第二節(jié)化學反應速率與限度第六章化學反應與能量PleaseEnterYourDetailedTextHere,TheContentShouldBeConciseAndClear,ConciseAndConciseDoNotNeedTooMuchText第2課時化學反應的限度和化學反應條件的控制主講人：XXX時間：20XX.4.4LOGO學習目標與核心素養(yǎng)學習目標1、了解可逆反應。2、理解化學平衡狀態(tài)和學會平衡狀態(tài)的判斷。3、了解控制反應條件在生產(chǎn)生活和科學研究中的作用。

核心素養(yǎng)1、變化觀念與平衡思想：化學反應有一定限度，是可以調控的。2、證據(jù)推理與模型認知：通過分析推理認識化學平衡的特征。思考：我們知道在化學反應中，反應物之間是按照化學方程式中的系數(shù)比進行反應的，那么，在實際反應中，反應物能否按相應的計量關系完全轉化為生成物呢？

①2H2+O2=2H2O

已知：2mol1mol②2SO2+O2=2SO3

已知：2mol1mol

2mol?<2mol?

由上可知可逆反應進行得不完全，正、逆向反應同時同條件進行?；瘜W反應物不可能全部轉化為生成物，存在一定的化學反應限度。其實任何化學反應的進程都有一定的限度（可逆性），反應物不可能完全參加了反應，有些能進行地較徹底（非可逆反應），有些反應是不徹底的，甚至是可逆的（可逆反應）。引入1、可逆反應：

在相同條件下能向正反應方向進行同時又能向逆反應方向進行的反應稱為可逆反應。同一條件下表示方法：書寫可逆反應的化學方程式時不用“===”而用“”。一、化學反應限度N2+3H22NH3催化劑高溫高壓2SO2+O22SO3催化劑高溫Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電2H2OH2↑+O2↑電解點燃√×√×2、14CO2+CCO，達到化學平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有

。1、以下幾個反應是否是可逆反應？為什么？思考與交流14CO2、14C、14CO【思考】1、反應剛開始時，v正、v逆為何值？2、隨著反應的進行，反應物和生成物的濃度如何改變？速率如何變化？3、v正遞減、v逆遞增將導致二者之間出現(xiàn)什么的結果？4、在v正=

v逆后，v正會繼續(xù)減小嗎？v逆會繼續(xù)增大嗎？反應物和生成物的濃度呢？

在一固定容積的密閉容器里，加1molN2和3molH2

(合適催化劑)，能發(fā)生什么反應？2molNH3？N2+3H22NH3催化劑高溫高壓2、化學平衡狀態(tài)的建立一、化學反應限度最大為零減小增大v(正)＝v(逆)2、化學平衡狀態(tài)的建立一、化學反應限度由于v(正)=v(逆)

≠0，雖然正、逆反應都在進行，但各種物質的百分含量、濃度都不會發(fā)生變化。

從外表上看，反應好象“停止”

可逆反應的這種特殊狀態(tài)就是我們今天要研究的化學平衡狀態(tài)正反應速率逆反應速率相等時間速率2、化學平衡狀態(tài)的建立一、化學反應限度3、化學平衡狀態(tài)的定義：在一定條件下，可逆反應中，當正、逆兩個方向的反應速率相等時，反應物的濃度和生成物的濃度都不在改變。達到了一種表面靜止的狀態(tài)，我們稱之為“化學平衡狀態(tài)”。化學平衡狀態(tài)是可逆反應在一定條件下能達到的或完成的最大“限度”?！舅伎肌窟_化學平衡的反應中，如何理解正逆反應速率相等？(2)當一個可逆反應達到平衡時，各物質的濃度保持不變，這時反應停止了嗎？反應速率v(正)v(逆)t1時間0可逆反應中v正=v逆是針對同一物質而言的化學反應限度決定了反應物在該條件下的最大轉化率一、化學反應限度4、化學平衡狀態(tài)的特征：逆、等、動、定、變(1)逆：討論的對象是可逆反應

(前提)(2)等：同一物質v正=v逆≠0(實質)(3)動：化學平衡是一種動態(tài)平衡。化學反應達到平衡時，反應并沒有停止。(4)定：在平衡混合物中，各組成成分的含量保持不變

