1、第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量第三节第三节 化学反应的速率和限度化学反应的速率和限度第第3 3课时课时2SO2+18O2 2SO3三、化学反应的限度三、化学反应的限度2SO2+18O2 2SO32SO2+18O2 2SO3S18O2S16O18O你能用一个化学专用名词破解这个动画魔术吗？1、可逆反应、可逆反应(1)定义：在定义：在同一条件同一条件下下,既向正反应方向进行既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进行的反应。同时又向逆反应方向进行的反应。典型的可逆反应有典型的可逆反应有:N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温 SO2
2、+H2O H2SO3NH3+H2O NH3 H2OH2 +I2 2HI 正反应正反应逆反应逆反应 思考与交流思考与交流(1)水的生成（水的生成（H2+O2）与电解，）与电解，(2)二次电池的放电与充电，二次电池的放电与充电，(3)CO2和和H2O在植物中通过光在植物中通过光合作用合成糖与糖在体内氧化合作用合成糖与糖在体内氧化生成生成CO2和和H2O，它们是否属于它们是否属于“可逆反应可逆反应”？可逆反应有什么特点？可逆反应有什么特点？(2)(2)特点：特点：双向性双向性 同时性同时性 共存性共存性2SO2+18O2 2SO3 可逆反应中反应物能否完全转化为生成物？可逆反应中反应物能否完全转化为
3、生成物？其他化学反应在实际进行时，反应物都其他化学反应在实际进行时，反应物都能完全转变为生成物？能完全转变为生成物？不能！不能！炼铁高炉尾气之谜炼铁高炉尾气之谜 C+O2=CO2 C+CO2=2CO Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2高温高温 炼制炼制1t生铁所需要的焦炭的实际用量，生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需用量，远高于按照化学方程式计算所需用量，且从高炉炉顶出来的气体中含有没有且从高炉炉顶出来的气体中含有没有利用的利用的CO气体。气体。启示启示:化学反应是化学反应是有限度有限度的，有些能进行地较彻的，有些能进行地较彻底，有些反应是不彻底的，甚至是可逆的。底，有
4、些反应是不彻底的，甚至是可逆的。高温高温高温高温 某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂 时间 （min)物质的量浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.35 0.25 0.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9此条件下进行到此条件下进行到什么时候什么时候达到了这个达到了这个反应的限度反应的限度?达到反应限度达到反应限度时该反应是否时该反应是否停止停止了？了？2SO2 +O2 2SO3（1）开始时）开始时c(SO2)、c(
5、O2)大，大，c(SO3)=0开始阶段有什么特征？开始阶段有什么特征？只有正反应，只有正反应，v(逆逆)=0反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0（2）瞬间后）瞬间后c(SO2)、c(O2)变小变小 ,c(SO3)0瞬间过后有什么特征？瞬间过后有什么特征？正逆反应都进行，正逆反应都进行，v(逆逆)0，v(正正)v(逆逆)2SO2 +O2 2SO3反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0（3）c(SO2)、c(O2)逐渐变小，逐渐变小，c(SO3)逐渐增大，逐渐增大，三种物质的浓度达到一个三种物质的浓度达到一个特定值特定值。一定时间段内有什么特征？一定时间段内有什么特征？v(正正)=v(逆逆)
6、02SO2 +O2 2SO3反应速率v(正)v(逆)t1时间（t）0 由于由于v v(正正)=)=v v(逆逆)0 0，虽然正、逆反应都，虽然正、逆反应都在进行，但在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化发生变化.从外表上看，反应好象从外表上看，反应好象“停止停止”。可逆反应的这种特殊状态就是我们今可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的天要研究的化学平衡状态化学平衡状态。可逆反应反应速率的特点可逆反应反应速率的特点反应速率反应速率v(正正)v(逆逆)t1时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1：v(正正)=v(逆逆)平衡状态平衡状
