第二节 化学反应的限度
2022化学第7章化学反应的速率限度与方向第2节化学反应的限度工业合成氨教案
第2节化学反应的限度工业合成氨考纲定位要点网络1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立.2.掌握化学平衡的特征。
3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解释其一般规律.4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
可逆反应与化学平衡状态知识梳理1．可逆反应［辨易错]（1）2H2＋O22H2O为可逆反应。
（2）Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O为可逆反应.（3）2 mol SO2和2 mol O2在一定条件下的密闭容器中发生2SO2（g)＋O2(g)2SO3(g），平衡时的O2物质的物质的量为1 mol。
()［答案](1)×(2)×（3)×2．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，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化，正反应速率和逆反应速率相等，这种状态称为化学平衡状态。
(2)建立在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。
反应过程如下：以上过程可用如图表示：；若开始加入生成物,从逆反应建立平衡，则v.t图像为.因此，化学平衡状态的建立可以从正反应建立，也可以从逆反应方向建立，也可以从正、逆两反应方向同时建立，即平衡建立与反应途径无关。
（3）特征注意：化学平衡状态的两种标志错误
3.相同温度和压强下,在容积为2 L的密闭容器中发生反
应:2HI
H2+I2(g),达到平衡状态的标志是
A.c(H2)保持不变
ห้องสมุดไป่ตู้
()
B.c(H2)=c(I2)
C.2v正(HI)=v逆(I2) D.拆开2 mol H—I共价键,同时生成1 mol H—H共价键
【解析】选A。在一定条件下的可逆反应中,如果正、逆反应速 率相等,各组分的百分含量保持不变,则达到化学平衡状态。A 项,c(H2)保持不变,符合要求;B项,c(H2)=c(I2),不一定是保持不变, 不符合要求;C项,应为v正(HI)=2v逆(I2),错误;D项,拆开2 mol H— I共价键是正反应,同时生成1 mol H—H共价键,也是正反应,错 误。
①C的生成速率与C的分解速率相等;②单位时间内生成a mol A,同时
生成3 a mol B;③B的浓度不再变化;④混合气体总的物质的量不再发
生变化;⑤A、B、C的物质的量之比为1∶3∶3;⑥混合气体的密度不
再变化
A.①②③
B.①③④⑥
C.①③⑥
D.①③④
【思维建模】解答有关化学平衡标志的思维流程如下:
提示:×。可逆反应达到平衡状态时,各反应物、生成物的浓 度不再改变,并非相等。
二、化学反应条件的控制 1.目的:
加快反应速率 提高原料利用率
有害反应
副反应
2.化工生产中反应条件的调控: (1)考虑因素: 化工生产中调控反应条件时,需要考虑控制反应条件 的_成__本__和_实__际__可__能__性__。
【思考·讨论】 某恒温恒容密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(s), 混合气体的压强不再改变能否表明该反应已达到平衡状态?
必修2第二章第二节 化学反应的快慢和限度(第1课时 化学反应的快慢
= △C/△t
3.单位： mol/(L· s) 或 mol/(L· min) 或 mol· L-1 · s-1
4. 有关化学反应速率的计算
（据公式计算）
例、反应N2＋3H2＝2NH3在2L的密闭容器中 发生反应，5min内NH3的质量增加了1.7g 求ν(NH3)、 ν(N2)、 ν(H2)。 思考：各物质的速率之比与方程 式计量数之比有何关系？
（2）温度对反应速率的影响
实验2：铁与不同温度的盐酸反应快慢比较 实验内容：取两块大小相等的铁丝分放 在两支试管中，再向两支试管中分别加 入3ml0.5mol/L的盐酸，给一支试管加热， 观察铁丝上产生气泡的快慢
结论：
当其他条件不变时
升高温度 降低温度 反应速率 增大 反应速率 减小
注意：
①温度每升高10℃，反应速率 通常增大到原来的2~4倍。 ②无论吸热反应、放热反应， 升温都能加快反应速率。
5、影响化学反应速率的因素
内因：物质本身的性质
外因：浓度、压强、温度、 催化剂、反应物颗粒 大小、溶剂的性质、 光、磁场等。
（1）浓度对反应速率的影响 实验1：铁与不同浓度的盐酸反应快慢 比较 实验内容：取两支试管，分别加入 3ml0.5mol/L和3ml3mol/L的盐酸。取 两块表面积相同的铁丝分别放入两支试 管中，观察铁片上产生气泡的快慢。
其中正确的是（ B ） A、 ① ③ B、①④ C、②③
