化学反应的限度化学反应的限度学习目标：学习目标：1.理解化学平衡的涵义；理解化学平衡的涵义；2.初步了解化学平衡状态的特征初步了解化学平衡状态的特征；3.初步掌握平衡状态的判断依据。初步掌握平衡状态的判断依据。自学指导：自学指导：请同学们认真看课本请同学们认真看课本P5053的内容，思考下列问题，的内容，思考下列问题，5分分钟后检测。钟后检测。1.高炉炼铁的主要反应有哪些，为何炼制高炉炼铁的主要反应有哪些，为何炼制1t生铁所需焦炭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？的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需的量？2.什么叫可逆反应？它的两个条件，即什么叫可逆反应？它的两个条件，即_和和_。3.什么叫化学平衡状态，它的研究对象是什么，它是怎样什么叫化学平衡状态，它的研究对象是什么，它是怎样建立的？建立的？4.如何提高燃料的燃烧效率？如何提高燃料的燃烧效率？一、可逆反应一、可逆反应1 1、定义定义在在同一条件同一条件下，既能向正反应方向又能向逆反应下，既能向正反应方向又能向逆反应方向方向同时进行同时进行的反应称为可逆反应。的反应称为可逆反应。注：注：反应物不能完全转化为生成物反应物不能完全转化为生成物（反应物（反应物和生成物共存）和生成物共存）；使用使用“ ”； 可逆反应中如果正反应是放热（吸热）反可逆反应中如果正反应是放热（吸热）反应，则逆反应就是吸热（或放热）反应。应，则逆反应就是吸热（或放热）反应。在在同一条件同一条件下，如果反应下，如果反应只能向一个方向只能向一个方向进行，进行，则称不可逆反应。则称不可逆反应。 水的生成（水的生成（H2 + O2）与电解，二次电池的放）与电解，二次电池的放电与充电，电与充电，CO2和和H2O在生物体中通过光合作用合在生物体中通过光合作用合成糖与糖在人体内氧化生成成糖与糖在人体内氧化生成CO2和和H2O，它们是否，它们是否属于属于“可逆反应可逆反应”？谈谈你的见解。？谈谈你的见解。不属于可逆反应不属于可逆反应，因为反应条件不同。因为反应条件不同。（P51）2 2、典型的可逆反应典型的可逆反应N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压SO2 +H2O H2SO3NH3 +H2O NH3 H2O2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂时间时间时间时间(min)(min) 0 010102020303040405050606070708080c(SOc(SO2 2) )10106 63 32 21.21.21 11 11 11 1c(Oc(O2 2) )5 53 31.51.51 10.60.60.50.50.50.50.50.50.50.5c(SOc(SO3 3) )0 04 47 78 88.88.89 99 99 99 9在某密闭容器中发生反应：在某密闭容器中发生反应：2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂(1)、反应刚、反应刚开始开始时：时： 反应物浓度反应物浓度 ，正反应速率，正反应速率 ； 生成物浓度为生成物浓度为，逆反应速率为，逆反应速率为 。最大最大最大最大00逐渐增大逐渐增大逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐增大逐渐增大(2)、反应、反应过程过程中：中： 反应物浓度反应物浓度 ，正反应速率，正反应速率 ； 生成物浓度生成物浓度 ，逆反应速率，逆反应速率 。(3)、一定时间后，正逆反应速率必然出现、一定时间后，正逆反应速率必然出现 。 各物质的浓度各物质的浓度 。相等相等保持不变保持不变规律：规律：时间（时间（t）反反应应速速率率0v(正正)v(逆逆)t1v(正正)= v(逆逆)化学平衡状态化学平衡状态不平衡状态不平衡状态化学平衡建立的过程化学平衡建立的过程各物质的浓度保持不变1 1、定义：在定义：在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应，当，当正反应速正反应速率和逆反应速率相等率和逆反应速率相等时，各组分的浓度保持不变，时，各组分的浓度保持不变，达到一种表面静止的状态，我们称为达到一种表面静止的状态，我们称为“化学平衡化学平衡状态状态”，简称化学平衡。，简称化学平衡。适用对象：可逆反应适用对象：可逆反应实质：实质：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 的的浓度保持不变浓度保持不变定定义义的的理理解解二、化学平衡二、化学平衡2 2、化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征等等：平衡时平衡时V V( (正正) )= = V V( (逆逆) ) 定：定：达到平衡状态时，达到平衡状态时，反应混合物中各组分的浓反应混合物中各组分的浓度保持一定，各组分的含量保持不变度保持一定，各组分的含量保持不变。