2020版新教材高中化学第2章化学键化学反应规律第3节第2课时化学反应的限度课件鲁科版必修第二册 36页

第 2 课时　化学反应的限度 知识铺垫 新知预习 自主测试 1 . 决定化学反应速率快慢的最主要因素是 反应物本身的性质 , 外界条件只起次要作用。 2 . 浓度 、 温度 、 催化剂 、反应物接触面积等都会影响化学反应速率。 知识铺垫 新知预习 自主测试 一、可逆反应 1 . 认识化学反应存在限度 向 2 mL 0.01 mol·L -1 KI 溶液中加入 1 mL 0.01 mol·L -1 FeCl 3 溶液 , 再加入几滴 0.1 mol·L -1 KSCN 溶液。 2 . 可逆反应的定义及表示方法 在同一条件下 正反应 方向和 逆反应 方向均能进行的化学反应称为可逆反应。可逆反应用化学方程式表示 , 但化学方程式中用 知识铺垫 新知预习 自主测试 3 . 正反应和逆反应 4 . 特点 (1) 正反应 ( 反应物 → 生成物 ) 和逆反应 ( 生成物 → 反应物 ) 同时进行。 (2) 正反应和逆反应发生的 条件 相同 , 在不同条件下能向两个方向进行的反应不能称为可逆反应。 (3) 对于可逆反应来说 , 在一定条件下 , 反应物 不能 全部转化成生成物 , 即 反应物 与 生成物 共同存在 , 反应只能进行到一定程度。 知识铺垫 新知预习 自主测试 二、化学平衡 1 . 定义 在一定条件下可逆反应进行到一定程度时 , 反应物和生成物的 浓度 不再随时间的延长而发生变化 , 正反应 速率和 逆反应 速率相等 , 这种状态称为化学平衡状态 , 简称化学平衡。 2 . 化学平衡状态的特征 化学平衡研究的对象是可逆反应。化学平衡是 动态 平衡 , 达到平衡状态时 , 正反应速率和逆反应速率 相等 , 反应仍在进行 , 而不是反应停止了。一定条件下 , 在反应达平衡状态的混合物中 , 各组分的 浓度 及质量分数、体积分数保持一定 ( 但不一定相等 ), 不再随时间的变化而变化。 3 . 化学平衡状态的改变 化学平衡是在一定条件下暂时的平衡 , 若 外界条件 发生改变 , 则化学平衡状态可能随之发生改变 , 即可能发生 化学平衡状态的改变 。 知识铺垫 新知预习 自主测试 【微思考 1 】 化学反应进行一段时间后 , 各组分的浓度相等或正好等于化学计量数之比时 , 化学反应是否达到平衡 ? 提示 : 不一定。化学反应达到平衡时 , 各组分的浓度保持不变 , 但不一定相等 , 也不一定等于化学计量数之比。 【微思考 2 】 某一可逆反应 , 一定条件下达到了化学平衡状态。 ① 若化学反应速率改变 , 平衡状态一定发生改变吗 ? ② 若平衡状态发生改变 , 化学反应速率一定改变吗 ? 提示 : ① 不一定 , 如使用催化剂时 , 反应速率发生变化 , 但平衡状态不发生改变。 ② 一定 , 化学平衡状态发生改变的根本原因就是外界条件改变 , 使 v ( 正 )≠ v ( 逆 ) 。 知识铺垫 新知预习 自主测试 1 . 哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨的方法而获得 1918 年的诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充入 1 mol N 2 和 3 mol H 2 , 在一定条件下使该反应发生。下列有关说法正确的是 ( 　　 ) A. 达到化学平衡时 ,N 2 将完全转化为 NH 3 B. 达到化学平衡时 ,N 2 、 H 2 、 NH 3 的物质的量浓度一定相等 C. 达到化学平衡时 ,N 2 、 H 2 、 NH 3 的物质的量浓度不再变化 D. 达到化学平衡时 , 正反应和逆反应的速率都为零 答案 : C 解析 : 合成氨反应为可逆反应 , 是不能进行彻底的反应 ,A 错 ; 可逆反应在一定条件下达到平衡状态 , 化学平衡状态是一种动态平衡 , 平衡时反应仍在进行 , 只是正、逆反应速率相等 ,D 错 ; 反应达到化学平衡时 , 各物质的浓度不再发生变化 , 但不一定相等 ,B 错 ,C 对。 