(g)+B(g) 2C(g)A(g)+B(g) 2C(g)A(g)+2B(g) 2C(g)A(g)+2B(g) 2C(g) 不变不变不不能说明达到平衡能说明达到平衡不变不变可以可以说明达到平衡说明达到平衡1.1.下列哪种说法可以证明反应下列哪种说法可以证明反应N N2 2 + 3H + 3H2 2 2NH 2NH3 3达到平衡状态达到平衡状态( )( )A.1A.1个个NNNN键断裂的同时，有键断裂的同时，有3 3个个H HH H键形成键形成B.1B.1个个NNNN键
11、断裂的同时，有键断裂的同时，有3 3个个H HH H键断裂键断裂C.1C.1个个NNNN键断裂的同时，有键断裂的同时，有6 6个个N NH H键断裂键断裂D.1D.1个个NNNN键断裂的同时，有键断裂的同时，有6 6个个N NH H键形成键形成ACAC高温高压高温高压催化剂催化剂2.2.在已达到平衡的可逆反应在已达到平衡的可逆反应2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3中充入由中充入由1818O O组成的氧气一段时间后组成的氧气一段时间后, ,1818O O原子原子( )( )A.A.只存在于只存在于O O2 2中中 B.B.只存在于只存在于O O2 2和和SOSO3 3中中C.
12、C.只存在于只存在于SOSO2 2和和SOSO3 3中中 D.SOD.SO2 2,SO,SO3 3和和O O2 2中都存在中都存在催化剂催化剂 3.3.（2011 2011 海南高考）对于可逆反应海南高考）对于可逆反应H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g) (g) 2HI(g)2HI(g)，在温度一定下，由，在温度一定下，由H H2 2（g g）和）和I I2 2（g g）开始反应，）开始反应，下列说法正确的是下列说法正确的是( )( )A. HA. H2 2（g g）的消耗速率与）的消耗速率与HIHI（g g）的生成速率之比为）的生成速率之比为2:12:1B. B. 反应进行的净速率是正、逆反应速率之差反应进行的净速率是正、逆反应速率之差C. C. 正、逆反应速率的比值是恒定的正、逆反应速率的比值是恒定的D. D. 达到平衡时，正、逆反应速率都等于达到平衡时，正、逆反应速率都等于0 0B B