(標志)(5)變：化學平衡狀態(tài)是有條件的，當影響化學平衡的外界條件發(fā)生改變，化學平衡就會被破壞，在新的條件下建立新的化學平衡。一、化學反應限度1、對于可逆反應M＋NQ達到平衡時，下列說法正確的是（）A.M、N、Q三種物質的濃度一定相等B.M、N全部變成了QC.反應物和生成物的濃度都保持不變D.反應已經(jīng)停止C2、在一定溫度下，可逆反應A(g)+3B(g)2C(g)達到平衡狀態(tài)的標志是（）A.C的生成速率和C的分解速率相等.B.單位時間內生成1molA同時生成了3molB.C.A、B、C濃度不再變化.D.A、B、C的分子個數(shù)之比為1：3：2AC課堂練習直接速率v(正）=v(逆）濃度不再改變vA（耗）=vA(生）等號一邊一生一死，量與系數(shù)成正比等號兩邊同生共死，量與系數(shù)成正比各組分的濃度不再變化各組分的n/m/W（n）不再變化5、化學平衡狀態(tài)的判斷一、化學反應限度1、以3H2+N22NH3為列分析,判斷下列情形是否達到平衡狀態(tài)?(1)若有1molN2消耗，則有1molN2生成。(2)若有1molN2消耗，則有3molH2生成。(3)若有1molN2消耗，則有2molNH3生成。

(4)若有1molN≡N鍵斷裂，則有6molN﹣H鍵斷裂。

(5)若有1molN≡N鍵斷裂，則有6molN﹣H鍵生成。(6)若反應體系中N2、H2、NH3的百分含量不變。(7)反應體系中平均相對分子質量一定。(8)若體系的體積一定，氣體的密度一定。(9)若體系的體積一定，氣體的壓強一定。是否是是是是否是否課堂練習間接壓強不變若m+n≠p+q一定若m+n=p+q不一定平均相對分子質量不變若m+n≠p+q若m+n=p+q一定不一定密度不變若m+n≠p+q若m+n=p+q不一定不一定顏色不變一定5、化學平衡狀態(tài)的判斷以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例一、化學反應限度1、可逆反應2NO2(紅棕色)

2NO(無色)＋O2(無色)在密閉容器中反應，達到化學平衡狀態(tài)的是（）A.單位時間內生成nmolO2同時生成2nmolNO2B.單位時間內生成nmolO2同時生成2nmolNOC.c(NO2):c(NO):c(CO2)=2:2:1D.混合氣體的顏色不再改變F.混合氣體的密度不再改變E.混合氣體的平均相對分子質量不再改變H.混合氣體個組分的體積分數(shù)不再改變ADEH課堂練習2、3molA和2.5molB混合于2L的密閉容器中發(fā)生反應：3A(g)+B(g)aC(g)+2D(g)，5min后達到平衡，已知v(c)=0.05mol/(min·L)，生成D為1mol。下列選項正確的是（）A.v(A)=0.15mol/(min·L)B.a=2C.平衡時B的轉化率為20%D.平衡時壓強為起始時的0.8倍C課堂練習化學平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)(1)直接判斷依據(jù)(2)間接判斷依據(jù)以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)為例類型判斷依據(jù)平衡狀態(tài)混合物體系中各成分的含量①各物質的物質的量或各物質的物質的量分數(shù)一定平衡②各物質的質量或各物質的質量分數(shù)一定平衡總結正、逆反應速率的關系①在單位時間內消耗了mmolA同時生成mmolA，即v正＝v逆平衡②在單位時間內消耗了nmolB同時生成pmolC，則v正不一定等于v逆不一定③在單位時間內生成nmolB，同時消耗qmolD，因二者變化均表示v逆，所以v正不一定等于v逆不一定溫度體系溫度一定(其他不變)平衡顏色反應體系內有色物質的顏色一定平衡總結

在化工生產(chǎn)中，為了提高反應進行的程度而調控反應條件時，需要考慮控制反應條件的成本和實際可能性。催化劑高溫、高壓N2+3H22NH3

合成氨的生產(chǎn)在溫度較低時，氨的產(chǎn)率較高；壓強越大，氨的產(chǎn)率越高。但溫度低，反應速率小，需要很長時間才能達到化學平衡，生產(chǎn)成本高，工業(yè)上通常選擇在400~500℃下進行。而壓強越大，對動力和生產(chǎn)設備的要求也越高，合成氨廠隨著生產(chǎn)規(guī)模和設備條件的不同，采用的壓強通常為10~30MPa。二、化學反應條件的控制