知识铺垫 新知预习 自主测试 A.O 2 B.SO 2 C.O 2 和 SO 2 D.O 2 、 SO 2 和 SO 3 答案 : D 知识铺垫 新知预习 自主测试 3 . 下列关于化学平衡的说法中 , 不正确的是 ( 　　 ) A. 当一个可逆反应达到化学平衡时 , 正、逆反应速率都为零 B. 可逆反应达到化学平衡时 , 正、逆反应速率一定相等 C. 当可逆反应达到化学平衡后 , 改变某些条件可以使平衡破坏 D. 当反应达到化学平衡时 , 尽管正、逆反应都还在进行 , 但各物质的浓度保持不变 答案 : A 解析 : 可逆反应达到化学平衡时 , v ( 正 )= v ( 逆 )≠0,A 项错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 化学平衡状态的特征与判断 问题探究 下图是可逆反应 X 2 +3Y 2 2Z 2 在反应过程中的反应速率 ( v ) 与时间 ( t ) 的关系曲线 , (1) t 1 时反应是否达到平衡状态 ? t 2 时正、逆反应速率的关系是怎样的 ? (2) t 2 ~ t 3 时间段反应是否停止了 ? 各物质的浓度还发生变化吗 ? 提示 : (1) t 1 时 , 反应未达平衡状态 , 正反应速率大于逆反应速率 , t 2 时 , 反应已经达到平衡状态 , 此时 v ( 正 )= v ( 逆 ) 。 (2) t 2 ~ t 3 时反应已经处于平衡状态 , 正反应速率等于逆反应速率 , 正、逆反应仍在进行 , 各物质的浓度不再随时间的变化而变化。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 知识归纳 1 . 化学平衡状态的建立 ( 正向建立平衡 ) 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2 . 化学平衡状态的特征 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3 . 化学平衡状态判断的原则 (1) v ( 正 )= v ( 逆 ), 即 “ 等 ” 。 (2) 各组分的浓度保持不变 , 即 “ 定 ” 。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 典例剖析 例 1 在一定温度下的密闭容器中 , 当下列物理量不再变化时 , 表明反应 A(s)+2B(g) C(g)+D(g) 已达平衡的是 ( 　　 ) A. 混合气体的压强 B. 混合气体的密度 C. 混合气体的分子数目 D. 混合气体的总物质的量 答案 : B 解析 : A(s)+2B(g) C(g)+D(g) 为反应前后气体体积不变的反应 , 压强始终不变 ,A 错误 ; 密度是混合气体的质量和容器容积的比值 , 在反应过程中容积始终是不变的 , 但混合气体的质量是变化的 ,B 正确。根据方程式可知 , 反应前后气体体积不变 , 所以混合气体的总物质的量始终是不变的 ,C 、 D 错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 化学平衡状态的判断依据 可逆反应达到化学平衡状态有两个主要特征 , 一是正反应速率和逆反应速率相等 ; 二是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。这两个特征是判断可逆反应达到平衡状态的核心依据。以反应 m A(g)+ n B(g) p C(g)+ q D(g) 为例进行分析 : (1) 直接依据。 ① 速率特征 : 指 “ 等 ”, 即 v ( 正 )= v ( 逆 ) 。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 ② 含量特征 : 指 “ 定 ”, 即反应混合物中各组成成分的含量保持不变。例如 : 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 (2) 间接依据。 ① 若 m+n ≠ p+q , 则混合气体的总物质的量、体系温度、总压强、平均摩尔质量不随时间的改变而改变 , 可说明反应达到了平衡状态。 ② 反应体系中有色物质的颜色不再改变。