第三节 化学反应的速率和限度（3）

2015-10-19 15:32:40   来源：   撰稿：董啸   摄影摄像：    ;  评论：0 点击：

第三节  化学反应的速率和限度（3）

三维目标：
	①使学生了解化学平衡的特征，建立化学平衡的观点。
知识与技能：	②认识化学反应的进行是有一定限度的。
	③了解化学反应条件控制在生产和科学研究中的意义。
过程与方法：	①通过实验探究分析影响化学反应速率的外界条件。
	②重视培养学生学生的科学探究的基本方法，提高探究能力。
情感、态度	①培养学生参与科技活动的热情，有将化学知识用于实际的意识。
与价值观	②能够对与化学有关的社会和生活问题作出合理的判断。
教学重点：	对化学平衡和化学反应的限度的概念理解
教学难点：	对化学平衡和化学反应的限度的概念理解
教学方法：	分析比较法
教学准备：	多媒体课件、实验用品
教学过程：	第三课时

〖复习〗什么叫做化学反应速率？影响因素有哪些？

[设疑]炼铁高炉尾气之谜（学生阅读课本45页科学史话）通过这一节课的学习你就能解开这一谜底了。你想知道吗？

三、化学反应的限度

有些化学反应不能进行完全，即反应物不能完全转化为生成物。这与化学反应的限度有关。

1、可逆反应：

（1）定义：

在同一条件下，能同时向正反应和逆反应两个方向进行的化学反应称为可逆反应。

可逆反应——在相同条件下，正向反应和逆向反应都能同时进行的反应。

正向反应：反应物→生成物；逆向反应：生成物→反应物

（2）特征：

①同一条件，同时进行；②反应物不能完全转化为生成物。

【质疑】氢气和氧气在一定条件下能反应生成水，水在一定条件下又能分解为氢气和氧气，水的分解反应是可逆反应吗？还有哪些反应是可逆反应？

说明：可逆反应普遍存在，但是有些化学反应可逆程度很小，通常不看做可逆反应。

【思考与交流】课本51页，对可逆反应的认识。

【过渡】在理解了可逆反应的定义之后让我们再来认识可逆反应的过程。

[讨论]1、对于一个可逆反应，随着反应的进行，反应物的浓度和生成物的浓度又是怎样改变的？

2、刚开始时，正反应和逆反应同时进行，反应速率是否相同？（提示：此时反应速率与溶液的浓度有关）

3、随着反应的进行，正反应速率和逆反应速率是怎样改变的？

[结论]反应开始时，反应物浓度最大，正反应速率最大；生成物浓度为零，逆反应速率为零。随着反应的进行，反应物浓度降低，生成物浓度增大，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大。一段时间后，当正反应速率等于逆反应速率时，反应物浓度和生成物浓度不再发生改变，反应速率不再随时间的变化而变化，达到一种不再发生变化的表面静止的状态，我们可以称为反应达到“化学平衡状态”。

【实验探究】某兴趣小组在老师的指导下，利用特殊的实验手段，探究了可逆反应2NO₂₌N₂O₄的进行过程，在实验过程中记录的实验数据如下：

1、根据以上分析，请同学们绘制出反应物和生成物分别随时间变化的趋势的图像。

2、根据以上分析，请同学们绘制出正反应速率和逆反应速率分别随时间变化的趋势的图像。

      

2、化学平衡

（1）定义：

在一定条件下的可逆反应，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度保持不变，达到一种表面静止的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡。

【理解】常温下，在100g水中加入100g氯化钠固体，能否溶解完全（氯化钠的溶解度小于100g）？在一定温度下的氯化钠的饱和溶液中加入氯化钠固体能否溶解？

常温下，在100g水中溶解的氯化钠是一定的。一定温度下的氯化钠的饱和溶液中加入氯化钠的固体，固体会溶解同时溶液中的溶质又会析出，但溶液中溶质的质量并没有变化，只是溶解的速率与结晶的速率相同，而达到溶解结晶平衡。平衡时溶解和结晶的过程并没有停止，这是一个动态平衡。