為提高燃料的燃燒效率，應如何調控燃燒反應的條件？（提示：可以從以下幾方面考慮，如燃料的狀態(tài)、空氣用量、爐膛材料、煙道廢氣中熱能的利用，等等。）①燃料與空氣接觸；②溫度達到燃料的著火點。(2)燃料充分燃燒的條件①要有足夠的空氣或氧氣(助燃劑)；②燃料與空氣或氧氣要有足夠大的接觸面積。(3)燃料充分燃燒的意義①使有限的能量發(fā)揮最大的作用，節(jié)約能源；②降低污染程度。思考與討論促進抑制總結1.下列關于化學反應限度的說法中正確的是（）A.一個可逆反應達到的平衡狀態(tài)就是這個反應在該條件下所能達到的最大限度B.當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正向反應速率和逆向反應速率相等且等于零C.平衡狀態(tài)時，各物質的濃度保持相等D.化學反應的限度不可以通過改變條件而改變A課堂練習C2.在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列敘述表示該反應處于化學平衡狀態(tài)的是()A.N2、H2、NH3的濃度之比為1∶3∶2B.混合氣體的密度不隨時間變化C.當有1molN≡N鍵斷裂時，有6molN—H鍵斷裂D.單位時間內生成2amolNH3，同時消耗amolN2課堂練習3.化學反應限度的調控在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)保技術等方面得到了廣泛的應用，如果設法提高化學反應的限度，下面說法中錯誤的是()A.能夠節(jié)約原料和能源 B.能夠提高產(chǎn)品的產(chǎn)量C.能夠提高經(jīng)濟效益 D.能夠提高化學反應速率D4.下列措施可以提高燃料燃燒效率的是________________________(填序號)。①提高燃料的著火點②降低燃料的著火點③將固體燃料粉碎④將液體燃料霧化處理⑤將煤進行氣化處理⑥通入適當過量的空氣③④⑤⑥課堂練習感謝各位的仔細聆聽第六章化學反應與能量PleaseEnterYourDetailedTextHere,TheContentShouldBeConciseAndClear,ConciseAndConciseDoNotNeedTooMuchText第2課時化學反應的限度和化學反應條件的控制主講人：XXX時間：20XX.4.4LOGO教師：MENTALHEALTHCOUNSELINGPPT第4節(jié)化學反應進行的方向第二章化學反應速率和化學平衡人教版高中化學選修4（高二）知識目標：1.通過日常生活中所見所聞以及常見的化學反應，了解放熱反應的自發(fā)性和某些吸熱過程的自發(fā)性。2.通過“有序”和“無序”的對比，引出熵的概念。3.通過日常生活中的見聞，明確根據(jù)反應的焓變和熵變的大小，只能判斷反應自發(fā)進行的可能性，不能決定反應是否一定發(fā)生或反應速率的大小。能力目標：1.通過已有知識及日常生活中的見聞，構建化學反應方向的判據(jù)。2.學會運用比較、歸納、概括等方法對信息進行加式，構建新知識。學習重難點重點：熵判據(jù)。難點：焓減與熵增與化學反應方向的關系。課前導入生活中的自發(fā)過程課前導入自發(fā)過程的共同特點:課前導入高能狀態(tài)低能狀態(tài)水總是自發(fā)地從高處往低處流——有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。1.自發(fā)過程：在一定條件下，不借助外部力量就能自動進行的過程2.自發(fā)反應：在給定的一組條件下，一個反應可以自發(fā)地進行到顯著程度，就稱為自發(fā)反應。3.非自發(fā)反應：在一定條件下，需要外界做功才能進行的反應。4.關系：條件改變，非自發(fā)反應可能轉變?yōu)樽园l(fā)反應一.化學反應的方向1、自發(fā)反應一定能自動進行，而非自發(fā)反應一定不能發(fā)生，這句話對嗎？說明理由?！窘馕觥坎粚?，某些自發(fā)反應需要在一定條件下才能自動進行，非自發(fā)反應具備了一定條件也能發(fā)生。例如甲烷燃燒是自發(fā)反應，但需要點燃或加熱才能發(fā)生；石灰石分解為氧化鈣和二氧化碳常溫下為非自發(fā)反應，在高溫下可以發(fā)生?！舅伎寂c交流】