如反应 2NO 2 (g) N 2 O 4 (g)(N 2 O 4 气体为无色 ,NO 2 气体呈红棕色 ), 在恒温恒容密闭容器中 , 若混合气体的颜色不再发生变化 , 说明反应达到了平衡状态。 ③ 若 m+n=p+q , 气体的总物质的量、总体积、总压强、平均摩尔质量、密度都不随时间的变化而变化 , 因此不能作为判断依据。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 1 - 1 一定温度下 , 在一容积不变的密闭容器中发生的可逆反应 2X(g) Y(g)+Z(s), 下列选项不能作为反应达到平衡标志的是 ( 　　 ) A. 反应容器中压强不再变化 B. 混合气体的密度不再变化 C. 混合气体的平均相对分子质量不再变化 D.Z 的浓度不再改变 答案 : D 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 解析 : 该反应是一个反应前后气体体积改变的化学反应 , 反应容器中气体的压强不再发生变化 , 说明反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变 , 所以反应达到平衡状态 , 故 A 项不符合题意 ; 该反应是一个反应前后气体的质量改变的化学反应 , 当反应达到平衡状态时 , 混合气体的质量不再发生变化 , 容器的容积不变 , 混合气体的密度不再变化 , 所以反应达到平衡状态 , 故 B 项不符合题意 ; 该反应属于气体的质量和体积均发生变化的反应 , 混合气体的平均相对分子质量不再变化 , 说明反应达到平衡状态 , 故 C 项不符合题意 ; 该反应中 Z 是固体 , 浓度始终不变 , 不能判断是否为平衡状态 , 故 D 项符合题意。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 1 - 2 反应 2NO 2 2NO+O 2 在恒温恒容的容器中进行 , 能说明反应达平衡状态的标志是 ( 　　 ) ① 单位时间内生成 n mol O 2 的同时生成 2 n mol NO 2 ② 单位时间内生成 n mol O 2 的同时 , 生成 2 n mol NO 　 ③ NO 2 、 NO 、 O 2 的反应速率的比为 2 ∶ 2 ∶ 1 的状态　 ④ 混合气体的颜色不再改变的状态　 ⑤ 混合气体的密度不再改变的状态　 ⑥ 混合气体的总压强不再改变的状态 A. ①④⑥ B. ①③④ C. ②③⑤ D. ①②③④⑤⑥ 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : A 解析 : ① 单位时间内生成 n mol O 2 的同时生成 2 n mol NO 2 , 同时又消耗 n mol O 2 , 氧气的正、逆反应速率相等 , 反应达到平衡状态 , 故 ① 正确 ; ② 无论反应是否达到平衡状态 , 单位时间内生成 n mol O 2 的同时生成 2 n mol NO, 不能据此判断平衡状态 , 故 ② 错误 ; ③ 用 NO 2 、 NO 、 O 2 表示的反应速率的比为 2 ∶ 2 ∶ 1 时 , 正、逆反应速率是否相等不明确 , 不能据此判断平衡状态 , 故 ③ 错误 ; ④ 混合气体的颜色不再改变时 , 二氧化氮的浓度不变 , 正、逆反应速率相等 , 反应达到平衡状态 , 故 ④ 正确 ; ⑤ 无论反应是否达到平衡状态 , 混合气体总质量不变、容器体积不变 , 则混合气体的密度始终不变 , 则不能根据密度判断平衡状态 , 故 ⑤ 错误 ; ⑥ 反应后气体的压强增大 , 当混合气体的压强不再改变时 , 说明各物质的物质的量不变 , 即正、逆反应速率相等 , 反应达到平衡状态 , 故 ⑥ 正确。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 化学平衡状态的改变 问题探究 (1) 如下图所示将装有二氧化氮 (NO 2 ) 和四氧化二氮 (N 2 O 4 ) 混合气体的烧瓶分别浸入冷水和热水中 , 并与常温情况下进行对比。 根据实验中的现象分析烧瓶中气体颜色变化的原因。 (2) 化学平衡状态的改变 , 即化学平衡的移动是如何发生的 ? 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 提示 : (1) 在实验过程中 , 可以观察到浸入冷水中的烧瓶里的气体混合物颜色变浅 , 这是因为温度降低后原平衡状态被破坏 , 在新的条件下达到新的平衡状态 , 导致二氧化氮浓度变小 , 四氧化二氮浓度变大。浸入热水中的烧瓶里的气体混合物颜色变深 , 这是因为温度升高后原平衡状态被破坏 , 在新的条件下达到新的平衡状态 , 导致二氧化氮浓度增加 , 四氧化二氮浓度减小。 (2) 化学平衡是在一定条件下建立起来的 , 同一可逆反应在不同条件下将建立起不同的化学平衡状态。化学平衡移动的过程可以表示如下 : 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 知识归纳 1 . 化学平衡状态改变的含义 对一个化学平衡状态改变条件时 , 原来的化学平衡被破坏 , 并在新的条件下建立起新的化学平衡 , 这种化学平衡的变化叫做化学平衡状态的改变。化学平衡状态的改变也就是可逆反应进行的限度发生了变化。 2 . 化学平衡状态的改变 可以用下列图示理解 : 3 . 影响化学平衡移动的外界因素 影响化学平衡移动的外界因素主要有温度、反应物的浓度、压强等。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 典例剖析 例 2 如图所示 , 三个烧瓶中分别充满 NO 2 气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯 ( 烧杯内有水 ) 中 , 在 (1) 中加入 CaO, 在 (2) 中不加其他任何物质 , 在 (3) 中加入 NH 4 Cl 晶体 , 发现 (1) 中红棕色变深 ,(3) 中红 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 下列叙述正确的是 ( 　　 ) B.NH 4 Cl 溶于水时放出热量 C. 烧瓶 (1) 中平衡混合气体的相对分子质量增大 D. 烧瓶 (3) 中气体的压强增大 答案 : A 解析 : 加 CaO 的烧杯 (1) 中温度升高 ,(1) 中红棕色变深 , 说明平衡逆向移动 , 也说明反应 2NO 2 N 2 O 4 是放热反应 , 平衡混合气体的相对分子质量减小 ;(3) 中红棕色变浅 , 说明平衡正向移动 , 气体的压强减小 , 加 NH 4 Cl 晶体的烧杯 (3) 中温度降低 ,NH 4 Cl 溶于水时吸收热量。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 变式训练 2 在已处于化学平衡状态的体系中 , 如果下列量发生变化 , 其中一定能表明平衡移动的是 ( 　　 ) A. 反应混合物的浓度 B. 反应物的转化率 C. 正、逆反应速率 D. 反应混合物的压强 答案 : B 解析 : 如果反应前后气体物质的量不变 , 压缩气体体积增大压强 , 反应体系的各物质的浓度变大 , 但平衡不移动 , 故 A 、 D 错误 ; 反应物的转化率的变化 , 说明化学平衡发生移动 , 故 B 正确 ; 若正、逆反应速率变化量相等 , 则平衡不移动 , 故 C 错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 1 . 下列有关化学反应速率和限度的说法中 , 不正确的是 ( 　　 ) A. 双氧水制氧气时加入少量二氧化锰 , 反应速率明显加快 B. 铁粉代替铁钉与稀硫酸反应可以加快制取氢气的速率 答案 : D 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 2 . 下列对可逆反应的认识正确的是 ( 　　 ) A. 既能向正反应方向进行 , 又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应 B. 在同一条件下 , 同时向正反应和逆反应两个方向进行的反应叫可逆反应 C. 