D、③④
2、在四个不同容器中，不同条件下进行合
成氨反应。根据在相同时间内测定的结果
判断生成氨的速率最快的是( A )
A、v(N2)=0.1 mol·L-1·s-1 B、v(H2)=0.1 mol·L-1·min-1 C、v(NH3)=0.15 mol·L-1·min-1 D、v(H2)=0.3 mol·L-1·min-1
高中化学反应限度
2，平衡状态的特征 2SO2说反应停止了，只是 正逆抵消，我们观察不到物质变化而已
等 反应式中，对于任何一种物质，v正等于v逆
定 平衡后，所有物质的质量，质量分数；物质的量，物质 的量分数，浓度等不再变化，为定值。
变 平衡是暂时的，可以被打破，被改变，后建立新的平衡。
. V逆（SO2）
SO2浓度不再变化，又会导致速率不再 变化，所以正逆速率继续保持相等，
0
50min
时间t 正逆速率保持相等又导致浓度不再变化
起始
催化剂
2SO2+O2 △ 2SO3
10 5
0
△
9 4.5
9
50min 1 0.5
9
思考④：从三段法来看，为什么我们总感觉这个反应只是在向右进 行，并没有向左进行呢？
2NH3（g）
a，各物质的含量（质量分数、物质的量分数、体积分数）
及各物质的浓度、质量、物质的量均不再变化。
b，颜色不再变化也可证明平衡 例如：2NO2 C，绝热熔器中，温度不再变化也可证明平衡
N2O4
气体总物质的量n总 气压P
气体体积V
气体密度ρ 气体平均摩尔质量M 这些要具体分析
恒温恒容
n总不变时 V 不变时 P 不变时 ρ 不变时 M 不变时
平衡状态的是（ C ）
A.3v正(N2)=v正(H2) C.2v正(H2)=3v逆(NH3)
B.v正(N2)=v逆(NH3) D.v正(N2)=3v逆(H2)
例4：反应mA(g)+nB (g)
pC(g) ，达到平衡的标志为：
①、A的消耗速率与A的生成速率—相—等———
②、A的消耗速率与C的消耗 速率之比等于 m ：p 。
_新教材高中化学第2章化学反应的方向限度与速率第2节化学反应的限度第2课时反应条件对化学平衡的影响
Ni(s)+4CO(g)
Ni(CO)4(g)
ΔH<0,但Ni粉中的杂质不与CO(g)发
生反应,玻璃管内左右两端的温度分别稳定在350 K和470 K,经过足够长的
时间后,右端的主要物质是(
A.纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)
B.纯Ni(s)和CO(g)
C.不纯Ni(s)CO(g)
D.不纯Ni(s)和Ni(CO)4(g)
)
答案B
解析温度升高,平衡左移,生成Ni和CO,由于右端温度稳定在470 K,所以右
端主要物质是纯Ni(s)和CO(g)。
探究二
浓度对化学平衡影响的实验探究
问题探究
在19世纪后期,人们发现炼铁高炉所排出的高炉气中含有相
当数量的一氧化碳。有的工程师认为,这是由于一氧化碳和
铁矿石的接触时间不够长造成的,于是英国耗费了大量资金
(3)对于C(s)+CO2(g)
2CO(g) ΔH>0,其他条件不变时,升高温度,反应
速率v(CO2)和CO2的平衡转化率均增大。( √ )
(4)化学平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大。( √ )
(5)向平衡体系FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3+3KCl中加入适量KCl固体,平
衡逆向移动,溶液的颜色变浅。( × )
能减少一氧化碳的含量。
归纳拓展
1.浓度对化学平衡影响的定量解释
在一定条件下,反应aA+bB
cC+dD达到平衡状态,温度一定,平衡常数K
会责任的学科核心素养。
基础落实•必备知识全过关
知识铺垫
平衡常数可作为讨论平衡问题的总线索。依据平衡常数分析平衡移动,建
化学反应的限度
2.51化学反应的限度【学习目标】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。
【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。
要点诠释：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，SO 2与O2的反应是可逆反（3）可逆反应的特点：①由正反应和逆反应2个反应组成，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。
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)要点诠释：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。
化学反应的限度知识点总结
化学反应的限度知识点总结化学反应限度就是研究可逆反应在一定条件下所能达到的最大程度，也即化学反应动态平衡。
二、化学反应的限度说明(1)绝大多数反应都有一定的可逆性。
一个反应是可逆反应的必需条件：在同一反应条件下进行。
