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1、第六章第六章 化学反应与能量化学反应与能量第二节第二节 化学反应的速率和限度化学反应的速率和限度 6.2.1 化学反应的限度化学反应的限度知识回顾知识回顾可逆反应可逆反应定义：在同一条件下,既向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应。正反应正反应：向：向右右进行的反应进行的反应逆反应逆反应：向：向左左进行的反应进行的反应H2+I2 2HI正反应逆反应有哪些反应是可逆反应呢？并写出相关反应方程式吧 这些可逆反应不能进行到底，只能进行到一定的限度。决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率催化剂高温、高压N2+3H22NH3NH3+H2ONH3H2O2SO2+O22SO3催化剂SO2+
2、H2OH2SO3H2+I22HI（1）该可逆反应的v正、v逆取决于什么因素？（2）反应刚开始时，v正、v逆的大小比较？（3）随着反应的进行，v正、v逆的大小如何变化？为什么？（4）v正、v逆的变化将导致二者出现什么结果？v正取决于反应物浓度；v逆取决于生成物浓度。反应开始时：反应物浓度最大，v正最大；生成物浓度为零，v逆为零；v正v逆。随着反应的进行，反应物减少，v正逐渐减小；生成物由无到有逐渐增大，v逆从0开始逐渐增大。反应进行到一定程度时，v正=v逆，反应物与生成物浓度不再变化，反应达到最大限度，即化学平衡状态。恒温恒容的条件，往容器中充入1molN2和3molH2，发生反应N2+3H22
3、NH3化学平衡状态化学平衡状态1.1.定义：在一定条件下，定义：在一定条件下，可逆反应可逆反应中，当中，当正、逆两个方向的反应速率相等时，正、逆两个方向的反应速率相等时，反应物的浓度和生成物的浓度都不在改变反应物的浓度和生成物的浓度都不在改变。达到了一种表面静止的状态，我们称。达到了一种表面静止的状态，我们称之为之为“化学平衡状态化学平衡状态”。可逆反应可逆反应(正正)=(逆逆)逆逆等等动动02.特征特征动态平衡动态平衡定定各组分的各组分的浓度浓度保持不变保持不变变变条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡时间时间tV正正V逆逆V正正=V
4、逆逆反反应应速速率率达到平衡达到平衡达到平衡达到平衡0 0t t1 1判断可逆反应判断可逆反应是否达到平衡是否达到平衡的直接标志。的直接标志。同一物质同一物质，正逆反应速率相等。，正逆反应速率相等。对于对于不同物质不同物质，正逆反应速率之，正逆反应速率之比比=化学计量数之比化学计量数之比(1)1 mol N2和3 mol H2在一定条件下可完全生成2 mol NH3（）(2)可逆反应达到平衡状态时，各反应物、生成物的浓度相等()(3)在一定条件下，一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度，此时反应物达到最大转化率()(4)化学反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等，是指同一物质
5、的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等()浓度保持不变而不是相等（5）化学平衡状态时，各物质的浓度之比等于化学计量数之比（）（6）化学反应的限度不可以通过改变条件而改变（）炼铁高炉尾气之谜C+O2 CO2点燃C+CO2 2CO高温Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2高温知识精讲三、化学平衡状态的判断1速率相等：v正 =v逆有正逆，成比例知识精讲1在体积固定的密闭容器中发生可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)（1）单位时间内生成n molO2的同时生成2n molNO2（）（2）单位时间内生成n molO2的同时生成2n molNO（）（3）用NO2、NO、O
6、2表示的反应速率的比为221的状态（）（4）单位时间内消耗2n molNO2的同时，生成2n molNO2（）（5）单位时间内断开nmolNO中的NO键的同时生成2nmolOO键（）（6）NO2减少的化学反应速率和NO减少的化学反应速率相等（）思考与交流：判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？知识精讲变量不变即平衡知识精讲N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)气体的总物质的量不变气体的总质量不变气体的总压强不变气体的密度不变气体的平均相对分子质量不变混合气体的颜色不变思考与交流：判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？2在两个恒容容器中各发生如下反应经典例题
7、【例2】在密闭容器中进行如下反应：X2(g)+Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z起始浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L，在一定条件下当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是（）AZ为0.4mol/LBY2为0.4mol/LCX2为0.4mol/LDZ为0.3mol/LD模块二 化学反应条件的控制知识精讲一、控制化学反应条件的意义促进有利反应，抑制有害反应。二、控制化学反应条件的方法改变化学反应速率，改变可逆反应进行的程度。知识精讲三、合成氨工业反应条件的控制合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高；压强越大，氨的产率越高。但温度低，反应速率小，需要很长时间才能达到化
8、学平衡，生产成本高，工业上通常选择在400500下进行。而压强越大，对动力和生产设备的要求也越高，合成氨厂随着生产规模和设备条件的不同，采用的压强通常为1030MPa。四、煤燃烧反应条件的控制1将固体煤粉碎以增大接触面积，同时空气适当过量，以提高转化率。2炉膛材料尽量选择保温性能好的，烟道废气中的热量用来加热水、发电等，以提高热量利用率。知识精讲【例】（1）在2L的密闭容器中放入4molN2O5，发生如下反应：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)。反应至5min时，测得N2O5转化了20%，则v(NO2)为_；5min时，N2O5在混合气体中的体积分数是_。（2）某温度时，在一个2L的密
9、闭容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据填空：该反应的化学方程式为_。若X、Y、Z均为气体，2min时反应达到平衡，此时体系内压强与开始时的压强之比为_。若X、Y、Z均为气体，则达平衡时，容器内混合气体的平均相对分子质量比起始投料时_（填“增大”“减小”或“相等”）。补充转化率0.16molL-1min-161.5%910增大经典例题【例6】对于以下反应：A(s)3B(g)2C(g)D(g)，在一定温度、压强下，在一体积可变的容器中，当下列物理量不再发生变化时就可确定反应一定达到平衡状态的是()A容器的体积不再发生变化BB的生成速率和D的反应速率之比为31C混合气体的密度不随时间变化DB、C、D的分子个数之比为321C