下列過程和反應屬于自發(fā)進行的是

A、物體由高處自由下落

B、電解水C、鈉與水反應

D.電動水泵將水由低抽到高處

E、氫氣與氧氣點燃生成水

F、在室溫下水結成冰

G、一縷花香可以溢滿居室

I、一滴墨水染紅一盆清水

J、鐵在潮濕空氣中發(fā)生銹蝕

K、石灰石的分解

自發(fā)過程：ACEGIJ非自發(fā)過程BDFK【思考與交流】如何判斷一個過程，一個反應能否自發(fā)進行？二.化學反應進行方向的判斷酸堿中和、鎂條燃燒等這些一定條件下能自發(fā)發(fā)生的反應有何共同特點？從能量角度分析它們?yōu)槭裁纯梢宰园l(fā)？【思維建?！咳粘Ｉ钪虚L期積累的經(jīng)驗而總結得到一條經(jīng)驗規(guī)律→能量判據(jù)（焓判據(jù)）∶體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)（這時體系會對外做功或者釋放熱量～△H﹤0）。結論：（1）放熱反應過程中體系能量降低,因此具有自發(fā)進行的傾向。（2）焓減的反應（放熱）一般自發(fā)進行，但也有一些吸熱反應能自發(fā)進行。如：2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)1.從能量判斷（焓判據(jù)）1、已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為：①C(金剛石、s)+O2(g)＝CO2(g)△H1＝－395.41kJ/mol②C(石墨、s)+O2(g)＝CO2(g)△H2＝－393.51kJ/mol關于金剛石與石墨的轉化，下列說法正確的是（）A.金剛石轉化成石墨是自發(fā)進行的過程B.石墨轉化成金剛石是自發(fā)進行的過程

C.石墨比金剛石能量低D.金剛石比石墨能量低AC課堂練習②只能判斷一定條件下化學反應能否自發(fā)進行，與化學反應速率無關③△H<0，有利于反應自發(fā)進行，但自發(fā)反應不一定△H<0。①條件改變，自發(fā)反應和非自發(fā)反應可能相互轉化（某一條件下的自發(fā)反應在另一條件下可能是非自發(fā)反應）如：CaO+CO2=CaCO3；常溫下為自發(fā)反應，高溫條件下其逆反應是自發(fā)反應。2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7kJ/mol(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol△H<0有利于反應自發(fā)進行，但自發(fā)反應不一定要△H<0。

總之：焓變只是反應能否自發(fā)進行的一個因素,但不是唯一因素。只根據(jù)焓變來判斷反應方向是不全面的?！咀⒁狻磕芙鈹U散火柴散落有趨向于最大混亂度的傾向1.從能量判斷（焓判據(jù)）克勞修斯（德國）熵S熵：用來量度體系混亂度的一個物理量，符號：S1.從能量判斷（焓判據(jù)）（1）熵是體系混亂度的量度，即熵是用來描述體系的混亂度，符號用S表示,單位：J?mol-1?K-1（3）體系混亂度越大越穩(wěn)定，熵值越大；體系混亂度越小，熵值越小。（5）產(chǎn)生氣體的反應、氣體物質的物質的量增大的反應，熵變通常都是正值（△S＞0），為熵增加反應。（2）在密閉條件下，體系由有序自發(fā)地轉變?yōu)闊o序的傾向稱為熵增。（4）同一物質，S（g）﹥S（l）﹥S（s）。2、反應自發(fā)進行的熵判據(jù)（6）熵變（△S）∶△S=S反應產(chǎn)物－S反應物（7）在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大，這個原理叫做熵增原理。該原理是用來判斷過程的方向的又一個因素，稱為熵判據(jù)。（8）許多熵增反應在常溫常壓下能自發(fā)進行，有些在室溫條件下不能自發(fā)進行，但在較高溫度下則能自發(fā)進行?！鱏>0有利于反應自發(fā)進行。2、反應自發(fā)進行的熵判據(jù)1、判斷下列反應的熵變D.CO(g)＝C(s)＋1/2O2B.2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)A.(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g)C.MgCO3(s)＝MgO(s)＋CO2(g)熵減熵增熵增熵增課堂練習2N2O5(g)＝4NO2(g)+O2(g)

△H=+56.7kJ/mol

(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9kJ/mol

這兩個反應都是吸熱反應，但卻能自發(fā)進行，為什么？兩個反應都是混亂度增大的反應。2、反應自發(fā)進行的熵判據(jù)2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)△S=－39.35J?mol-1?K-1

結論：△S>0有利于反應自發(fā)進行,自發(fā)反應不一定要△S>0.

熵變是反應能否自發(fā)進行一個因素，但不是唯一因素。-10℃的液態(tài)水能自動結冰成為固態(tài),△S<0.自發(fā)反應一定是熵增加的反應嗎？因此,熵判據(jù)判斷過程的方向也是不全面的2、反應自發(fā)進行的熵判據(jù)3、自由能判據(jù)正確判斷一個化學反應是否能夠自發(fā)進行，必須綜合考慮反應的焓變和熵變（1）自由能（恒溫、恒壓）

△G=△H-T·△S符號：△G；單位：J·mol－1[T(K)=273+t(℃)]（2）自由能大小判斷依據(jù)：①當△G<0時，反應自發(fā)進行；②當△G>0時，反應不自發(fā)進行；③當△G=0時，可逆反應到達平衡狀態(tài)。2、反應自發(fā)進行的熵判據(jù)1、恒溫恒壓時判斷反應是否能