(2)可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物与生成物的浓度不再发生变化，单位时间内生成的该物质的量与消耗的该物质的量相等，反应达到化学平衡状态。
(3)化学平衡是一种动态平衡。
在化学平衡状态下化学反应仍进行，但是反应混合物的组成保持一致，当反应条件改变时，原化学平衡状态被破坏，一段时间后会达到新的平衡。
1、化学平衡常数(1)对达到平衡的可逆反应，生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度的系数次方的乘积之比为一常数，该常数称为化学平衡常数，用符号K表示。
(2)平衡常数K的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)，平衡常数越大，说明反应可以进行得越完全。
(3)平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。
对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数。
(4)借助平衡常数，可以判断反应是否到平衡状态：当反应的浓度商Qc与平衡常数Kc相等时，说明反应达到平衡状态。
2、反应的平衡转化率(1)平衡转化率是用转化的反应物的浓度与该反应物初始浓度的比值来表示。
如反应物A的平衡转化率的表达式为：(2)平衡正向移动不一定使反应物的平衡转化率提高。
提高一种反应物的浓度，可使另一反应物的平衡转化率提高。
(3)平衡常数与反应物的平衡转化率之间可以相互计算。
3、反应条件对化学平衡的影响(1)温度的影响升高温度使化学平衡向吸热方向移动;降低温度使化学平衡向放热方向移动。
温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数实现的。
(2)浓度的影响增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动;增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。
温度一定时，改变浓度能引起平衡移动，但平衡常数不变。
化学反应的限度
化学反应的限度化学反应的限度指的是反应的程度、速度、方向和化学平衡的稳定性等方面的限制。
化学反应是物质变化的过程，包括物质的结构和性质的变化，由化学键的形成和断裂所引起。
在化学反应中，反应物转化为产物的过程受到许多因素的影响，如温度、压力、浓度、催化剂等，这些因素可以改变反应的速度和方向，导致化学反应的限度。
一、速率限度化学反应的速率是指物质转化的速度，它受到反应物浓度、温度、催化剂等影响。
在一定温度下，反应速率随着反应物浓度的增加而增加，但当反应物浓度达到一定程度时，反应速率不再变化，这时反应达到了快速反应状态。
当反应物浓度达到梯度时，速率将不再改变，反应已达到平衡状态，称之为化学平衡。
在化学平衡状态下，反应物和产物的浓度比值称为平衡常数，它代表反应方向的倾向性。
化学平衡是化学反应的稳定状态，反应在此状态下无法再发生过程性变化。
二、平衡常数限度平衡常数是反应物转化为产物的比值，它与反应物及其浓度相关。
平衡常数是一定的，反应物浓度不同，产物比值不同，但平衡常数不变。
如果想要改变平衡常数，需要改变温度或压力等因素。
三、能量限度化学反应的能量包含反应的起始能、反应中间状态的能和结束状态的能等部分。
能量在化学反应中是守恒的，反应中产物的总能量等于反应物的总能量。
化学反应的进行与守恒的能量变化有关。
若反应物处于较为稳定的能量状态，则反应所需的能量也相对较高，反应能量不容易获得。
反之，反应物处于不稳定状态，反应所需的能量较低，反应更容易进行。
四、反应机理限度化学反应的速率和方向与反应机理有关。
反应机理是指化学反应的分步过程，直接影响反应速率和方向。
反应机理是反应限度的一个重要方面，在设计催化剂、优化反应条件等方面有重要意义。
在反应机理研究中，需要了解反应的中间体、反应速率受控因素和反应路径等信息，助力于反应动力学和机理的探究、化学反应的改进以及新型化合物的研制。
五、反应条件限度化学反应需要有一定的条件才能进行，反应条件包括温度、压力、氧化还原态、催化剂等，这些条件可以改变反应速率和方向。
化学反应的限度
2NH3，其正、逆反应
（1）单位时间内，有1molN2反应掉，同时有1molN2生成
（2）单位时间内，有3molH2反应掉，同时有2molNH3反应掉
（3）单位时间内，有1molN2生成，同时有2molNH3生成
（4）单位时间内，有1molN2反应掉，同时有3molH2生成
以上均表示V(正)＝V(逆)
反应物和生成物浓度均不再改变
（7）给这个状态命名
化学平衡状态
（8）反应真的停止了吗？ 没有
处于动态平衡
2 、化学平衡
（1）定义：化学平衡状态就是指在一 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 度不再发生变化的状态
