第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)的速率與限度課時(shí)2化學(xué)反應(yīng)的限度課堂導(dǎo)入已知FeCl3溶液和KI溶液發(fā)生如下反應(yīng):2Fe3++2I-=2Fe2++I2【實(shí)驗(yàn)】取2mL0.1mol·L-1KI溶液，滴加0.1mol·L-1FeCl3溶液2~3滴。再加入幾滴KSCN溶液，你認(rèn)為能觀察到什么現(xiàn)象？為什么？預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論溶液不變紅溶液變紅即使KI過(guò)量，F(xiàn)eCl3也不可能完全轉(zhuǎn)化為FeCl2，上述反應(yīng)不能進(jìn)行完全，存在一定的限度。即反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2為可逆反應(yīng)，反應(yīng)存在一定的限度(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(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。2、可逆反應(yīng)的反應(yīng)速率v正：正反應(yīng)速率。v逆：逆反應(yīng)速率。vN2耗

:vH2耗:vNH3生=1﹕3﹕2vN2生

:vH2生:vNH3耗=1﹕3﹕2一、化學(xué)平衡狀態(tài)雙向性可逆反應(yīng)分為正反應(yīng)方向和逆反應(yīng)方向雙同性正、逆反應(yīng)在同一條件下同時(shí)進(jìn)行共存性反應(yīng)物與生成物共存，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100%1、判斷以下幾個(gè)反應(yīng)是否是可逆反應(yīng)？為什么？Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放電充電2H2+O22H2O

點(diǎn)燃通電【針對(duì)訓(xùn)練1】2.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)值。下列有關(guān)敘述正確的打√錯(cuò)誤的打×。(1)1molN2與4molH2反應(yīng)生成的NH3分子數(shù)為2NA(2)0.1mol

H2和0.1mol

I2于密閉容器中充分反應(yīng)后，其分子總數(shù)為0.2NA3.已知可逆反應(yīng)2SO2+O22SO3達(dá)到平衡狀態(tài),若再向容器中充入18O2氣體,反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后,18O可能存在哪些物質(zhì)中?（二）化學(xué)平衡狀態(tài)在某固定密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O22SO3，各物質(zhì)濃度隨反應(yīng)時(shí)間變化如下：1、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立時(shí)間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999（1）當(dāng)反應(yīng)剛開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度哪個(gè)大？（2）當(dāng)反應(yīng)剛開(kāi)始時(shí)，正反應(yīng)與逆反應(yīng)哪個(gè)反應(yīng)速率大？（3）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物和生成物濃度如何變化？（4）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，v(正)與v(逆)怎樣變化？用圖像描述v正和

v逆變化規(guī)律？c(SO2)c(O2)c(SO3)生成物反應(yīng)物時(shí)間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999v(正)v(逆)v(mol/L·min)2、化學(xué)平衡狀態(tài)此時(shí)反應(yīng)并未停止，只是表觀上各成分保持穩(wěn)定。一定條件下可逆反應(yīng)里，當(dāng)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組分濃度保持不變的狀態(tài)稱(chēng)化學(xué)平衡狀態(tài)。化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)達(dá)到的一種特殊狀態(tài)，是在給定條件下化學(xué)反應(yīng)所能達(dá)到或完成的最大程度，即是該反應(yīng)進(jìn)行的限度。注意：【針對(duì)訓(xùn)練2】對(duì)于可逆反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)，在溫度一定下由H2(g)和I2(g)開(kāi)始反應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是（）A.H2(g)的消耗速率與HI(g)的生成速率之比為2∶1B.反應(yīng)進(jìn)行的凈速率是正、逆反應(yīng)速率之差C.正、逆反應(yīng)速率的比值是恒定的D.達(dá)平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等2、下列各圖中M時(shí)刻不處于化學(xué)平衡狀態(tài)的是（）0vtv逆v正M0vtMv正v逆0vtv正v逆M0ntMABCD3、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征(1)逆：研究對(duì)象是可逆反應(yīng)(2)等：同一物質(zhì)v正=v逆≠0(3)動(dòng)：一種動(dòng)態(tài)平衡；化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)并沒(méi)有停止。(4)定：在平衡混合物中，各組成成分的含量保持不變(5)變：當(dāng)外界條件發(fā)生改變，原來(lái)的化學(xué)平衡就會(huì)被破壞，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡。化學(xué)平衡的本質(zhì)化學(xué)平衡的標(biāo)志逆、等、動(dòng)、定、變溫度，濃度、壓強(qiáng)改變可能使平衡移動(dòng)、加催化劑不能“表現(xiàn)”“本質(zhì)”判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡的直接標(biāo)志。等定ν(正)=ν(逆)各組分的濃度保持不變（不是相等，也不是成一定的比值）4、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷（1）直接標(biāo)志標(biāo)志一：v正=v逆≠0同種物質(zhì)：速率相等，v

