2.2.2化學(xué)反應(yīng)的方向和與限度 教學(xué)課件 高中化學(xué)蘇教版選擇性必修一

專題2化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第二單元

化學(xué)反應(yīng)的方向和限度2.2.2化學(xué)平衡狀態(tài)核心素養(yǎng)目標(biāo)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：關(guān)注化學(xué)平衡原理在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。證據(jù)推理與模型認(rèn)知：運(yùn)用該模型解釋生活實(shí)例和工業(yè)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)知識(shí)遷移與模型應(yīng)用。宏觀辨識(shí)與微觀探析：結(jié)合基元反應(yīng)模型，從微觀反應(yīng)歷程角度，分析復(fù)雜反應(yīng)速率由慢步驟決定的規(guī)律。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)理解可逆反應(yīng)“同一條件、正逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行、反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化”的特點(diǎn)。通過(guò)濃度-時(shí)間曲線分析平衡建立過(guò)程，理解v正逐漸減小、v逆逐漸增大至相等的動(dòng)態(tài)平衡本質(zhì)。掌握“v正=v逆”和“各物質(zhì)濃度保持不變”的判斷方法。難點(diǎn)區(qū)分平衡時(shí)“反應(yīng)未停止”與“宏觀現(xiàn)象不變”的矛盾，避免將平衡誤認(rèn)為反應(yīng)終止。平衡標(biāo)志的綜合判斷：辨析不同類型反應(yīng)中平衡標(biāo)志的差異。結(jié)合三段式法計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度或轉(zhuǎn)化率。課前導(dǎo)入為什么可樂(lè)打開(kāi)瓶蓋后氣泡會(huì)不斷冒出？這是因?yàn)槠績(jī)?nèi)存在CO?的溶解平衡：CO2(aq)?CO2(g)，瓶蓋打開(kāi)后壓強(qiáng)減小，平衡打破。1861年，貝特洛首次提出“可逆反應(yīng)”概念，揭示了化學(xué)反應(yīng)的雙向性。如今，從工業(yè)合成氨到生命體中的酶催化反應(yīng)，平衡思想貫穿化學(xué)研究與生產(chǎn)。今天，我們將從可樂(lè)氣泡的秘密出發(fā)，解密可逆反應(yīng)的平衡本質(zhì)，學(xué)習(xí)如何通過(guò)微觀速率相等和宏觀特征恒定判斷平衡狀態(tài)，甚至能為某化工廠的合成反應(yīng)設(shè)計(jì)平衡監(jiān)測(cè)方案！01可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡狀態(tài)可逆反應(yīng)→可逆反應(yīng)的概念：可逆反應(yīng)是指在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又能向逆反應(yīng)方向同時(shí)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。→可逆反應(yīng)的特征：(1)同一條件下，正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時(shí)發(fā)生、同時(shí)存在。(2)反應(yīng)不能進(jìn)行到底，反應(yīng)物不能實(shí)現(xiàn)完全轉(zhuǎn)化。(3)反應(yīng)體系中，與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的各種物質(zhì)同存于同一反應(yīng)體系。(4)反應(yīng)達(dá)到限度時(shí)，反應(yīng)仍在進(jìn)行，沒(méi)有停止。常見(jiàn)的可逆反應(yīng)舉例事實(shí)上，許多化學(xué)反應(yīng)都是難以進(jìn)行到底的。在以前的學(xué)習(xí)中也曾接觸過(guò)一些實(shí)例，如N2與H2合成NH3，Cl2與H2O反應(yīng)生成HCl和HClO，SO2被O2氧化生成SO3等，它們都是可逆反應(yīng)因此，研究化學(xué)反應(yīng)，不僅要明確反應(yīng)的方向，還應(yīng)關(guān)注反應(yīng)進(jìn)行的限度。交流討論

上述煉鐵反應(yīng)的進(jìn)行是有限度的。在高溫下，氧化鐵能與一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；同時(shí)，鐵與二氧化碳反應(yīng)也能生成氧化鐵和一氧化碳。該反應(yīng)是可逆反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)中的注意事項(xiàng)(1)可逆反應(yīng)概念中“同一條件”是前提,如葡萄糖在氧氣中燃燒可以生成二氧化碳和水,光合作用可將二氧化碳和水變成葡萄糖和氧氣,但是兩者條件不同,不互為可逆反應(yīng)。(2)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)、逆反應(yīng)的熱效應(yīng)互為相反數(shù),即一個(gè)釋放能量,另一個(gè)則吸收能量。(3)絕大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都有一定的可逆性,但有些反應(yīng)的可逆性小,可視為“不可逆”?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)的建立在反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的一瞬間，逆反應(yīng)開(kāi)始進(jìn)行。反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)物的濃度最大，正反應(yīng)速率最大，由于生成物濃度很小，逆反應(yīng)速率很小。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，正反應(yīng)速率隨著反應(yīng)物濃度的下降逐漸變??；生成物濃度逐漸增大，逆反應(yīng)速率隨著生成物濃度的上升不斷增大。當(dāng)正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等時(shí)，達(dá)到一種平衡狀態(tài)，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度不再改變，正反應(yīng)和逆反應(yīng)都沒(méi)有停止?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)在一定條件下的可逆反應(yīng)里，當(dāng)正、逆兩個(gè)方向的反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量或濃度保持恒定的狀態(tài)。也就是在給定條件下，反應(yīng)達(dá)到了最大“限度”，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱為化學(xué)平衡。化學(xué)平衡狀態(tài)的特征逆：研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)。等：化學(xué)平衡的條件是v正和v逆相等。動(dòng)：化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)反應(yīng)并未停止。定:當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各組分的質(zhì)量(或濃度)為恒定值。變：若外界條件改變，平衡可能發(fā)生改變，并在新條件下建立新的平衡。02化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)和方法化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷一.直接標(biāo)志

