第六章化學反應與能量第二節化學反應的速率與限度課時2化學反應的限度課堂導入已知FeCl3溶液和KI溶液發生如下反應:2Fe3++2I-=2Fe2++I2【實驗】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，你認為能觀察到什么現象？為什么？預測實驗現象觀察到的實驗現象結論溶液不變紅溶液變紅即使KI過量，FeCl3也不可能完全轉化為FeCl2，上述反應不能進行完全，存在一定的限度。即反應2Fe3++2I-2Fe2++I2為可逆反應，反應存在一定的限度(一)可逆反應1、定義：在同一條件下，既能向正反應方向進行，同時又能向逆反應方向進行的反應。2、可逆反應的反應速率v正：正反應速率。v逆：逆反應速率。vN2耗

:vH2耗:vNH3生=1﹕3﹕2vN2生

:vH2生:vNH3耗=1﹕3﹕2一、化學平衡狀態雙向性可逆反應分為正反應方向和逆反應方向雙同性正、逆反應在同一條件下同時進行共存性反應物與生成物共存，反應物的轉化率小于100%1、判斷以下幾個反應是否是可逆反應？為什么？Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放電充電2H2+O22H2O

點燃通電【針對訓練1】2.設NA為阿伏加德羅常數值。下列有關敘述正確的打√錯誤的打×。(1)1molN2與4molH2反應生成的NH3分子數為2NA(2)0.1mol

H2和0.1mol

I2于密閉容器中充分反應后，其分子總數為0.2NA3.已知可逆反應2SO2+O22SO3達到平衡狀態,若再向容器中充入18O2氣體,反應進行一段時間后,18O可能存在哪些物質中?（二）化學平衡狀態在某固定密閉容器中發生反應：2SO2+O22SO3，各物質濃度隨反應時間變化如下：1、化學平衡狀態的建立時間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999（1）當反應剛開始時，反應物和生成物的濃度哪個大？（2）當反應剛開始時，正反應與逆反應哪個反應速率大？（3）隨著反應的進行，反應物和生成物濃度如何變化？（4）隨著反應的進行，v(正)與v(逆)怎樣變化？用圖像描述v正和

v逆變化規律？c(SO2)c(O2)c(SO3)生成物反應物時間(min)

01020304050607080c(SO2)106321.21111c(O2)531.510.60.50.50.50.5c(SO3)04788.89999v(正)v(逆)v(mol/L·min)2、化學平衡狀態此時反應并未停止，只是表觀上各成分保持穩定。一定條件下可逆反應里，當正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分濃度保持不變的狀態稱化學平衡狀態。化學平衡狀態是可逆反應達到的一種特殊狀態，是在給定條件下化學反應所能達到或完成的最大程度，即是該反應進行的限度。注意：【針對訓練2】對于可逆反應H2(g)+I2(g)2HI(g)，在溫度一定下由H2(g)和I2(g)開始反應，下列說法正確的是（）A.H2(g)的消耗速率與HI(g)的生成速率之比為2∶1B.反應進行的凈速率是正、逆反應速率之差C.正、逆反應速率的比值是恒定的D.達平衡時，正、逆反應速率相等2、下列各圖中M時刻不處于化學平衡狀態的是（）0vtv逆v正M0vtMv正v逆0vtv正v逆M0ntMABCD3、化學平衡狀態的特征(1)逆：研究對象是可逆反應(2)等：同一物質v正=v逆≠0(3)動：一種動態平衡；化學反應達到平衡時，反應并沒有停止。(4)定：在平衡混合物中，各組成成分的含量保持不變(5)變：當外界條件發生改變，原來的化學平衡就會被破壞，并在新的條件下建立新的化學平衡。化學平衡的本質化學平衡的標志逆、等、動、定、變溫度，濃度、壓強改變可能使平衡移動、加催化劑不能“表現”“本質”判斷可逆反應是否達到平衡的直接標志。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、化學平衡狀態的判斷（1）直接標志標志一：v正=v逆≠0同種物質：速率相等，v

(A)正＝v

(A)逆不同物質：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，對于可逆反應N2＋3H22NH3，表示正、逆反應速率可以用N2或H2或NH3來表示：下列能表示反應達到化學平衡狀態的是（）（1）v正（N2）=v逆（N2）（2）2v正（N2）=v逆（NH3）（3）單位時間內，有1molN2消耗，同時有1molN2生成（4）單位時間內，有3molH2消耗，同時有2molNH3生成（5）單位時間內，有1molN2消耗，同時有3molH2消耗（6）1molN三N鍵斷裂的同時有2molN-H鍵斷裂（7）當有3個H—H鍵斷裂，同時有2個N—H鍵斷裂標志二：各組分的濃度保持不變①各組分的物質的量或物質的量分數保持不變②各氣體的體積或體積分數保持不變③各組分的質量或質量分數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,發生可逆反應CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。下列情況不能說明該反應一定達到化學平衡的是()A、H2的質量保持不變B、CH4的含量保持不變C、正反應和逆反應的速率相等D、CH4、CO2、CO和H2的物質的量之比為1∶1∶2∶2（2）間接標志——“變量不變”分析該量是“變量”還是“恒量”：如為“恒量”，即隨反應的進行永遠不變，則不能作為判斷平衡狀態的依據；如為“變量”，即該量隨反應進行而改變，當其“不變”時，則為平衡狀態。體系的

