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(共19張PPT)
第六章 化學反應與能量第二節化學反應的速率與限度化學反應的限度及條件控制
杭州鋼鐵廠——浙江省第一家現代化鋼鐵企業
杭州鋼鐵廠建立于1957年，為保護環境，推動產業升級，杭鋼集團半山基地2015年正式關停，歷時58年，為浙江工業和經濟社會發展做出重要貢獻，現在原鋼鐵廠逐步轉型為大運河杭鋼公園。
杭鋼煉鐵爐為什么建那么高？結合P48 科學史話，從這一材料中，你得到什么啟示？
杭州鋼鐵廠——浙江省第一家現代化鋼鐵企業
杭鋼的半山鋼鐵基地
煉鐵爐高約50米，相當于18層住宅樓的高度。（2.8米/層）
杭鋼煉鐵爐為什么建那么高？結合P48 科學史話，從這一材料中，你得到什么啟示？
煉鐵高爐尾氣之謎
增加煉鐵高爐的高度，不能改變高爐尾氣中CO的比例，原因是：
C+CO2 2CO是一個可逆反應，不能完全進行，存在一定的反應限度。在高爐中Fe2O3與CO的反應也不能全部轉化為Fe和CO2。
任務一 認識化學反應存在限度
任務一 認識化學反應存在限度
【回顧已知】請同學們回顧已知并回答可逆反應是什么？
一、可逆反應
2.特征：兩同、雙向
3.符號表征：
反應物、生成物共存
正向
反應物
生成物
逆向
相同條件
同
時
進
行
1.定義：在相同條件下同時向正、逆兩個方向進行的反應。
反應存在限度
轉化率小于100%
任務一 認識化學反應存在限度
思考：
請判斷以下化學反應是否是可逆反應？你的證據是怎樣的？
1.水的生成和電解
2.CO2和H2O在植物體內通過光合作用合成糖類與糖類在人體內氧化生成CO2和H2O
3.Cl2與H2O 反應生成HCl和HClO
4.2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2
任務一 認識化學反應存在限度
【實驗探究】探究反應: 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 能否進行到底？
提供試劑：0.01mol/L KI溶液、0.01mol/L FeCl3溶液、KSCN溶液。
實驗操作：取2mL 0.1mol·L-1KI溶液，滴加0.1mol·L-1 FeCl3溶液5~6滴。
再加入幾滴KSCN溶液，你認為能觀察到什么現象？為什么？
預測實驗現象 觀察到的實驗現象 結論
溶液不變紅
溶液變紅
即使KI過量， FeCl2也不可能完全轉化為FeCl3，上述反應不能進行完全，存在一定的限度。
即反應2Fe3++2I- 2Fe2++I2為可逆反應，反應存在一定的限度。
注意：實驗過程中分工合作，相互配合，在導學案上做好實驗記錄。
任務二 建立化學平衡的觀念
二、化學平衡狀態
在500℃，101KPa,將10molSO2和5molO2充入1L密閉容器中進行反應2SO2+O2 2SO3，測得的不同反應時間各組分濃度如下：
活動1：根據數據分別繪制出SO2、O2、SO3的t-c圖像，分析各組分濃度變化規律。
催化劑
△
時間(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
c(SO2) 10 7 5 3.5 2 1 1 1 1
c(O2) 5 3.5 2.5 1.75 1 0.5 0.5 0.5 0.5
c(SO3) 0 3 5 6.5 8 9 9 9 9
任務二 建立化學平衡的觀念
結論：宏觀角度看，隨著時間推移，反應物濃度 ，生成物濃度 ，一段時間后，反應物和生成物濃度 。
減小
增大
不再隨時間變化，保持不變
時間(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
c(SO2) 10 7 5 3.5 2 1 1 1 1
c(O2) 5 3.5 2.5 1.75 1 0.5 0.5 0.5 0.5
c(SO3) 0 3 5 6.5 8 9 9 9 9
任務二 建立化學平衡的觀念
活動2：結合化學反應速率的影響因素和活動1，以SO2為例大致畫出正、逆反應速率隨時間變化的（t-v）圖像，分析正、逆反應速率變化規律。
反應物濃度 ？
生成物濃度 ？
v正 ？