(A)正＝v

(A)逆不同物質(zhì)：一正一逆成比例，v

(A)正：v

(B)逆＝a：b必須是不同方向的速率【例】一定條件下，對(duì)于可逆反應(yīng)N2＋3H22NH3，表示正、逆反應(yīng)速率可以用N2或H2或NH3來(lái)表示：下列能表示反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（）（1）v正（N2）=v逆（N2）（2）2v正（N2）=v逆（NH3）（3）單位時(shí)間內(nèi)，有1molN2消耗，同時(shí)有1molN2生成（4）單位時(shí)間內(nèi)，有3molH2消耗，同時(shí)有2molNH3生成（5）單位時(shí)間內(nèi)，有1molN2消耗，同時(shí)有3molH2消耗（6）1molN三N鍵斷裂的同時(shí)有2molN-H鍵斷裂（7）當(dāng)有3個(gè)H—H鍵斷裂，同時(shí)有2個(gè)N—H鍵斷裂標(biāo)志二：各組分的濃度保持不變①各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變②各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)保持不變③各組分的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變注意不是相等，也不是成一定的比值！【例】一定條件下的密閉容器中,發(fā)生可逆反應(yīng)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。下列情況不能說(shuō)明該反應(yīng)一定達(dá)到化學(xué)平衡的是()A、H2的質(zhì)量保持不變B、CH4的含量保持不變C、正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等D、CH4、CO2、CO和H2的物質(zhì)的量之比為1∶1∶2∶2（2）間接標(biāo)志——“變量不變”分析該量是“變量”還是“恒量”：如為“恒量”，即隨反應(yīng)的進(jìn)行永遠(yuǎn)不變，則不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)；如為“變量”，即該量隨反應(yīng)進(jìn)行而改變，當(dāng)其“不變”時(shí)，則為平衡狀態(tài)。體系的

P（總壓強(qiáng)）、V（總體積）、m（總質(zhì)量）、ρ（密度）、Mr（平均相對(duì)分子質(zhì)量）等不再變化判斷是“定量”還是“變量”常見(jiàn)公式：PV=nRT、ρ=、Mr(氣體)=①混合氣體總壓強(qiáng)PV=nRT例：恒容、恒溫條件下，C(s)+O2(g)CO2(g)當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，_______是化學(xué)平衡狀態(tài)CO2(g)+C(s)2CO(g)當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，_______是化學(xué)平衡狀態(tài)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，_______是化學(xué)平衡狀態(tài)H2(g)+I2(g)2HI(g)當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時(shí)，_______是化學(xué)平衡狀態(tài)【思考】若將上述恒容、恒溫條件改為恒容絕熱體系，能否作為判據(jù)？mA(g)＋nB(g)

?pC(g)＋qD(g)②氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量取決于有無(wú)非氣體取決于氣體系數(shù)差若m+n≠p+q若m+n=p+qm總為定值n總為變量Mr為變量平衡狀態(tài)n總為定值Mr為定值不一定為平衡狀態(tài)（1）若各物質(zhì)均為氣體mA(g)＋nB(g)

?pC(g)＋qD(g)mA(g)＋nB(g)?pC(s)＋qD(g)（2）若有非氣體參與m總為變量Mr為變量平衡狀態(tài)1、2、C(s)+O2(g)CO2(g)當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，_______是化學(xué)平衡狀態(tài)CO2(g)+C(s)2CO(g)當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，_______是化學(xué)平衡狀態(tài)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，_______是化學(xué)平衡狀態(tài)H2(g)+I2(g)2HI(g)當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，_______是化學(xué)平衡狀態(tài)例：3、將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空恒容容器中(固體試樣體積忽略不計(jì))，在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，下列可判斷該分解反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡的是A．B．密閉容器中NH3的體積分?jǐn)?shù)保持不變C．密閉容器中混合氣體的密度不變D．密閉容器中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變③氣體密度ρρ=m總V容器取決于有無(wú)非氣體取決于氣體系數(shù)差(2)若有非氣體參與，恒壓或是恒容(1)若各物質(zhì)均為氣體ρ不變時(shí)，不一定為平衡狀態(tài)恒容恒壓若m+n≠p+q若m+n=p+qρ不變時(shí)，一定為平衡狀態(tài)mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)例：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，恒容條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，________是化學(xué)平衡狀態(tài)恒壓條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，________是化學(xué)平衡狀態(tài)H2(g)+I2(g)2HI(g)恒容條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，________是化學(xué)平衡狀態(tài)恒壓條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，________是化學(xué)平衡狀態(tài)CO2(g)+C(s)2CO(g)恒容條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，________是化學(xué)平衡狀態(tài)恒壓條件下，當(dāng)氣體密度不變時(shí)，________是化學(xué)平衡狀態(tài)④體系的顏色和溫度不變一定為平衡狀態(tài)絕熱容器中，當(dāng)體系溫度不變，則達(dá)平衡。（若為恒溫容器，則不可作為平衡判據(jù)）b、體系溫度不變：a、體系顏色不變：H2+I22HI2NO2N2O4【例題1】在一定溫度下，在一恒容密閉容器中，進(jìn)行下列可逆反應(yīng)：2SO2(g)

