第六章化學(xué)反應(yīng)與能量新化縣第一中學(xué)高一化學(xué)備課組第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率與限度第二課時化學(xué)反應(yīng)的限度與控制煉鐵高爐尾氣之謎開始，煉鐵工程師們認(rèn)為是CO與鐵礦石接觸不充分造成的，于是設(shè)法增加高爐的高度。然而，令人吃驚的是，高爐增高后，高爐尾氣中的CO比例竟然沒有改變。高爐煉鐵原理：

煉制1t生鐵所需要的焦炭的實際用量，遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計算所需用量，從高爐爐頂出來的氣體中總是含有未利用的CO氣體。

C+O2CO2點燃C+CO22CO高溫Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高溫思考：我們知道在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物之間是按照化學(xué)方程式中的系數(shù)比進(jìn)行反應(yīng)的，那么，在實際反應(yīng)中，反應(yīng)物能否按相應(yīng)的計量關(guān)系完全轉(zhuǎn)化為生成物呢？

①2H2+O2=2H2O

已知：2mol1mol

②2SO2+O2

?2SO3

已知：2mol1mol

2mol?<2mol?很多化學(xué)反應(yīng)在進(jìn)行時都具有可逆性，即正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)在同時進(jìn)行，只是可逆程度有所不同且差異很大。模塊一可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡一、可逆反應(yīng)1．定義：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。2．表示：書寫可逆反應(yīng)的方程式不用“===”，而用“”連接。3．特點：同一條件下【例1】

以下幾個反應(yīng)是否是可逆反應(yīng)？為什么？二、化學(xué)平衡的建立過程

【思考與討論】在可逆反應(yīng)2SO2+O2?2SO3中，反應(yīng)進(jìn)行之初SO2和O2的起始濃度分別為2mol·L－1、1mol·L－1,1.反應(yīng)剛開始時，反應(yīng)物和生成物的濃度哪個大？隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物和生成物濃度如何變化？2.反應(yīng)剛開始時，正反應(yīng)與逆反應(yīng)哪個反應(yīng)速率大？隨著反應(yīng)的進(jìn)行，v(正)與v(逆)怎樣變化？3.反應(yīng)會進(jìn)行到什么時候“停止”？4.此時，反應(yīng)物和生成物濃度如何變化？5.反應(yīng)真的停止了嗎？濃度變化速率變化v正、v逆關(guān)系開始時反應(yīng)物濃度_________

v正_________

生成物濃度_________

v逆_________進(jìn)行中反應(yīng)物濃度_________

v正_________生成物濃度_________

v逆_________一段時間后反應(yīng)物濃度_________

v正_________生成物濃度_________

v逆_________v正>

v逆v正>

v逆v正=v逆≠0最大最大最小=0最小=0逐漸減小逐漸減小逐漸增大逐漸增大不變不變不變不變二、化學(xué)平衡的建立過程時間（t）反應(yīng)速率0v(正)v(逆)t1v(正)=v(逆)化學(xué)平衡狀態(tài)不平衡狀態(tài)用速率變化圖像表示上述化學(xué)平衡建立的過程(1)0~t1：v(正)>v(逆)(2)t1以后：v(正)=v(逆)t1以后反應(yīng)處于平衡狀態(tài)!二、化學(xué)平衡的建立過程三、化學(xué)平衡狀態(tài)1.定義：在一定條件下，可逆反應(yīng)中，當(dāng)正、逆兩個方向的反應(yīng)速率相等時，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度都不在改變。達(dá)到了一種表面靜止的狀態(tài)，我們稱之為“化學(xué)平衡狀態(tài)”。

化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)一定條件下能達(dá)到的最大程度，即該反應(yīng)的限度。反應(yīng)限度決定了反應(yīng)物在該條件下轉(zhuǎn)化為生成物的最大轉(zhuǎn)化率。轉(zhuǎn)化率：

已被轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的物質(zhì)的量與其初始物質(zhì)的量之比可逆反應(yīng)ν(正)=ν(逆)逆等動≠02.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征動態(tài)平衡定各組分的濃度保持不變變條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡時間tV正V逆V正=V逆反應(yīng)速率達(dá)到平衡0t1判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡的直接標(biāo)志?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到ν(正)=ν(逆)的一種狀態(tài)，此時反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量或濃度可以保持恒定。研究對象前提條件本質(zhì)原因外部特征表面靜止的狀態(tài)標(biāo)志一：v正=v逆≠0即單位時間內(nèi)生成與消耗某反應(yīng)物（生成物）的量相等。該物質(zhì)的生成速率與消耗速率相等。用同一種物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時②速率之比化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比。①表示兩個不同的方向。用不同種物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時必須符合兩方面3.化學(xué)平衡狀態(tài)的的判斷標(biāo)志二：變量不變（注意不是相等，也不是成一定的比值）各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變各組分的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)保持不變各組分濃度保持不變特例：只有生成物有氣體時，體積分?jǐn)?shù)始終不變，不是變量3.化學(xué)平衡狀態(tài)的的判斷【例2】一定條件下的密閉容器中，發(fā)生可逆反應(yīng)：下列哪些情況能說明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。①生成2molNH3的同時消耗1molN2②v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2③2v正(H2)＝3v正(NH3)④1個N≡N斷裂的同時，有6個N—H斷裂⑤H2的百分含量保持不變⑥NH3的體積分?jǐn)?shù)保持不變④⑤⑥標(biāo)志二：“變量”不變氣體的平均相對分子質(zhì)量