v逆 ？
反應
開始
反應
過程中
達到
平衡
反應物濃度 ？
生成物濃度 ？
宏觀：各物質的濃度不再改變
v正 ？
v逆 ？
微觀：
v正 = v逆≠0
最大
為0
最大
為0
逐漸減小
逐漸增大
減小
增大
思考：平衡后反應是否停止？能否被打破？
速率—時間圖像
二、化學平衡狀態
在一定條件下，一個可逆反應進行到一定程度時，正向反應速率與逆向反應速率相等時，反應物濃度和生成物濃度不再改變，達到一種表面靜止的狀態。
1.定義
逆
化學平衡狀態的研究對象是_______反應
等
各組分濃度/物質的量/百分含量__________
動
υ正 ____ υ逆 ____ 0，是一個動態平衡
定
變
外界條件改變時，原平衡狀態被破壞，在新條件下建立平衡
可逆
＝ ≠
保持不變
“表現”
“本質”
2.特征
任務二 建立化學平衡的觀念
3.化學平衡判斷依據的核心：變量：變 不變
【 概念辨析】
1.1 mol N2和3 mol H2在一定條件下可完全生成2 mol NH3(　　)
2.在一定條件下，一個可逆反應達到的平衡狀態就是該反應所能達到的最大限度(　　)
3.化學反應在一定條件下建立平衡狀態時，化學反應將會停止(　　)
4.一定條件，可以通過延長化學反應的時間來改變反應物的最大轉化率(　　)
5.可逆反應達到平衡狀態時，各反應物、生成物的濃度相等(　　)
6.化學反應達到化學平衡狀態時正、逆反應速率相等，是指同一物質的消耗速率和生成速率相等，若用不同物質表示時，反應速率不一定相等(　　)
任務二 建立化學平衡的觀念
高 爐 煉 鐵
高爐煉鐵過程中發生的反應包括了可逆反應，而可逆反應存在一定的限度，當反應達到其限度以后，各物質的量就不變了，因此煉鐵過程中，原料是不可能完全轉化為產物的。
任務三 化學反應條件的控制
任務三 化學反應條件的控制
對煉鐵的反應進行深入研究的意義：
趨利避害
促進有利反應：
提高反應物的轉化率即原料的利用率，加快反應速率等
抑制有害反應：
減緩反應速率，減少甚至消除有害物質的產生，控制副反應的發生等
改變化學反應速率：
改變可逆反應進行的程度：
1. 控制化學反應條件的目的
2. 控制化學反應條件的方法
任務三 化學反應條件的控制
化工生產中調控反應條件時，需要考慮:
控制反應條件的成本和實際可能性。
趨利避害
改變溫度、溶液的濃度、氣體壓強（或濃度）、固體表面積及使用催化劑等
改變溫度、溶液濃度、氣體壓強（或濃度）等
3. 化工生產中反應條件的調控
反應速率、平衡轉化率、______和____________。
成本
實際可能性
(2)實例——合成氨生產條件的選擇:
N2＋3H2 　 2NH3 (放熱反應)
催化劑
溫度：400~500 ℃
壓強：10~30 MPa
溫度：a. 溫度適當低，平衡轉化率高，氨的產率高；
b. 溫度過低，反應速率過慢，達到平衡所需時間長，成本高。
壓強：a. 壓強大，氨的產率高；b.壓強大，反應速率快;
c. 對動力和生產設備要求高，成本高。
催化劑：鐵觸媒
催化劑：僅增大反應速率，不影響反應限度。
任務三 化學反應條件的控制
(1)考慮因素：
任務三 化學反應條件的控制
【活動3】交流與討論：為實現“碳達峰”“碳中和”的目標，提高燃料的燃燒效率與熱量的利用率也是重要措施之一,結合所學試回答下列問題。
1.煤燃燒時，將煤塊粉碎成煤粉且通入適當過量空氣的目的是什么？
煤塊粉碎成煤粉
增大其與空氣中O2的接觸面積
提高反應速率
煤粉燃燒更充分
通入適當過量的空氣
煤粉充分燃燒
生成CO2放出能量
空氣不足，會造成煤燃燒不完全，生成CO，產生熱量少，且造成污染
任務三 化學反應條件的控制
可將燃燒后的廢氣通過熱循環裝置，供其他方面使用。
2.煤燃燒時，選擇保溫隔熱且耐熱的爐(灶)膛材料的主要目的是什么？
3.煤燃燒后的廢氣中的熱量，采取什么措施可充分利用？
減少熱量損失，提高煤燃燒的效率。
認識到化學反應存在限度
化學反應條件的控制
趨利避害
理解化學平衡的定義及特征
1
3
改變
限度
可逆反應的定義、特征、符號表征
認識
限度
2
判斷
限度
定性、定量認識可逆反應
總結

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