变：变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。立新的平衡。动：动：化学平衡是一个动态平衡化学平衡是一个动态平衡（V(正正)= V(逆逆) 0）逆逆：建立化学平衡的反应是可逆反应建立化学平衡的反应是可逆反应【注：注：平衡时，浓度不一定相等或成比例平衡时，浓度不一定相等或成比例】3 3、化学平衡状态的判定化学平衡状态的判定直接标志：直接标志： 平衡的平衡的本质本质（V(正正)=V(逆逆)） a、同一物质，同一物质，V V消消=V=V生生( (消耗速率等于生成速率消耗速率等于生成速率) )b、在化学方程式同一在化学方程式同一边的不同物的不同物质生成速率与消生成速率与消耗速率之比等于化学耗速率之比等于化学计量数之比；量数之比；c、在化学方程式两在化学方程式两边的不同物的不同物质生成生成(或消耗或消耗)速速率之比等于化学率之比等于化学计量数之比。量数之比。同侧异向，异侧同向，比列计算同侧异向，异侧同向，比列计算例：例：对于在一定条件下的可逆反应：对于在一定条件下的可逆反应： 判断以下哪些叙述说明判断以下哪些叙述说明V V( (正正) )V V( (逆逆) )？ （1 1）单位时间内，消耗）单位时间内，消耗1molN1molN2 2，同时生成，同时生成1molN1molN2 2（2 2）单位时间内，消耗）单位时间内，消耗3molH3molH2 2，同时消耗，同时消耗2molNH2molNH3 3（3 3）单位时间内，生成）单位时间内，生成1molN1molN2 2，同时有，同时有2molNH2molNH3 3生成生成（4 4）单位时间内，消耗）单位时间内，消耗1molN1molN2 2，同时有，同时有2molNH2molNH3 3生成生成N2+3H2 2NH3X同侧异向，异侧同向，比列计算同侧异向，异侧同向，比列计算从组分从组分含量含量来判断来判断 达平衡时达平衡时各物质各物质的含量（质量分数、物质的量分的含量（质量分数、物质的量分数、体积分数）及数、体积分数）及各物质各物质的浓度、质量、物质的的浓度、质量、物质的量均不再变化。量均不再变化。间接标志：间接标志： 对于对于反应前后气体体积不等的反应前后气体体积不等的可逆可逆反应反应，反应反应体系体系总总压强压强和混合气体的平均摩尔质量和混合气体的平均摩尔质量不变化不变化。对于反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反对于反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反应，若体系颜色不再变化，则反应达到平衡状态。应，若体系颜色不再变化，则反应达到平衡状态。例例1：可逆反应达到平衡的重要特征（）可逆反应达到平衡的重要特征（）A.A.反应停止了反应停止了B.B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零C.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.D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D例例2 2：在一定条件下，某容器中充入在一定条件下，某容器中充入N N2 2和和H H2 2合成合成NHNH3 3, ,以下叙述错误的是（以下叙述错误的是（ ）A.A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零B.B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零C.C.随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后保持恒定随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后保持恒定D.D.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定速率相等且都保持恒定BA例例3：一定的温度，向密闭容器中加入一定的温度，向密闭容器中加入1molX气体和气体和2molY气体气体,发生反应发生反应 X(g) + 2Y(g) 2Z (g) ，此反，此反应达到平衡状态的标志是（应达到平衡状态的标志是（ ）A、 单位时间消耗单位时间消耗0.1molX， 同时生成同时生成0.1mol X B、 容器内容器内X、Y、Z的浓度之比为的浓度之比为1：2：2C、 容器内各物质的浓度相等容器内各物质的浓度相等 D、 单位时间消耗单位时间消耗0.1mol X 同时消耗同时消耗0.2mol YAC例例4 4：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 键断裂的同时，有键断裂的同时，有3 3个个 键形成键形成B.1B.1个个 键断裂的同时，有键断裂的同时，有3 3个个 键断裂键断裂C.1C.1个个 键断裂的同时，有键断裂的同时，有6 6个个 键断裂键断裂D.1D.1个个 键断裂的同时，有键断裂的同时，有6 6个个 键形成键形成N NN NH HN NN NH HN HN H、A的消耗速率与的消耗速率与A的生成速率的生成速率、A的消耗速率与的消耗速率与C的的 速率之比等于速率之比等于 。