（2）概念的理解：
前提 : 一定条件下的可逆反应
实质 : ひ正=ひ逆 ≠ 0
-
浓
速
度
率
时 间
·正正反反应应
图 像
ひ正=ひ逆 ≠ 0
·逆逆反反应应
O
50
时间
2SO2+O2
2SO3
探究2：从数据与图像中你得出的该反应进行过程中浓度、速
率随时间变化的规律吗？
速
率
·正反应
ひ正=ひ逆 ≠ 0
·逆反应
O
时间
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，正反应速率减
=== 2C（g）达到平衡的标志是 A、C、
A．C的生成速率与C的分解速率相等。 B．单位时间生成n molA，同时生成3n molB。 C．A、B、C的物质的量浓度保持不变。 D． A的生成速率与C的分解速率相等
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课堂练习
化学反应限度知识点
高二化学第2节化学反应的限度鲁教版【本讲教育信息】一. 教学内容：第2节化学反应的限度二. 教学目的：1. 掌握化学平衡常数和平衡转化率的含义2. 能够利用平衡常数进行平衡转化率的换算3. 掌握条件改变对平衡移动方向的规律三. 重点、难点：平衡常数和平衡移动规律四. 知识分析（一）化学平衡常数1. 定义：对于给定化学方程式的可逆反应，温度一定，不管反应物和产物的初始浓度多大，达到平衡时，产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方乘积的比值是一个不变的常数。
2. 表达式：对于aA（g）＋bB（g）dD（g）＋eE（g），有K＝〔D〕d·〔E〕e/〔A〕a·〔B〕b3. 注意事项：（1）在平衡常数的表达式中，纯固体或纯液体（包括溶剂液体）的浓度视为常数，不在表达式上列出。
（2）化学平衡常数的表达式与方程式的书写有关，系数变为原来的n倍，平衡常数变为原来的n次方，单位也发生相应的变化。
（3）正逆反应的平衡常数互为倒数。
（4）对于给定化学反应方程式的可逆反应，平衡常数仅是温度的函数。
4. 实际应用、判断可逆反应的方向定义所选时刻反应aA（g）＋bB（g）dD（g）＋eE（g）的浓度商为：Q＝c d（D）c e（E）/c a（A）c b（B）则：Q＞K 反应逆向进行Q＝K 反应已达平衡Q＜K 反应正向进行（二）平衡转化率指定反应物A的平衡转化率表示为：a（A）＝（A的初始浓度－A的平衡浓度）/ A的初始浓度×100%＝{c0（A）－〔A〕}/ c0（A）×100%注意：①多种反应物参加反应时，提高其中一种物质的浓度，可以提高其它物质的转化率，而其自身转化率会降低。
②平衡常数和平衡转化率虽然都可以表示可逆反应进行的程度，但是平衡转化率随着反应物起始浓度的不同而变化，而平衡常数却不受起始浓度的影响。
因此平衡常数更能反映出反应的本质。
平衡常数与某反应物的平衡转化率之间是可以互相求算的。
高中化学【化学反应的限度】
第2节化学反应的限度第1课时化学平衡常数平衡转化率1．了解化学平衡常数的定义。
2．能正确书写给定反应的平衡常数表达式，并能进行相应的简单计算。
(重点)3．理解化学平衡常数的应用及意义。
(难点)化学平衡常数[基础·初探]教材整理1化学平衡常数概述1．定义在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡状态时，反应产物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，称为化学平衡常数，用K表示。
2．表达式以化学反应a A＋b B c C＋d D为例：K＝[C]c[D]d[A]a[B]b(纯固体或溶剂不出现在平衡常数的表达式中)。
3．意义平衡常数的大小反映化学反应可能进行的程度，平衡常数的数值越大，说明反应进行的程度越大。
4．影响因素(1)内因：反应物的本身性质。
(2)外因：反应体系的温度。
教材整理2 化学平衡常数的应用 1．判断反应进行的程度K＜10－510－5～105＞105反应程度 很难进行 可逆反应 进行得较完全2.判断反应是否达到平衡状态 化学反应a A ＋b Bc C ＋d D 的任意状态时，浓度商为Q ＝c c (C )c d (D )c a (A )c b (B )。
(1)若Q ＞K ，说明反应向逆反应方向进行； (2)若Q ＝K ，说明反应达到平衡状态； (3)若Q ＜K ，说明反应向正反应方向进行。
[探究·升华][思考探究]反应1：可逆反应N 2＋3H 22NH 3是工业上合成氨的重要反应。
该反应正向为放热反应。
反应过程中，反应物和生成物均为气态。
反应2：H 2(g)＋I 2(g) 2HI(g)。
该反应是前后分子数不发生改变的反应。
问题思考：(1)对于反应1，若保持其他条件不变，分别增大压强、增大N 2的浓度，平衡向右移动，平衡常数K 如何变化？【提示】 平衡常数K 不变，因为化学平衡常数只受温度的影响。