+O2(g)2SO3(g),下列能說(shuō)明反應(yīng)已達(dá)平衡的事實(shí)是（）A.容器內(nèi)SO2、O2、SO3三種氣體共存B.SO2和SO3物質(zhì)的量濃度相等C.容器中SO2、O2、SO3物質(zhì)的量之比為2:1:2D.容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變E.SO2的消耗速率等于SO3的生成速率F.SO2的消耗速率：O2生成速率＝2:1G.SO2的消耗速率＝SO3的消耗速率H.混合氣體的密度保持不變I.混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變J.SO3的體積百分含量不隨時(shí)間變化K.SO2的轉(zhuǎn)化率保持不變【例題2】在一定溫度下的恒容容器中，下列是可逆反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志的是()①HI的生成速率與HI的分解速率相等②單位時(shí)間內(nèi)生成1molH2,同時(shí)生成1molI2③H2、I2、HI的濃度不再變化④H2、I2、HI的分子數(shù)之比為1:1:2⑤混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化⑥混合氣體的總物質(zhì)的量不再變化⑦容器內(nèi)顏色不再改變【例題3】在一定溫度下的恒容容器中，下列可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)+2D(s)（反應(yīng)放熱）達(dá)到平衡的標(biāo)志的是①混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化②單位時(shí)間內(nèi)生成amolA,同時(shí)生成3amolB③A、B、C的體積分?jǐn)?shù)不再變化④混合氣體的總物質(zhì)的量不再變化⑤VA：VB=1:3⑥混合氣體的密度不再發(fā)生變化⑦混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量保持不變⑧溫度保持不變5、化學(xué)平衡狀態(tài)的限度化學(xué)平衡狀態(tài)是可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到或完成的最大程度，即該反應(yīng)的限度。②同一可逆反應(yīng)，不同條件下，化學(xué)反應(yīng)的限度不同，即：改變條件可以在一定程度上改變一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的限度。①化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在一定條件下的最大轉(zhuǎn)化率。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)生等改變化學(xué)反應(yīng)速率：改變溫度、溶液的濃度、氣體壓強(qiáng)（或濃度）、固體表面積及使用催化劑等改變可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度：改變溫度、溶液濃度、氣體壓強(qiáng)（或濃度）1、控制化學(xué)反應(yīng)條件的目的2、控制化學(xué)反應(yīng)條件的方法二、化學(xué)反應(yīng)條件的控制3、化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的調(diào)控(1)考慮因素：反應(yīng)速率、平衡轉(zhuǎn)化率、______和______________。成本實(shí)際可能性溫度低有利：氨的產(chǎn)率較高不利：反應(yīng)速率小，生產(chǎn)成本高壓強(qiáng)大有利：氨的產(chǎn)率較高不利：對(duì)動(dòng)力和生產(chǎn)設(shè)備的要求高常用溫度:400℃~500℃常用壓強(qiáng):10～30Mpa催化劑：僅增大反應(yīng)速率，不影響反應(yīng)限度。(2)實(shí)例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇:【例題】合成氨工業(yè)中，在高溫高壓、催化劑作用下發(fā)生的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列說(shuō)法正確的是()A、該反應(yīng)反應(yīng)物斷鍵時(shí)吸收的總能量大于生成物成鍵時(shí)放出的總能量B、實(shí)際生產(chǎn)中通常選擇在400～500℃、100MPa條件下合成氨C、采取迅速冷卻的方法，可使氣態(tài)氨變?yōu)橐簯B(tài)氨后及時(shí)從平衡混合物中分離出去D、增大催化劑的表面積，不能有效增大反應(yīng)速率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：燃料的狀態(tài)、空氣用量、爐膛材料、尾氣熱