1.正逆反應(yīng)速率相等對(duì)于同一物質(zhì)，其消耗速率和生成速率相等。若v(A)正=v(A)逆，則達(dá)到平衡狀態(tài)。對(duì)于不同物質(zhì)，正逆反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比v(A)正：v(B)正=a:b且v(A)逆：v(B)逆=a:b，反應(yīng)達(dá)到平衡。化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷2.各物質(zhì)的濃度保持不變反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度不再隨時(shí)間而改變，包括反應(yīng)物和生成物的濃度。無(wú)論是物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量濃度還是其他濃度表示方式，只要在一定條件下穩(wěn)定不變，就可判斷達(dá)到平衡狀態(tài)。

化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷二.間接標(biāo)志1.體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、質(zhì)量、分子數(shù)等保持不變當(dāng)這些量不再發(fā)生變化時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)體系已達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡，可判斷為平衡狀態(tài)。例如在反應(yīng)過(guò)程中，如果某物質(zhì)的物質(zhì)的量一直在改變，而在某一時(shí)刻后不再變化，就可以判斷反應(yīng)達(dá)到了平衡。2.體系的溫度不變對(duì)于有熱效應(yīng)的反應(yīng)，當(dāng)體系溫度不再變化時(shí)，說(shuō)明正逆反應(yīng)的吸放熱達(dá)到平衡，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。如果是放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行體系溫度會(huì)升高，當(dāng)溫度穩(wěn)定時(shí)即達(dá)到平衡；如果是吸熱反應(yīng)，體系溫度會(huì)降低，溫度穩(wěn)定時(shí)為平衡狀態(tài)?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)的判斷3.體系的顏色不變（對(duì)于有顏色變化的反應(yīng)）當(dāng)體系中某種有顏色的物質(zhì)的顏色不再改變時(shí)，說(shuō)明該物質(zhì)的濃度不再變化，反應(yīng)達(dá)到平衡。例如在某些可逆反應(yīng)中，若存在有色物質(zhì)參與反應(yīng)，當(dāng)顏色穩(wěn)定時(shí)，可以判斷反應(yīng)達(dá)到了平衡。4.氣體的密度不變（對(duì)于有氣體參與且有固體或液體參與的反應(yīng)）當(dāng)反應(yīng)在恒容容器中進(jìn)行時(shí)，如果有固體或液體參與反應(yīng)，氣體的質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致氣體密度改變。當(dāng)氣體密度穩(wěn)定時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)的判斷5.體系的壓強(qiáng)不變（對(duì)于有氣體參與且反應(yīng)前后氣體分子數(shù)有變化的反應(yīng)）當(dāng)反應(yīng)在恒容容器中進(jìn)行時(shí)，如果反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等，隨著反應(yīng)的進(jìn)行體系壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)壓強(qiáng)穩(wěn)定時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡。當(dāng)a+b≠c+d時(shí)，壓強(qiáng)不變可作為平衡狀態(tài)的標(biāo)志。但如果反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等，即a+b=c+d，則壓強(qiáng)始終不變，不能作為平衡狀態(tài)的標(biāo)志。

化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷6.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變（對(duì)于有氣體參與且反應(yīng)前后氣體分子數(shù)有變化的反應(yīng)）當(dāng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等時(shí)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量會(huì)隨著反應(yīng)的進(jìn)行而改變，當(dāng)平均相對(duì)分子質(zhì)量穩(wěn)定時(shí)，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡。例如在上述反應(yīng)中，當(dāng)a+b≠c+d時(shí)，平均相對(duì)分子質(zhì)量不變可作為平衡狀態(tài)的標(biāo)志；當(dāng)時(shí)a+b=c+d，平均相對(duì)分子質(zhì)量始終不變，不能作為平衡狀態(tài)的標(biāo)志。

化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷下列情況不能說(shuō)明可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)(1)對(duì)于反應(yīng)前后氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)相等的反應(yīng),氣體總物質(zhì)的量不變或氣體總壓強(qiáng)不變。(2)全部由氣體參加和生成的反應(yīng),恒容時(shí)氣體密度不變。