(2)反应2的平衡常数是K ，则反应2HI(g) H 2(g)＋I 2(g)的平衡常数是多少？反应12H 2(g)＋12I 2(g)HI(g)的平衡常数是多少？【提示】 反应2的平衡常数K ＝c 2(HI )c (H 2)·c (I 2)，2HI(g) H 2(g)＋I 2(g)的平衡常数K ′＝c (H 2)·c (I 2)c 2(HI )＝1K ；12H 2(g)＋12I 2(g) HI(g)的平衡常数K ″＝c (HI )c 12(H 2)·c 12(I 2)＝K 12。
化学反应的限度
思考与交流
建筑物的定向爆破
３．实例：如何提高煤的燃烧效率？
（１）煤的状态与煤的燃烧速率有何关系？与煤的充分燃
烧有何关系？
（２）空气用量对煤的充分燃烧有什么影响？原因是什
么？
（３）应选择什么样的炉（灶）膛材料？理由是什么？
（４）如何充分利用煤燃烧后的废气中热量？
（５）燃料不充分燃烧有何危害？ （６）燃料充分燃烧的条件是什么？
思维拓展 2．可逆反应达到平衡时各物质浓度都相同吗？
提示
不一定。达到平衡时各物质的浓度保持不变，
但不一定相等
２．化学反应的限度 ①定义
化学平衡状态
②化学平衡状态的特征：
逆 等
化学平衡研究的对象是可逆反应．
达到平衡状态时，正逆反应速率相等．
平衡时，平衡体系中各组分浓度保持不变． 化学平衡状态是一个动态平衡，达到平衡 时，反应仍在进行． 当外界条件发生改变时，则原平衡被破坏， 在新的条件下会建立新的平衡．
定
动 变
3．化学平衡状态：
平衡特征： 逆：可逆反应 υ（正）=υ（逆）≠0 等： 动：动态平衡 定：反应物和生成物浓度保持不变 变：条件改变，平衡即发生移动
温馨提示：“等” 和“定”是判断化 学反应是否处于平 衡状态的关键！
3、化学平衡状态的标志
（1）v正=v逆
（2）各组分的浓度不变
注意:①浓度相等,不一定平衡. ②浓度符合系数之比不一定平衡. 各浓度 不再改变 2.反应物和生成物中各物质的量保持一定
二．化学反应的限度
２．化学反应的限度
①定义
V V正
化学平衡状态
当一个可逆反应进行到正向反应速 率与逆向反应速率相等时，反应物 与生成物的浓度不再改变，达到了 表面上静止的一种平衡状态，这就 是反应达到了限度，也称之为“化 学平衡状态”．
化学反应的限度及条件控制(第二课时)
第二课时 化学反应的限度及条件控制
学习目标
1.能够结合实例体会可逆反应存在限度，能从化学反应限度的角度解释化工 生产中简单的化学现象。 2.结合正、逆反应速率的变化理解可逆反应形成化学平衡状态的原因，能够 总结归纳出化学平衡状态的特征。 3.能够结合合成氨的反应分析怎样从限度和快慢两个方面调控化学反应，体 会化学反应条件控制的重要性，初步建立数据分析和处理的能力。
高炉炼铁原理： C+O2 点燃 CO2
C+CO2 高温 2CO
高温
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
1、为什么高炉尾气中总是有CO？
2、为什么高炉尾气中CO的比例（含量）是不变的？
由于炼铁高炉存在： C+CO2
2CO Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
这两个可逆反应，所以高炉尾气中总是有CO,且在一定条件下，反
2.化学平衡状态 (1)化学平衡状态
平衡状态
在可逆反应中，当 v正 = v逆 时， c反 和 c生
不再改变的状态；在化学上称之为 化学平衡
状态，简称化学平衡。 反应没有停止，即： v正 = v逆 ≠ 0
动态 平衡
t0
化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大程度，
即该反应进行的限度。此时，反应物也达到了最大转化率。
作用 提高转化率
炉（灶）膛材料及形状 烟道废气中热量的利用
选择保温性能好的材料 用余热加热水、用于发电
提高热量利用率
节约能源，提高能源利用率，降低污染程度。
经典例题
【例7】下列措施可以提高燃料燃烧效率的是_③__④___⑤__⑥_（填序号）。
第2节 化学反应的限度 第1课时 化学平衡常数 平衡转化率-2024-2025学年高中化学选择性必修
第2节化学反应的限度第1课时化学平衡常数平衡转化率【课程标准要求】1.知道化学平衡常数的含义，会书写化学平衡常数表达式。
2.会利用化学平衡常数进行反应程度的判断。
3.知道平衡转化率的含义，能进行平衡常数、平衡浓度、平衡转化率的计算。
一、化学平衡常数1.表达式(1)对于化学反应：a A(g)＋b B(g)c C(g)＋d D(g)，K＝c c平（C）·c d平（D）c a平（A）·c b平（B），温度一定时，K为常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数。
(2)对于有纯固体或纯液体参与的反应，纯固体或纯液体不列入平衡常数的表达式中。
2.意义K值越大，反应进行的程度越大，反应物转化率越大。
一般K＞105时，认为该反应可以进行的较完全。
3.影响因素K只受温度影响，与反应物和反应产物的浓度无关。