【思考】化学平衡的特征是什么？为什么说化学平衡是动态平衡？

（2）特征

动：υ_正 =υ_逆 ≠ 0，动态平衡。

定：外界条件一定，各组分的百分含量保持不变（不是相等）。

变：外界条件改变，平衡被破坏、发生移动而建立新的平衡。

【课堂练习】

1、对于可逆反应M＋NQ达到平衡时，下列说法正确的是（C）

A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等     B.M、N全部变成了Q

C.反应物和生成物的浓度都保持不变      D.反应已经停止

2、在一定条件下，某容器中充入N₂和H₂合成NH₃，以下叙述错误的是（B）

A.开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零

B.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后减小为零

C.随着反应的进行逆反应速率逐渐增大，后保持恒定

D.随着反应进行，正反应速率逐渐减小，最后与逆反应速率相等且都保持恒定

（3）判断化学反应达到平衡的方法

【思考讨论】判断化学平衡建立的标志是什么？根据什么可以判断在一定条件下，一个任意反应：mA ＋ nB  pC ＋ qD 是否达到化学平衡？

判断化学反应达到平衡的标志：

①υ(正)= υ(逆)

同一物质表示的正逆反应的速率的数值相等。

②反应混合物中各组分的浓度保持不变

混合气体中各组分的体积百分含量不变（或某物质的物质的量不变）。反应前后气体的体积不等时，压强不变或平均分子量不变或密度不变。体系中含有色物质时，颜色不随时间的变化而变化。

【活学活用】

1、下列叙述中可以说明反应2HI  H₂ + 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 VH₂  = VI₂ = 1/2VHI 时

⑤[HI] ∶[H₂]∶[I₂] = 2∶1∶1  时     ⑥ V(HI)分解= V(HI)生成 

⑦压强不变               ⑧ C(HI)= 2 C(I₂)

2、在容积不变密闭容器中，对于合成氨反应是否达到平衡的标志是：

① υ(N₂)∶υ(H₂)= 1∶3 ； ② υ(N₂)∶υ(NH₃)= 1∶2；③υ(NH₃)= 2υ(N₂) ；④υ(NH₃)_分解=υ(NH₃)_合成；⑤C(NH₃)= 2 C(N₂) ；⑥压强不变；⑦密度不变；⑧每消耗 n mol N₂的同时生成 2n mol NH₃ ；⑨混合气体中氮气的体积百分含量不变。

3、化学反应的限度

【分析】化学平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，在给定条件下，反应物和生成物的量不再变化，化学反应达到了最大程度，也就是说反应达到了极限。我们称之为化学反应的限度。化学平衡状态就是在给定条件下的该反应的限度。

①化学反应的限度：

在一定条件下，可逆反应达到平衡状态时的反应完成的程度，叫做化学反应的限度。

化学反应的限度是反应物在该条件下的最大转化率。

同一条件，不同的化学反应化学反应的限度不同。

同一反应，不同的反应条件化学反应的限度不同。

②化学反应限度的特征：

化学反应的限度是化学反应在该条件下进行的最大程度。

〖讨论〗请你解释炼铁高炉尾气之谜。从中你能够得到什么启示？

【思考】化学反应的限度可以改变吗？

【分析】化学平衡是在一定条件下建立的，条件改变化学平衡就会破坏，因而化学反应的限度发生改变。

③化学反应限度的改变：化学反应限度可以通过改变反应的条件而改变。

[分析]很多化学反应都具有可逆性，只不过有些反应的可逆性很小，我们视作“不可逆”。任何化学反应的进程都有一定的限度，只是不同反应的限度不同罢了。我们可以通过改变条件来改变化学反应的限度。这将在选修4《化学反应原理》中详细学习。

同一化学反应，不同条件，化学反应的限度也是可以改变的。我们可以根据自己的需要改变条件，达到改变化学反应的限度的目的。

④化学反应限度的意义

研究化学反应限度，可以通过控制反应条件，最大程度地得到产物，提高反应物的利用率。

【思考】化学平衡随条件的变化而变化，哪些条件对化学平衡（或反应限度）有影响？

四、化学反应条件的控制

【过渡】通过本节的学习，我们从一个全新的角度去认识化学反应，即反应的快慢和反应的限度。

[思考与交流]观看的关定向爆破的视频，回答课文P46页的思考与交流。

【分析】一个反应的快慢和限度与反应物的性质有关，但外界条件的变化对反应的快慢和限度会产生影响。因此，研究一个反应，我们应选择有利的反应条件，可以使化学反应朝着人们预期的结果发展。控制反应条件，使化学反应按我们的需要进行：对有利的或我们需要的化学反应，设法增大反应速率以提高生产或工作效率，促进反应的完成程度以提高原料的利用率；对有害的或我们不希望发生的化学反应，设法降低反应速率或阻止反应进行；对于特殊需要的化学反应可以对反应条件进行特殊的控制。如硫酸工业和合成氨工业，通过控制反应条件使反应快，而且转化率高。