MM=m總n總?cè)Q于有無非氣體取決于氣體系數(shù)差以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例且m+n≠p+q若各物質(zhì)均為氣體M不變時，即為平衡狀態(tài)若各物質(zhì)均為氣體，且m+n=p+qM不變時，不一定為平衡狀態(tài)若有非氣體參與M不變時，即為平衡狀態(tài)3.化學(xué)平衡狀態(tài)的的判斷標(biāo)志二：“變量”不變ρ=m總V容器取決于有無非氣體取決于氣體系數(shù)差氣體密度ρ若有非氣體參與，恒壓或是恒容ρ不變時，一定為平衡狀態(tài)若各物質(zhì)均為氣體①恒容ρ不變時，不一定為平衡狀態(tài)②恒壓若m+n≠p+q若m+n=p+q3.化學(xué)平衡狀態(tài)的的判斷標(biāo)志二：“變量”不變混合氣體總壓強因為恒容、恒溫條件下，n(g)越大則壓強P就越大，則無論各成份是否均為氣體，只需考慮Δn(g)。當(dāng)Δn(g)=0，則P為恒值，不一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。當(dāng)Δn(g)≠0，則P一定時，一定是化學(xué)平衡狀態(tài)。3.化學(xué)平衡狀態(tài)的的判斷標(biāo)志二：“變量”不變體系的顏色和溫度不變一定為平衡狀態(tài)H2+I22HI△2NO2

N2O4紅棕色3.化學(xué)平衡狀態(tài)的的判斷【例3】在一恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)下列說法能夠證明上述反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是：

。①各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不再改變②SO2、O2、SO3的濃度之比為2:1:2③SO2的轉(zhuǎn)化率不再改變

④SO3的體積分?jǐn)?shù)不再改變⑤混合物的總質(zhì)量不再改變⑥混合氣體的密度不再改變⑦混合物的顏色不再改變⑧混合物的平均摩爾質(zhì)量不再改變⑨絕熱容器中反應(yīng)體系的溫度不再改變⑩恒溫容器中混合氣體的壓強一定①③④⑧⑨⑩公式：公式：其他特別的反應(yīng)類型：A(g)+B(s)?C(g)其他有顏色變化的反應(yīng)：

I2(g)+H2(g)?2HI(g)(紫色)公式：公式：PV=nRT模塊二化學(xué)反應(yīng)條件的控制高爐煉鐵

高爐煉鐵過程中發(fā)生的反應(yīng)包括了可逆反應(yīng)，而可逆反應(yīng)存在一定的限度，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到其限度以后，各物質(zhì)的量就不變了，因此煉鐵過程中，原料是不可能完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的。對煉鐵的反應(yīng)進(jìn)行深入研究還有沒有意義？單擊添加標(biāo)題對煉鐵的反應(yīng)進(jìn)行深入研究的意義：

可逆反應(yīng)的限度是建立在一定條件的基礎(chǔ)上的，改變反應(yīng)條件可以在一定程度上改變反應(yīng)的限度。趨利避害！

所以通過對反應(yīng)條件的控制，可以促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)，抑制有害的化學(xué)反應(yīng)。一、控制化學(xué)反應(yīng)條件的意義促進(jìn)有利反應(yīng)（提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率即原料的利用率，加快反應(yīng)速率等）抑制有害反應(yīng)（減緩反應(yīng)速率，減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生，控制副反應(yīng)的發(fā)生等）二、控制化學(xué)反應(yīng)條件的方法改變化學(xué)反應(yīng)速率：改變溫度、溶液的濃度、氣體壓強（或濃度）、

固體表面積及使用催化劑改變可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度：改變溫度、溶液濃度、氣體壓強（或濃度）工業(yè)合成氨條件的控制溫度低壓強大有利：氨的產(chǎn)率較高不利：反應(yīng)速率小，生產(chǎn)成本高有利：氨的產(chǎn)率較高不利：對動力和生產(chǎn)設(shè)備的要求高常用溫度400℃~500℃常用壓強10～30Mpa三、合成氨工業(yè)反應(yīng)條件的控制原則：在化工生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)進(jìn)行的程度而調(diào)控反應(yīng)條件時，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本和實際可能性【思考與討論】為提高燃料的燃燒效率，應(yīng)如何調(diào)控燃燒反應(yīng)的條件？（提示：可以從以下幾方面考慮，如燃料的狀態(tài)、空氣用量、爐膛材料、煙道廢氣中熱能的利用，等等。）四、煤燃燒反應(yīng)條件的控制1．將固體煤粉碎以增大接觸面積，同時空氣適當(dāng)過量，以提高轉(zhuǎn)化率。2．爐膛材料盡量選擇保溫性能好的，煙道廢氣中的熱量用來加熱水、發(fā)電等，以提高熱量利用率。【例4】下列反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)的是(

)A．Na溶于水的反應(yīng)B．NH3溶于水的反應(yīng)C．可充電電池的反應(yīng)，如H2O＋Zn＋Ag2OZn(OH)2＋2AgD．電解水生成H2和O2，點燃H2和O2的混合物生成水B題型一：可逆反應(yīng)判斷與特點【例5】在一定溫度下，可逆反應(yīng)2NO2(g)=2NO(g)+O2(g)在體積固定