【微自测】1.下列描述中，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度(×)(2)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定增大(×)(3)K值越大，表明可逆反应正向进行的程度越大(√)(4)化学方程式中的固态或溶剂不能代入平衡常数表达式(√)二、平衡转化率1.表达式对于化学反应a A＋b B c C＋d D，反应物A的平衡转化率可以表示为α(A)＝初始时A的物质的量－平衡时A的物质的量初始时A的物质的量×100%2.规律(1)同一反应的不同反应物，其转化率可能不同；当按照反应系数之比投入反应物时，反应物转化率相同。
(2)多种反应物参加反应时，提高一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，而该反应物本身的转化率会降低。
【微自测】2.下列描述中，正确的画“√”，错误的画“×”。
(1)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度(√)(2)平衡常数大的化学反应其转化率也一定大(×)(3)化学平衡常数和转化率都是只受温度的影响(×)(4)一定温度下的可逆反应，某反应物的平衡转化率与该反应的初始浓度有关(√)一、化学平衡常数的书写和应用已知：下列三个化学方程式①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1②12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)K2③NH3(g)12N2(g)＋32H2(g)K31.写出平衡常数K1和K2的表达式，并分析K1和K2有什么关系？提示：K1＝c2平（NH3）c平（N2）·c3平（H2），K2＝c 平（NH 3）c 12平（N 2）·c 32平（H 2），二者的关系：K 1＝K 22。
第二节 化学反应的速率与限度
1|控制变量法与外界条件对化学反应速率影响的探究
化学反应速率往往会受到多种因素的影响,而这种受多种因素影响的问题又比较 复杂。科学家为简化对这类问题的研究,每次只改变其中的一个因素,而控制其余 几个因素不变,研究被改变的因素对事物发展的影响。这样,就将多因素问题拆解 为多个单因素问题分别开展研究,化繁为简,再进行综合分析,最后得出结论,这种方 法称为控制变量法。在对影响化学反应速率因素的研究中,我们在其他条件不变 的情况下,分别改变其中一个因素进行实验,即可分别得出浓度、温度、催化剂、 反应物的表面积等条件影响化学反应速率的结论。 模型建构法(或科学模型法)则是分析与解决类似复杂系统、复杂问题的另一种研 究工具。通过建立合适的模型往往能有效突破思维瓶颈,理清看似复杂的条件、
高中化学 必修第二册 人教 版
第二节 化学反应的速率与限度
1.知道化学反应平均速率的表示方法,通过实验探究影响化学反应速率的因素。 2.学习运用控制变量法研究化学反应,了解控制反应条件在生产和科学研究中的作 用。 3.了解可逆反应的特征及含义,理解可逆反应在一定条件下能达到化学平衡的原 因。 4.从化学反应的限度和反应速率两个方面认识化学反应的特征,了解化学反应可以 进行调控,理解对化学反应进行调控的重要性。
(2)对于有气体参加的反应,压强对化学反应速率的影响可通过下列模型进行简化
浓度对反应速率影响的理解 (1)固体或纯液体的浓度视为常数,所以增加其用量时,化学反应速率不变。 (2)增大固体的表面积或将固体溶于一定溶剂,能增大化学反应速率。
压强对反应速率影响的理解 压强对反应速率的影响,是通过改变气体反应物或生成物的浓度来实现的,故一般 意义上的增大压强是指压缩参与反应气体的体积,减小压强则是指扩大参与反应 气体的体积。 (1)对无气体参加的化学反应,改变压强时,化学反应速率基本不变。 如MgO+2HCl MgCl2+H2O,其比值一定等于化学方程式中相应 的化学计量数之比。 如对于反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=②
化学反应的限度
化学反应的限度
化学反应的限度是指一定条件下反应最终所达到的平衡状态。
当某些环境因素发生变化时，反应进行速率是会变化的，但总体上反应的结果不会改变。
具体来说，反应的限度就是反应的终止点，也就是反应物之间的相对浓度不再发生变化，这样反应就可以达到平衡状态。
在化学反应中，反应物和生成物之间的相对浓度是控制反应过程的重要因素。
如果反应物的浓度大于生成物的浓度，那么反应就会向右边方向发展，反应物的浓度会逐渐减少，而生成物的浓度会逐渐增加，直到反应物的浓度等于生成物的浓度，就到达了化学反应的限度。
另外，化学反应的反应速率受到温度、压强等因素的影响，因此当环境因素发生变化时，反应速率也会发生变化，但这些变化都不会影响反应的结果。
只有当原料浓度或者反应条件发生变化时，反应物和生成物之间的相对浓度才会发生变化，从而影响反应的结果。
此外，还有一种情况，即电离平衡反应，其中反应物和生成物的浓度改变会影响反应的结果。