电解水生成氢气和氧气与氢气和氧气点燃生成水的反应是可逆反应 D. 在可逆反应进行中正反应速率与逆反应速率一定相等 答案 : B 解析 : 可逆反应是在 “ 同一条件下 ” 、能 “ 同时 ” 向正反应和逆反应 “ 两个方向 ” 进行的化学反应 ,A 错误 ; 在同一条件下 , 同时向正反应和逆反应两个方向进行的反应叫可逆反应 ,B 正确 ; 电解水生成氢气和氧气与氢气和氧气点燃生成水的反应不是可逆反应 , 因为反应条件不同 ,C 错误 ; 可逆反应在未达到平衡时 , 正反应速率和逆反应速率不相等 ,D 错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 3 .— 定条件下 , 在密闭容器中进行反应 N 2 (g)+3H 2 (g) 2NH 3 (g), 当 N 2 、 H 2 、 NH 3 的浓度不再改变时 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A.N 2 、 H 2 完全转化为 NH 3 B.N 2 、 H 2 、 NH 3 的浓度一定相等 C. 正、逆反应速率相等且等于零 D. 反应已达到化学平衡状态 答案 : D 解析 : 题给反应是可逆反应 ,N 2 和 H 2 不能完全转化成氨气 , 故 A 错误 ; 根据化学平衡状态的定义 , 反应达到平衡状态时浓度不变 , 但不一定相等 , 故 B 错误 ; 化学平衡是动态平衡 , 反应达到化学平衡状态时正、逆反应速率相等 , 但不等于 0, 故 C 错误 ; 根据化学平衡状态的定义可知 ,D 正确。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 4 .( 双选 ) 在恒温恒容条件下发生可逆反应 N 2 (g)+3H 2 (g) 2NH 3 (g), 下列能够说明反应已经达到平衡状态的是 ( 　　 ) A. c (N 2 ) ∶ c (H 2 ) ∶ c (NH 3 )=1 ∶ 3 ∶ 2 B. 氨气的百分含量不再变化 C. 断开一个 N ≡ N 键的同时有 6 个 N—H 键断裂 D. 混合气体的质量不随时间的变化而变化 答案 : BC 解析 : c (N 2 ) ∶ c (H 2 ) ∶ c(NH 3 )=1 ∶ 3 ∶ 2 时不能判断各组分的浓度不再变化 , 所以无法判断是否达到了平衡状态 , 选项 A 错误 ;NH 3 的百分含量不再变化 , 其他物质的百分含量也不会变化 , 说明正、逆反应速率相等 , 达到了平衡状态 , 选项 B 正确 ; 一个 N ≡ N 键断裂的同时有 6 个 N—H 键断裂 , 能证明该反应达到平衡状态 , 选项 C 正确 ; 根据质量守恒 , 由于反应物均为气体 , 故气体总质量始终不变 , 因此气体质量不变不能作为平衡状态的标志 , 选项 D 错误。 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 5 . 氢气是合成氨的重要原料 , 合成氨反应的化学方程式为 (1) 当合成氨反应达到平衡状态后 , 改变某一外界条件 ( 不改变 N 2 、 H 2 和 NH 3 的量 ), 反应速率与时间的关系如下图所示。图中表示反应处于化学平衡状态的时间段 ( t 1 时刻后 ) 为 　　　　　 。   (2) 下列能证明反应已达化学平衡的标志为 　　　　 。   A. 压强不变 B. 体系的温度不变 C.N 2 、 H 2 、 NH 3 的分子数之比为 1 ∶ 3 ∶ 2 D. 气体总质量不变 任务一 任务二 素养脉络 随堂检测 答案 : (1) t 2 ~ t 3 , t 4 ~ t 5 　 (2)AB 解析 : (1) v ( 正 )= v ( 逆 ) 时 , 表明反应处于化学平衡状态 , 故 t 2 ~ t 3 和 t 4 ~ t 5 时间段反应达到平衡。 (2) 因合成氨反应是气体分子数减少且正反应为放热的反应 , 故压强、温度不变能证明反应达到化学平衡状态。反应时 N 2 、 H 2 、 NH 3 的分子数之比为 1 ∶ 3 ∶ 2 不能说明反应达到平衡状态 ,C 不符合题意。气体的总质量始终保持不变 ,D 项也不符合题意。