、B的生成速率与的生成速率与C的的 速率之比等于速率之比等于 。、A的生成速率与的生成速率与B的的 速率之比等于速率之比等于 。相等相等消耗消耗m ：p生成生成n ：p消耗消耗m ：n例例5：反应：反应mA(g)+nB (g) pC(g) ，达，达到平衡的标志为到平衡的标志为： 例例6 6：一定温度下，在恒容密闭容器中进行的可逆反应：一定温度下，在恒容密闭容器中进行的可逆反应： 2NO 2NO2 2(g)(g) 2NO(g)2NO(g)O O2 2(g)(g)。判断下列描述中反应。判断下列描述中反应处于平衡状态的是处于平衡状态的是_。单位时间内生成单位时间内生成n n mol O mol O2 2的同时生成的同时生成2 2n n mol NO mol NO2 2单位时间内生成单位时间内生成n n mol O mol O2 2的同时生成的同时生成2 2n n mol NO mol NO用用NONO2 2、NONO、O O2 2的物质的量浓度变化表示的反应速率的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为的比为221221的状态的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的颜色不再改变的状态密闭容器中压强不再改变的状态密闭容器中压强不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态4 4、化学反应进行的限度化学反应进行的限度定义：定义：化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度。的最大程度。 注：注：化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化学反应的限度决定了反应物在该条件下的最大转化率。任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，化率。任何可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度只是不同反应的限度不同。改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。上改变一个化学反应的限度。二、化学反应条件的控制二、化学反应条件的控制1 1、控制化学反应条件的意义控制化学反应条件的意义2 2、影响煤燃烧效率的条件影响煤燃烧效率的条件(1)煤的状煤的状态。 (2)空气用量。空气用量。(3)炉炉(灶灶)膛材料的膛材料的选择。(4)燃燃烧后烟道后烟道废气中气中热量的利用。量的利用。3 3、提高燃料燃烧效率的措施提高燃料燃烧效率的措施(1)尽可能使燃料尽可能使燃料 ，提高能量的，提高能量的转化率。关化率。关键是是燃料与空气或氧气尽可能燃料与空气或氧气尽可能 ，且空气要，且空气要 。(2)尽可能充分地利用燃料燃尽可能充分地利用燃料燃烧所所释放出的放出的热能，提高能，提高热能能的利用率。的利用率。充分燃充分燃烧充分接触充分接触适当适当过量量现在，假设你是一名工程师，你要提高你工厂煤的燃烧效现在，假设你是一名工程师，你要提高你工厂煤的燃烧效率，你认为应该从哪些方面进行分析？率，你认为应该从哪些方面进行分析？煤的状态与燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何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？关系？空气的用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？空气的用量对煤的充分燃烧有什么影响？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的热量？如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？1 1、煤被研得越细，粉末越小，与空气中、煤被研得越细，粉末越小，与空气中O O2 2的接触的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。2 2、空气充足，煤燃烧生成、空气充足，煤燃烧生成COCO2 2越充分，放热越多；越充分，放热越多；若空气不足，则煤燃烧部分生成若空气不足，则煤燃烧部分生成COCO，COCO排到空气中排到空气中造成污染，且生成造成污染，且生成COCO时，放出的热量大大减少。时，放出的热量大大减少。3 3、应选择保温隔热且耐热的炉膛材料；选用保温、应选择保温隔热且耐热的炉膛材料；选用保温隔热材料的目的，正是为了防止热量散失。隔热材料的目的，正是为了防止热量散失。4 4、可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面、可将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用。使用。