这种反应的特点是有一组反应物和生成物之间的相互作用，从而使其变得更加稳定。
电离平衡反应只有在反应物和生成物的浓度发生变化时，才会影响反应的结果。
总之，化学反应的限度是指一定条件下反应最终所达到的平衡状态，普通的化学反应受到反应物和生成物的浓度影响，而电离平衡反应则受到反应物和生成物之间的相互作用影响。
只有当反应物和生成物的浓度发生变化时，才会影响化学反应的结果，而当环境因素发生变化时，只会影响反应的速率，而不会影响反应的结果。
化学反应的速率与限度
4、特点——逆、等、动、定、变
（1、1研）究对象逆：可：逆反研应 究对象是可逆反应
1、方法一：比较大小时，要先转化为同一物质的化学反应速率，再进行比较
N +3H 2NH 催化剂
2
2 高温高压
3
起始 2mol 8mol
0mol
反应 2/3mol 8 × 25%=2mol 4/3mol
平衡 4/3mol 6mol
4/3mol
4 N2的体积分数4+6 3+4100%15%
33
产生气泡的速率较慢 产生气泡的速率较快
在两支大小相同的试管中均加入质量相等、表面积相等的大理石碎块，分别加 入5ml，0.1mol/L的盐酸和5ml,1mol/L的盐酸，观察现象并进行对比。
①恒温恒容时： I、充入反应物气体→浓度增大→速率增大
II、充入“惰性气体”→总的压强增大，但各气体分压 不变，即浓度不变→速率不变
②恒温恒压时： 充入惰性气体→体积增大→浓度减小→速率减慢
注：压强的改变实际上是体积的改变引起浓度的改变， 从而对化学反应速率产生影响，如果压强的改变不能 引起浓度变化，则不会对速率产生影响
根据物质的量（或浓度）—时间图像，找出起始投料的各物质的物质的量，如果其物质的物质的量从零开始增加，说明反应起始未加
该物质，该物质是生成物；
①混合气体的总物质的量
4、特点——逆、等、动、定、变
5、几个常用量的计算公式：
（1）转化率的计算：A的 转 化 率 A已 A初 转 始 化 的 的 量 量 100%
人教版高中化学必修二：化学反应的限度 化学反应条件的控制 讲义及习题
者恒相等，故不能判断可逆反应达到平衡状态；B 项叙述前者表示正反应速率，后
者表示逆反应速率，当二者相等时，可逆反应达到平衡状态；该反应为气体体积
增大的反应，在反应过程中体系压强增大，当压强不再改变时，则达到平衡状态。
答案 A
4．已知可逆反应：C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)。 (1)若反应在一容积可变的密闭容器中进行，在其他条件不变的情况下，下列条件
论达到平衡与否，物质的反应速率之比等于化学方程式中物质的化学计量数之比；
④有色气体的颜色不变能够说明达到了化学平衡；因容器体积固定，密度是一个
常数，所以⑤不能说明；该反应是一个反应前后气体体积不等的反应，容器的体
积又固定，所以⑥⑦均能说明达到平衡。
答案 A
【学以致用 2】 一定温度下，在某恒容的密闭容器中，建立化学平衡：C(s)＋H2O(g)
①容器内气体的平均相对分子质量不随时间而变化
②v 正(H2O)＝v 逆(H2) ③容器内气体的密度不随时间而变化 ④容器内气体总质量
不随时间而变化 ⑤消耗 n mol H2 的同时消耗 n mol CO
A．①②③
B．①②③④
C．②
D．①④⑤
解析 (1)A 项，增加 CO 的物质的量，由于体积不变，会使 c(CO)增大，则速率加
度不变静―等标―价志→ 态标志
反应 ②混合气体的平均相对分子质量不随
时间变化适用于反应前后气体分子 数不等且无固、液物质参与或生成的
反应 ③混合气体的密度适用于恒温恒压 体系
特别提醒 在分析和解答时要注意审题，看清楚题目中给出的反应条件是恒温 恒容还是恒温恒压，化学方程式中气体的前后化学计量数是否相等，是否有非气
时，反应从开始至达到平衡，压强一直保持不变，故压强不变不能说明反应是否
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2. Cl2+H2O
HCl+HClO达平衡后:
A、加入少量氢氧化钠平衡如何移动？ B、加入少量HCl平衡如何移动？
3.化学反应：2A+ B 2C，达到化学平 衡后，升高温度时，C 的量增加，此反应 （ c ) A.是放热反应 B.没有显著的热量变化 C.是吸热反应 D.原化学平衡没有发生移动
破坏，向正向移动直至建立新的平衡状态
结论: (在其它条件不变的情况下)
(对于反应前后气体体积改变的反应) A：增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的 方向移动。 B：减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的 方向移动。 (对于反应前后气体体积不变的反应△vg=0) C: 改变压强，化学平衡不移动。 说明：只涉及固体或液体的 反应，忽略压强改变的影响
333
0.601
673 2.0 873 100
2NH3(g)