7、态化学平衡状态化学平衡状态2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂（1 1）定义：）定义：在在一定条件下的一定条件下的可逆反应可逆反应中，当中，当正反应速率和逆反应速率相等正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物，反应混合物中各组分的中各组分的浓度保持不变浓度保持不变的状态。的状态。前提（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应可逆反应内在本质内在本质：v(正正)=v(逆逆)0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变的浓度保持不变2 2、化学平衡状态、化学平衡状态（2 2）化学平衡状态的特征）化学平衡状态的特征动：动态平衡动：动态平衡（v v(正正)=)=v v(逆逆)0
8、0）等：等：v(v(正正)=v()=v(逆逆)定：各组分的浓度和含量保持不变。定：各组分的浓度和含量保持不变。变：条件改变，原平衡被破坏，在新变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。逆逆:可逆反应可逆反应 1、可逆反应达到平衡的重要特、可逆反应达到平衡的重要特征征（）A.反应停止了反应停止了 B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零 C.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相等 D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D2、对于可逆反应、对于可逆反应MN Q达到平衡状达到平衡状态时，下列说法正确的是态时，下列说法正确的是（）A.M、N、Q三种
9、物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B.M、N全部变成了全部变成了QC.M、N、Q的浓度都保持不变的浓度都保持不变D.反应已经停止反应已经停止C3、下列说法可以证明反应、下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是（已达平衡状态的是（）A.1molNN键断裂的同时键断裂的同时,有有3molHH键形成键形成B.1molNN键断裂的同时键断裂的同时,有有3molHH键断裂键断裂C.1molNN键断裂的同时键断裂的同时,有有6molNH键断裂键断裂D.1molNN键断裂的同时键断裂的同时,有有6molNH键形成键形成AC 4、14CO2 +C 2CO，达到化学平衡后，平达到化学平
10、衡后，平衡混合物中含衡混合物中含1414C C的粒子有的粒子有 。14CO2、14C、14CO双向同时，双向同时，符合比例符合比例4.在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是（达到平衡的标志是（）A.A的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间内生成单位时间内生成nmolA,同时生同时生3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为的分子数比为1:3:2C双向同时，双向同时，符合比例符合比例变量不变，变量不变，达到平衡达到平衡5、在在25时，向时，向100mL含含HCl 14.6g的盐
11、酸中，放的盐酸中，放入入5.6g铁粉，反应进行到铁粉，反应进行到2s时收集到氢气时收集到氢气1.12L(标标况况)，之后反应又进行了，之后反应又进行了4s，铁粉全溶解。若不考，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：虑体积变化，则：(1)前前2s内用内用FeCl2表示的平均反应速率表示的平均反应速率为为 ；(2)后后4s内用内用HCl表示的平均反应速率表示的平均反应速率为为 ；(3)前前2s与后与后4s比较，反应速率比较，反应速率 较快，其原因较快，其原因可能可能 。0.25mol/Ls0.25mol/Ls前前2s前前2s时段盐酸浓度比后时段盐酸浓度比后4s时段大时段大 6.一定条件下，向一密闭容器
12、中充入一定条件下，向一密闭容器中充入2molSO2和和2molO2，发生可逆反应至平衡，发生可逆反应至平衡，容器中各物质的物质的量可能为容器中各物质的物质的量可能为 A.1molSO2、1molO2、1molSO3 B.2molSO3、1molO2 C.0.8molSO2、1molSO3 D.1.6molSO3、1.5molO2 E.1.4molSO2、1.7molO27.在一定温度下在一定温度下,下列叙述下列叙述不是不是可逆反应可逆反应A(气气)+3B(气气)2C(气气)+2D(固固)达到平衡的标志的是达到平衡的标志的是 C的生成的生成 速率与速率与C的分解速率相等的分解速率相等 单位时间内
