归纳与整理教学设计及课堂实录

化学反应的限度（复习课）

教学内容：

1.化学反应限度

2.化学平衡状态特征

3.化学平衡状态的判断

教学目标：

1、了解化学平衡的特征；

2、掌握化学平衡状态的判断；

3、掌握常用的控制反应条件的方法。

教学重点：

1.

化学平衡状态的特征

2.

化学平衡状态的判断

教学难点：

1.化学平衡状态的特征

2.化学平衡状态的判断

教具准备：

PPT课件、练习题目。

教学过程：

【要点梳理】要点一、化学反应的限度

1．可逆反应

(1)可逆反应：一定条件下既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应。

【教师】不管反应方程式如何书写，向右方向进行的反应叫正反应，向左方向进行的反应叫逆反应。一个可逆反应是2个反应组成的体系，含有2个反应速率：v(正)和v(逆)来表示各相应反应的快慢程度，v(正)与v(逆)既相互联系又各自独立。

(2)可逆反应在写化学方程式时不用“”而用“”。如工业制硫酸时，SO2与O2的反应是可逆反

【PPT展示】(3)可逆反应的特点：

①正反应和逆反应2个方向反应在相同条件同时进行，分别用v(正)和v(逆)来衡量各自反应进行的快慢。

②反应物和生成物同时共存。

③若条件保持一定，最终都会建立一个化学平衡状态，反应物转化率小于100%。

【教师】提问常见可逆反应有哪些？

【学生】回答常见可逆反应。

【PPT展示】2．化学反应的限度——化学平衡状态

(1)概念：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，这就是这个反应所能达到的限度。

(2)特点：

①逆：化学平衡适用的是可逆反应。

②等：化学平衡引起的原因是正、逆反应速率相等(即v(正)=v(逆))，即同一时间内对某一物质来说，生成的量和消耗的量相等。

③定：正反应速率和逆反应速率相等，引起的结果是各物质的浓度都不再发生变化。这种相对稳定的状态为化学平衡状态。

④动：平衡后，正、逆反应仍在进行，即正、逆反应速率相等但不为零，平衡为动态平衡。

⑤变：由于速率受条件的影响，当改变外界条件时，速率发生变化，正、逆反应速率可能不再相等(即v(正)≠v(逆))，平衡就会发生变化，这就是平衡移动。

综上所述，可知平衡建立的实质是速率相等，可用图像表示为：

要点二、化学平衡状态的判断

1．任何情况下均可作为标志的是：

①v(正)=v(逆) 【教师】诠释：v(正)=v(逆)在一个反应中，其含义是指对某一物质而言v(生)=v(消)，必须包含两个方向的速率(即正反应速率和逆反应速率)；同一物质，速率相等，不同物质，速率之比等于化学计量数之比。

②各组分浓度(百分含量、物质的量、质量)不随时间变化

【PPT展示】2．在一定条件下可作为标志的是：

①对于有色物质参加或生成的可逆反应体系，颜色不再变化。

②对于反应前后气体体积变化的反应来说，气体的总的物质的量、平均相对分子质量保持不变，以及恒压下体积不再改变，恒容下压强不再改变，都可以成为判断平衡状态的标志。

3．不能作为判断标志的是：

①各物质的物质的量或浓度变化或反应速率之比=化学计量数之比。

②有气态物质参加或生成的反应，若反应前后气体的体积变化为0，则混合气体平均相对分子质量M和反应总压P不变(恒温恒容)

③对于均为气体参加或生成的体系，恒容时密度不发生变化。

4．反应类型分析(如下表所示) 对于密闭容器中的反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，根据对化学平衡状态概念的理解，判断下列各情况是否达到平衡。

可能的情况举例

是否已达平衡

混合物体系中各成分的各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定

平衡

含量

各物质的质量或各物质的质量分数一定

平衡

各气体的体积或体积分数一定

平衡

总压强、总体积、总物质的量一定

不一定平衡

正、逆反应速率的关系

在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v(正)=v(逆) 平衡

在单位时间内消耗了nmolB，同时生成pmolC 不一定平衡

v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q 不一定平衡

在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD 不一定平衡

压强

压强不再变化，当m+n≠p+q 平衡

压强不再变化，当m+n=p+q 不一定平衡

混合气体的平均相对分平衡

一定，当m+n≠p+q 子质量() 不一定平衡

一定，当m+n=p+q 温度

任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的情况下，体系平衡

温度一定

气体的密度

密度一定

不一定平衡

颜色

反应体系内有色物质的颜色不变，即有色物质的浓度不变

平衡

要点三、化学反应条件的控制

1．化学反应条件的选择

由于化学反应的速率受反应物自身的性质、温度、浓度、气体压强、催化剂、固体表面积等条件的影响，所以人们通常从上述方面考虑，选取适当的条件既可以控制化学反应速率，又可以提高化学反应的限度。

2．燃料充分燃烧条件的选择

(1)燃料燃烧的条件：燃料与空气接触；温度达到燃料的着火点。

(2)燃料充分燃烧的条件：要有足够的空气或氧气(助燃剂)；燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。

(3)燃料充分燃烧的意义：使有限的能量发挥最大的作用，节约能源；降低污染的程度。

3．提高燃料燃烧效率的措施

(1)尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适

当过量。

(2)尽可能充分利用燃料燃烧所释放的热能，提高热能的利用率。

【典型例题】

类型一：化学反应的限度

例1、下列关于化学反应限度的说法正确的是( )