1、控制化学反应条件的意义

通过改变化学反应的条件，使化学反应朝着人们预期的结果（速率和反应限度）发展。

2、控制化学反应条件的方法

对于不同的化学反应，人们有不同的要求，有些希望快一些，有些希望慢一些，有些希望进行的彻底一些，有些希望尽可能少发生。所以，对于不同的化学反应应，可能采取不同的控制方法，不能一刀切。

①对人有利的化学反应：加快化学反应速率，提高反应物的利用率。

②对人有害的化学反应：减慢速率，降低反应物的转化率或者停止反应。

【实例分析】煤是我国能源的主要来源，能否充分提高煤的燃烧效率对我国经济建设有重要意义。现在，假设你是一名工程师，你要使你的工厂的煤尽可能的完全燃烧，提高煤的燃烧效率，你认为应该从哪些方面进行分析？怎样提高煤的燃烧效率？

阅读课文46-47页，回答课文中的有关问题，归纳提高煤的燃烧效率可以采取哪些措施？

①煤的状态与燃烧的速率有何关系？与煤的充分燃烧有何关系？（煤的颗粒越小，燃烧越快，燃烧越充分。）

②空气的用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什么？（空气少，燃烧不充分，空气多则会带走热量，不利于燃烧。）

③应选用什么样的炉膛材料？理由是什么？（炉膛采用保温材料、耐火材料，因为反应温度高。）

④如何充分利用煤燃烧后的废气中的热量？（预热反应物、烧水供暖、利用废热锅炉储存能量等等。）

【归纳】①尽可能的使煤充分燃烧，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的接触（要有足够大的接触面积），且空气要适当过量。

〖解释〗 “燃着的蜡烛一扇就灭，而炉火越扇越旺”这一事实。

②尽可能充分地利用燃料燃烧所放出来的热能，提高热能的利用率。

实质是从多方面控制燃烧反应的条件，它的意义在于节约能源，节省资源，减少污染等。

〖板书设计〗三、化学反应的限度

1.可逆反应：在同一条件下，能同时向正、反两个方向进行的化学反应称为可逆反应。

2.化学平衡：在一定条件下的可逆反应里正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度保持不变，达到一种表面静止的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡。

3、化学反应的限度：在一定条件下，可逆反应达到平衡状态时的反应完成的程度。

四、化学反应条件的控制

※影响化学平衡移动的因素

内因：化学反应的本质

外因：化学平衡移动受到反应物的浓度、压强、温度等因素的影响。

浓度：在其它条件不变时，增大反应物（或减小生成物）浓度，平衡向正反应方向移动。

压强：在其它条件不变时，增大（或减小）压强，平衡向气体体积缩小（或扩大）的方向移动。

温度：在其它条件不变时，升高（或降低）温度，平衡向吸热（或放热）方向移动。

催化剂：对化学平衡移动无影响。

【板书设计】三、化学反应的限度

1、可逆反应：

2、化学平衡：（1）定义  （2）特征  （3）判断化学反应达到平衡的方法

3、化学反应的限度

四、化学反应条件的控制

1、控制化学反应条件的意义2、控制化学反应条件的方法

〖教后记〗 

 

 

 

 

 

【课堂练习】

1、反应A + 3B = 2C + 2D在四种不同情况下的反应速率分别为：

①V(A)=0.15mol/(L·s)    ②V(B)=0.6mol/(L.s)

③V(C)=0.4mol/(L·s)     ④V(D)=0.45mol/(L.s)

     该反应进行的快慢顺序为________________。提示：以同一物质为标准,将其他物质表示的反应速率换算为用该物质表示的速率，并比较。

2、在一定温度下，可逆反应A(g) + 3B(g) 2C(g) 达到平衡的标志是（  ）

A.C生成的速率与C分解的速率相等B. 单位时间生成n mol A，同时生成3n mol B

C. A，B，C的浓度不再变化      D.A、B、C、的分子数之比为1 ∶3 ∶ 2

3、关于化学反应速率的说法正确的是(      )。

A.化学反应速率可表示可逆反应进行的程度

B.化学反应速率是指一定时间内，任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加

C.对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显

D.根据反应速率的大小可知化学反应进行的相对快慢

4、下列说法正确的是(      ).

A. 参加反应物质的性质是决定化学反应速率的主要因素

B. 光是影响某些化学反应速率的外界条件之一

C. 决定化学反应速率的主要因素是浓度

D. 不管什么反应,增大浓度，或加热或加压，或使用催化剂，都可以加快反应速率

5、在N₂+3H₂  2NH₃反应中，使用催化剂的理由是(    )

A. 使平衡向正方向移动   B. 没有催化剂该反应不能发生

C. 使化学反应速率增大   D. 抑制逆反应的发生