13、生成单位时间内生成amolA,同时生成同时生成3amolB A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化混合气体的密度不再变化混合气体的密度不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的物质的量不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间内消耗单位时间内消耗amolA,同时生成同时生成 3amolBA、B、C、D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:2 A.B.C.D.(A)8、加热、加热N2O5时，发生下列两个分解反应：时，发生下列两个分解反应：N2O5 N2O3O2，N2O3 N2OO2；在；在1L密闭容器中加热密闭容器中加热4mol N2O5达到化学平衡时达到化学平衡时O2
14、的浓度为的浓度为4.50 mol/L，N2O3的浓度为的浓度为1.62 mol/L，求其他各物质的平衡浓度。，求其他各物质的平衡浓度。解析：这是一个连续平衡的计算，计算思路为：第一个反应的解析：这是一个连续平衡的计算，计算思路为：第一个反应的平衡量作为第二个反应的起始量平衡量作为第二个反应的起始量解：解：N2O5 N2O3O2N2O3 N2OO2起起变变平平4 mol00 x x x4 mol-x x x x 0 xyyy x-yy x+y x y=1.62 x+y=4.50解得：解得：x =3.06 mol y=1.44 mol 故：故：c（N2O5）=(4 3.06)mol/1L=0.94
15、 mol/L c（N2O）=1.44 mol/1L=1.44 mol/L 9、在密闭容器中，用等物质的量的、在密闭容器中，用等物质的量的A和和B发生下发生下列反应：列反应：A(g)+2B(g)2C(g)反应达到平反应达到平衡时，若混合气体中衡时，若混合气体中A 和和B的物质的量之和与的物质的量之和与C的物质的量相等，求的物质的量相等，求B的转化率的转化率解：解：A(g)+2B(g)2C(g)起起变变平平 n n0 x 2x 2x n-x n-2x 2x由题意可知：由题意可知：n-x +n-2x=2 x x=0.4n%80%1008.0%100 nnnnB起变 解题的一般步骤：解题的一般步骤：列
16、出三栏数据列出三栏数据根据题意列方程根据题意列方程求解求解气体反应计算时经常使用的推论：气体反应计算时经常使用的推论：2121 nnPP：、恒温恒容时2121 nnVV：、恒温恒压时总总nmM 、总总Vm 、为什么要控制反应的条为什么要控制反应的条件件:对有利于我们的或我们需要的化学反应，对有利于我们的或我们需要的化学反应，要想办法增大反应速率，并提高原料的利要想办法增大反应速率，并提高原料的利用率或转化率。用率或转化率。对有害于我们的或我们不需要的化学反应对有害于我们的或我们不需要的化学反应,要设法降低反应的速率，或隔离会引起反要设法降低反应的速率，或隔离会引起反应的物质。应的物质。对应用于
17、特定环境下及特殊需要的化学反对应用于特定环境下及特殊需要的化学反应，则需要对反应的条件进行特殊的控制。应，则需要对反应的条件进行特殊的控制。四、化学反应条件的控四、化学反应条件的控制制思考与交流思考与交流 回忆你在实验室进行的或观察过的化学回忆你在实验室进行的或观察过的化学实验，及在生活中见到过的涉及化学实验，及在生活中见到过的涉及化学变化的现象或事例，要使反应符合或变化的现象或事例，要使反应符合或接近人们的期望，你认为应如何控制接近人们的期望，你认为应如何控制反应的条件？反应的条件？现在，假设你是一名工程师，你要现在，假设你是一名工程师，你要使到你工厂的煤尽可能的完全燃烧，提高使到你工厂的煤
18、尽可能的完全燃烧，提高煤的燃烧效率，你认为应该从哪些方面进煤的燃烧效率，你认为应该从哪些方面进行分析？行分析？怎样提高煤的燃烧效率？怎样提高煤的燃烧效率？煤的状态与燃烧的速率有何关系？煤的状态与燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？空气的用量对煤的充分燃烧有什空气的用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？么影响？原因是什么？应选用什么样的炉膛材料？应选用什么样的炉膛材料？如何充分利用煤燃烧后的废气中如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？的热量？归纳归纳 尽可能的使煤充分燃烧，提高能量的转化尽可能的使煤充分燃烧，提高能量的转化率，关键是燃料与空气或氧气要尽可能充率，
19、关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分的接触，且空气要适当过量。燃料与空分的接触，且空气要适当过量。燃料与空气要有足够大的接触面积。气要有足够大的接触面积。尽可能充分地利用燃料燃烧所放出来的热尽可能充分地利用燃料燃烧所放出来的热能，提高热能的利用率。能，提高热能的利用率。实质是从多方面控制燃烧反应的条件，它实质是从多方面控制燃烧反应的条件，它的意义在于节约能源，节省资源，减少污的意义在于节约能源，节省资源，减少污染等。染等。1、化学反应速率及其表示方法。、化学反应速率及其表示方法。2、影响化学反应速率的因素。、影响化学反应速率的因素。3、化学反应限度和化学平衡状态，、化学反应限度和化学平衡状态，以及化学平衡状态的特征判断。以及化学平衡状态的特征判断。4、化学反应条件的控制。、化学反应条件的控制。
