1、第六章 化学反应与能量 第二节 化学反应的速率与限度 第2课时 化学反应的限度 化学反应条件的控制 炼铁高炉尾气之谜： 炼制1 t 生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计 算所需用量，从高炉炉顶出来的气体中总是含有未利用的CO气体。 C+O2 = CO2 C+CO2 = 2CO Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 高温 点燃 高温 为什么尾气中总是有CO？ 新课导入新课导入 一、可逆反应 在相同条件下能向正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应称为可 逆反应。 SO2 + H2O H2SO3 N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 H2+ I2 2HI 2SO2 +
2、O2 2SO3 催化剂 可逆反应正、逆向反应同时同条件进行，所以正逆反应都不能反应完全，反应 物不可能全部转化为生成物。 知识梳理知识梳理 炼铁高炉尾气之谜： 炼制1 t 生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计 算所需用量，从高炉炉顶出来的气体中总是含有未利用的CO气体。 C+O2 = CO2 C+CO2 = 2CO Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 高温 点燃 高温 哪个反应是可逆的？ 炼铁高炉尾气之谜： 炼制1 t 生铁所需要的焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计 算所需用量，从高炉炉顶出来的气体中总是含有未利用的CO气体。 C+O2 = CO2 C+CO2 = 2C
3、O Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 高温 点燃 高温 为什么尾气中CO的含量是不变的？ 二、化学平衡状态的建立 在固定容积的密闭容器中，加入 2 mol SO2和 1 mol O2，在催化剂加热的条件 下进行反应 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 【思考与交流】 1. 反应开始的瞬间， v正(正反应速率) 、v逆(逆反应速率)是什么状态？ v正 v逆 时间 速 率 0 2. 反应进行过程中，物质浓度如何改变？ v正、v逆如何变化？ v正 v逆 时间 速 率 0 时间 O2 浓 度 0 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 3. v正、v逆有可
4、能相等吗？ v正 v逆 时间 速 率 0 时间 O2 浓 度 0 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 3. v正、v逆有可能相等吗？ v正 v逆 时间 速 率 0 时间 O2 浓 度 0 t1 4. 当v正 = v逆 后，物质浓度如何变化？v正和v逆 如何变化？ 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 v正 v逆 时间 速 率 0 时间 O2 浓 度 0 t1 t1 化学平衡状态 v正 = v逆 浓度不变 化学平衡状态 该反应达到了化学平衡状态该反应达到了化学平衡状态 反应物浓度最大 生成物浓度为0 v正最大 v逆为0 反应 开始 反应 过程 达到 平衡 反应物浓度减小 生成物浓度增大 各物质
5、的浓度 不再改变 v正逐渐减小 v逆逐渐增大 v正 = v逆0 一定条件下可逆反应进行到一定程度，正反应速率和逆反应速率相等，反 应物和生成物浓度不再改变，达到一种表面静止的状态，这种状态称为化 学平衡状态，简称化学平衡。 化学平衡状态：化学平衡状态： 化学平衡是可逆反应在一定条件下能达到的最大程度，即该反应的限度。 反应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。 转化率转化率： 已被转化的反应物的物质的量与其初始物质的量之比 破解炼铁高炉尾气之谜： 为什么从高炉炉顶出来的气体中总是含有一定量的CO气体？ C+CO2 2CO、Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2是可逆反应， 反应达到
6、其限度（化学平衡状态）以后，各物质的浓度保持不 变。 高温 高温 高 炉 炼 铁 高炉炼铁过程中发生的反应包括了可逆反应，而可逆反应存 在一定的限度，当反应达到其限度以后，各物质的量就不变 了，因此炼铁过程中，原料是不可能完全转化为产物的。 对炼铁的反应进行深入研究还有没有意义？ 可逆反应的限度是建立在一定条件的基础上的，改变反应 条件可以在一定程度上改变反应的限度。 对炼铁的反应进行深入研究的意义： 所以通过对反应条件的控制，可以促进有利的化学反应， 抑制有害的化学反应。 趋 利 避 害 三、化学反应条件的控制 在化工生产中，为了提高反应进行的程度而调控反应条件时，需要考虑控制反 应条件的成
7、本和实际可能性。 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1030 MPa。 N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 为提高燃料的燃烧效率，应如何调控燃烧反应的条件？ （提示：可以从以下几方面考虑，如燃料的状态、空气用量、炉膛材料、烟道废 气中热能的利用，等等。） 【学以致用】【学以致用】 1. 固体燃料粉碎 2. 液体燃料以雾状与氧气混合 3. 有足量的空气 4.
8、 空气不能过量太多 5. 炉膛材料应该有一定的保温性能 6. 烟道废气中热能应该加以利用 化 学 反 应 限 度 概念 判断 反应条件的控制 可逆反应进行到v正 = v逆的状态 v正 = v逆 各组分的量不变 知识小结知识小结 1下列说法中不正确的是 ( ) A当可逆反应达到平衡时，就是此反应在该条件下能达到的限度 B当可逆反应达到平衡时，此反应的正反应速率和逆反应速率相等 C延长反应时间，不能使2 mol SO2与1 mol O2反应生成2 mol SO3 D化学反应达到其限度后，反应就停止了 D 当堂检测当堂检测 2在恒温恒容密闭容器中，发生反应：A(g)2B(g) C(g)D(g)，以下
9、 表述，不能证明反应已达化学平衡状态的是 ( ) A物质A的质量保持不变 B物质B的浓度保持不变 C用C表示的正反应速率等于用C表示的逆反应速率 D物质D的浓度等于物质C的浓度 D 3下列关于化学反应限度的说法中正确的是 ( ) A一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的最大限 度 B当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率相等且等 于零 C反应达到化学平衡状态时，各物质的浓度保持相等 D化学反应的限度不可以通过改变条件而改变 A 4化学反应限度的调控在工业生产和环保技术等方面得到了广泛的应用，如 果改变条件提高化学反应的限度，下列说法错误的是 ( ) A能够节约原料和能源 B能够提高产品的产量 C能够提高经济效益 D能够提高化学反应速率 D 5以下关于合成氨工业中条件控制的叙述正确的是 ( ) A选择在400500 下进行生产的目的是为了减小反应速率 B高压下反应速率太慢，所以未选择很高的压强 C关于生产条件的控制，只需要考虑反应的限度 D加入催化剂的目的是为了加快反应速率 D