P（總壓強）、V（總體積）、m（總質量）、ρ（密度）、Mr（平均相對分子質量）等不再變化判斷是“定量”還是“變量”常見公式：PV=nRT、ρ=、Mr(氣體)=①混合氣體總壓強PV=nRT例：恒容、恒溫條件下，C(s)+O2(g)CO2(g)當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態CO2(g)+C(s)2CO(g)當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態H2(g)+I2(g)2HI(g)當體系總壓強不變時，_______是化學平衡狀態【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？mA(g)＋nB(g)

?pC(g)＋qD(g)②氣體的平均相對分子質量取決于有無非氣體取決于氣體系數差若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n總為定值Mr為定值不一定為平衡狀態（1）若各物質均為氣體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1、2、C(s)+O2(g)CO2(g)當平均相對分子質量不變時，_______是化學平衡狀態CO2(g)+C(s)2CO(g)當平均相對分子質量不變時，_______是化學平衡狀態2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，當平均相對分子質量不變時，_______是化學平衡狀態H2(g)+I2(g)2HI(g)當平均相對分子質量不變時，_______是化學平衡狀態例：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)，在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)，下列可判斷該分解反應已經達到化學平衡的是A．B．密閉容器中NH3的體積分數保持不變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分子質量不變③氣體密度ρρ=m總V容器取決于有無非氣體取決于氣體系數差(2)若有非氣體參與，恒壓或是恒容(1)若各物質均為氣體ρ不變時，不一定為平衡狀態恒容恒壓若m+n≠p+q若m+n=p+qρ不變時，一定為平衡狀態mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)例：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，恒容條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態恒壓條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態H2(g)+I2(g)2HI(g)恒容條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態恒壓條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態CO2(g)+C(s)2CO(g)恒容條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態恒壓條件下，當氣體密度不變時，________是化學平衡狀態④體系的顏色和溫度不變一定為平衡狀態絕熱容器中，當體系溫度不變，則達平衡。（若為恒溫容器，則不可作為平衡判據）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，進行下列可逆反應：2SO2(g)

+O2(g)2SO3(g),下列能說明反應已達平衡的事實是（）A.容器內SO2、O2、SO3三種氣體共存B.SO2和SO3物質的量濃度相等C.容器中SO2、O2、SO3物質的量之比為2:1:2D.容器內壓強保持不變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.混合氣體平均相對分子質量保持不變J.SO3的體積百分含量不隨時間變化K.SO2的轉化率保持不變【例題2】在一定溫度下的恒容容器中，下列是可逆反應H2(g)+I2(g)2HI(g)達到平衡的標志的是()①HI的生成速率與HI的分解速率相等②單位時間內生成1molH2,同時生成1molI2③H2、I2、HI的濃度不再變化④H2、I2、HI的分子數之比為1:1:2⑤混合氣體的總壓強不再變化⑥混合氣體的總物質的量不再變化⑦容器內顏色不再改變【例題3】在一定溫度下的恒容容器中，下列可逆反應A(g)+3B(g)2C(g)+2D(s)（反應放熱）達到平衡的標志的是①混合氣體的總壓強不再變化②單位時間內生成amolA,同時生成3amolB③A、B、C的體積分數不再變化④混合氣體的總物質的量不再變化⑤VA：VB=1:3⑥混合氣體的密度不再發生變化⑦混合氣體平均相對分子質量保持不變⑧溫度保持不變5、化學平衡狀態的限度化學平衡狀態是可逆反應在一定條件下所能達到或完成的最大程度，即該反應的限度。②同一可逆反應，不同條件下，化學反應的限度不同，即：改變條件可以在一定程度上改變一個化學反應的限度。①化學反應的限度決定了反應物在一定條件下的最大轉化率。促進有利反應：提高反應物的轉化率即原料的利用率，加快反應速率抑制有害反應：減緩反應速率，減少甚至消除有害物質的產生，控制副反應的發生等改變化學反應速率：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等改變可逆反應進行的程度：改變溫度、溶液濃度、氣體壓強（或濃度）1、控制化學反應條件的目的2、控制化學反應條件的方法二、化學反應條件的控制3、化工生產中反應條件的調控(1)考慮因素：反應速率、平衡轉化率、______和______________。成本實際可能性溫度低有利：氨的產率較高不利：反應速率小，生產成本高壓強大有利：氨的產率較高不利：對動力和生產設備的要求高常用溫度:400℃~500℃常用壓強:10～30Mpa催化劑：僅增大反應速率，不影響反應限度。(2)實例——合成氨生產條件的選擇:【例題】合成氨工業中，在高溫高壓、催化劑作用下發生的反應為N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。下列說法正確的是()A、該反應反應物斷鍵時吸收的總能量大于生成物成鍵時放出的總能量B、實際生產中通常選擇在400～500℃、100MPa條件下合成氨C、采取迅速冷卻的方法，可使氣態氨變為液態氨后及時從平衡混合物中分離出去D、增大催化劑的表面積，不能有效增大反應速率思考與討論為提高燃料的燃燒效率，應如何調控燃燒反應的條件？（提示：燃料的狀態、空氣用量、爐膛材料、尾氣熱