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限度

B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等

C．平衡状态是一种静止的状态，反应物和生成物的浓度已经不再改变

D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变

【答案】AB 【解析】化学反应的限度即化学反应进行的程度，可以通过改变反应条件而进行调节。

【总结升华】本题考查的是有关化学反应限度的概念。

举一反三：

【变式1】化学平衡状态的特征是( ) A．反应停止了

B．正、逆反应速率都为零

C．正、逆反应都还在继续进行

D．正、逆反应的速率相等

【答案】CD 类型二：化学平衡状态的判断

例2、在一定条件下，可逆反应2A2(g)+2B2(g)3C2(g)+D2(g)在容积不变的容器中进行。达到平衡的标志是( )

A．单位时间内生成2n mol B2，同时消耗3n mol C2

B．容器内压强不随时间变化

C．混合气的密度不随时间变化

D．混合气的平均摩尔质量不随时间变化

E．单位时间内断裂2 mol A-A键，同时断裂3 mol C-C键

【答案】E 【解析】在任何时刻，单位时间内生成2n mol B2的同时必然消耗3n mol C2，两个速率的指向相同，不能作为到达平衡的标志，所以A选项错；该反应的特征是反应前后气体体积不变，恒温恒容时在任何时刻气体物质的量均不变，压强均不变，又因为密闭体系质量守恒，所以平均摩尔质量不变；又因为恒容，所以密度不变，所以B、C、D不能作为判断标志；消耗2 mol A的同时必生成3 mol C，则C的生成速率等于C的消耗速率，所以E可以作为到达平衡的标志。

举一反三：

【变式1】在一定温度下,可逆反应A(g) +3B(g) 2C(g)达到化学平衡状态的标志是( ) A．A、B、C的浓度相等

B．A、B、C的浓度不再发生变化

C．单位时间内生成nmolA同时生成3nmolB D．A、B、C的分子数之比为1:3:2 【答案】B 【变式2】下列叙述中可以证明2HI(g)H2(g)+I2(g)已达平衡状态的是

①

单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol HI

②

一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂

③

百分组成HI%=I2%

④

反应速率υ(H2)=υ(I2)=0.5υ(HI)

⑤ C(HI)=C(H2)=C(I2)=2:1:1

⑥

温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化

⑦

温度和体积一定时，容器内压强不再变化

⑧

条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化

⑨

温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化

⑩

温度和压强一定时混合气体密度不再变化

【答案】②⑥⑨

【解析】

①

表示不同方向的反应，但生成H2与生成HI的物质的量之比应等于相应化学计量数之比；

②

表示不同方向的反应且等于化学计量系数之比，正确；

③

毫无根据，只在极特殊情况下成立；

④

任何情况下均成立；

⑤

只是某种特殊情况；

⑥

浓度不变，说明已达平衡，正确；

⑦

此反应前后气体体积不变，恒温恒容条件下任何时候容器内压强均不变；

⑧

此反应前后气体的物质的量不变，总质量不变条件下任何时候气体平均相对分子质量均不变；

⑨

颜色不变说明浓度不变，正确；

⑩

此反应前后气体的物质的量不变，恒温恒压条件下体积不变，任何时候气体密度均不变。

类型三：化学反应限度的计算

例3、恒温下，将amolN2和bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

(1)若反应进行到某时刻t时，n1(N2)＝13mol，n1(NH3)＝6mol，计算a的值。

(2)反应达到平衡时，混合气体的体积为716.8L(标况下)，其中NH3的含量(体积分数)为25%。计算平衡时NH3的物质的量

。

(3)原混合气体与平衡混合气体的总物质的量之比(写出最简整数比，下同)，n(始)∶n(平)＝

。

(4)原混合气体中，a∶b＝

。

(5)达到平衡时，N2和H2的转化率之比，α(N2)∶α(H2)＝

。

(6)平衡混合气体中，n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)＝

。

【答案】①16；②8mol；③5∶4；④2∶3；⑤1∶2；⑥3∶3∶2。

【解析】(1)N2＋3H22NH3

初始

a

b

0

转化

3

9

6

某平衡时刻

13 b－9 6

N2转化了3mol，a＝13＋3＝16

举一反三：

【变式1】在800℃时，下列可逆反应达到化学平衡，CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，已知当CO和水蒸气的起始浓度为0.01mol/L时，氢气的平衡浓度为0.005mol/L。此时，若再加入0.02mol/L的水蒸气，重新达到平衡时，氢气的新平衡浓度应该是( ) A．0.0025mol/L B．0.0075mol/L C．0.01mol/L D．0.015mol/L

【答案】B 类型四：化学反应条件的控制

例4、下列措施中不能提高固体燃料利用率的是( )

A．粉碎固体燃烧，增大反应接触面积

B．鼓入足量空气，使燃料与氧气充分接触

C．使煤洁净(气化和液化)，减少污染物的排放

D．鼓入大量空气(远远过量)，使燃料完全燃烧

【答案】D 【解析】提高固体燃料利用率，通常可以通过增大反应接触面积或增大空气量来实现。空气远远过量，会带走部分热量．不利于燃料的充分利用。

举一反三：

【变式1】工业上合成氨的反应为N2(气)＋3H2(气)2NH3＋92.4kJ。

(1)使用铁触媒作催化剂是为了

。

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(2)通常采用2×10Pa～5×10Pa的压强，原因是

。

(3)选择500℃左右的温度进行反应，是由于

。

(4)将生成的氨及时从混合气中分离出来，原因是

。

【答案】

(1)是为提高反应速率，即提高单位时间内NH3的产量。

(2)采用这样的压强，既可以提高反应速率，又可以提高N2、H2的转化率，同时对动力、设备的要求又不很高。

(3)一是提高反应速率，二是使催化剂催化活性增强，大大提高反应速率，三是对正反应为放热反应的该反应影响不太大。

(4)减少生成物的浓度，使平衡向合成方向移动。