△H= + 92.2kJ· -1 mol
在其它条件不变的情况下, 升高温度,逆反应 （吸热）方向平衡常数Kc增大，说明平衡逆向 移动；降低温度，正反应（放热）方向平衡常 数Kc增大，说明平衡正向移动 温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数实现的。
移动 方向 正向
N2(g)+3H2(g) △H<0
2HI(g)
L-1 2NH3(g) [N2] =20mol· -1
[H2] =40mol· L [NH3] =10mol· -1 L
降温
H2(g)+I2(g)
△H>0
[HI] =1.20mol· -1 L [H2] =0.20mol· -1 L 升温 [I2] =0.20mol· -1 L
反应 ① ②
增大压强
不移动
减小压强
不移动
向逆反应方向移动 向正反应方向移动
1、已知NO2能形成二聚分子 2NO2 N2O4（放热） 现在要测定NO2的相对分子质量，应采用的适 宜条件为（ A ）
A、高温低压
C、低温低压
B、低温高压
D、高温高压
练习:
1．某一化学反应，反应物和生成物都是气体，改变下列 条件一定能使化学平衡向正反应方向移动的是 ( A ) A．增大反应物浓度 B．减小反应容器的体积 C．增大生成物浓度 D．升高反应温度 2．已知化学反应2A(?)+B(g) 2C(?)达到平衡，当增 大压强时，平衡向逆反应方向移动，则 ( D ) A．A是气体，C是固体 C．A、C均为固体 B．A、C均为气体 D．A是固体，C是气体
将充有NO2的烧 瓶放入热水中
降温反应向正方向进行，升温反应向逆方向进行？
可逆反应
原平衡状态
改变 条件
新平衡状态 [N2]= 19.5 mol· -1 L [H2] =38.5 mol· -1 L [NH3] =11 mol· -1 L [HI] =0.80mol· -1 L [H2] =0.40mol· -1 L [I2] =0.40mol· -1 L
第二节 化学反应的限度
三、反应条件对化学平衡的影响
一定条件下 某化学平衡 V正=V逆 各组分浓度 保持不变
条件改变 化学平衡破坏 V正≠V逆 各组分浓度 随时间改变
新条件下， 新的化学平衡 V正′=V逆′ 各组分浓度保 持新的不变
由于温度、压强、浓度的变化而使可逆反应由一个平 衡状态变为另一个平衡状态的过程，称为化学平衡移 动 •研究对象： 已建立平衡状态的体系 1.反应混合物中各组分的浓度发生改变 •平衡移动的标志： 2. V正≠ V逆 •平衡移动的方向：正向（或向右）移动 逆向（或向左）移动
正向
在其它条件不变的情况下， 升高温度,平衡向吸热反应方向移动。 降低温度,平衡向放热反应方向移动。
2NO2(g)
△H= － 57.2kJ· -1 mol
N2O4(g) N2(g) + 3H2(g)
T/K K/ (mol· -1)-1 L T/K K/ (mol· -1)2 L
298 6.8 473 0.0015
2NH3(气)
30 35.5 60 53.6 100 69.4
分析：
条件改变
平衡移动方向
向气体体积缩小的方向移动 向气体体积增大的方向移动
压强增大 压强减小
现象:
减压时红棕色变深
增压时红棕色变浅
原因分析： 温度一定时，Kp是一个定值。对于△vg≠0的反应平
衡体系，当增大各组分的分压时，Qp<Kp，平衡被
平衡向正方 向移动
2
平衡向正方 向移动
结论： 在其它条件不变的情况下， 增大反应物浓度或减小生成物浓度时,平衡向正向 （或向右）移动。 减小反应物浓度或增大生成物浓度时,平衡向逆向 （或向左）移动。
说明： 纯固体、纯液体的浓度是常数，改变纯固体、纯 液体的浓度对化学平衡无影响。
实际意义：增大成本较低的反应物的浓 度，提高成本较高的原料的转化率；或 移走反应产物，使平衡不断向右移动。
思考
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H = _ 197.8kJ· -1 mol
是硫酸制造工业的基本反 应。在生产中通常采用通 入过量的空气的方法。为什么？
提高O2在原料气中的比例，使SO2的平衡 转化率提高，从而降低生产成本。
练一练
1.已知在K2Cr2O7的溶液中存在如下平衡： Cr2O72- + H2O 2CrO42- +2H+ （橙色） （黄色）
小结
温度
温度对化学平衡的影响是 通过改变平衡常数来实现的
升高温度，平衡向吸热方向移动 降低温度，平衡向放热方向移动
原平衡状态
平衡移动
新平衡状态
改变浓度，若Q < K，平衡正向移动 改变浓度，若Q > K，平衡逆向移动
浓度
借助Q与K的相对大小进行判断
3、压强对化学平衡的影响 [观察.思考]
三支针筒中均抽入10mlNO2气体，将针筒前端闭。 原理：N2O4 2NO2 （1）将第二支针筒活塞迅速推至5ml处（现象如下图中
在一定条件下,反应CO + NO2 CO2 + NO达到平衡后，降低温度，混合 气体的颜色变浅。下列判断正确的是( ) B A. 正反应为吸热反应 B. 正反应为放热反应 C. CO的平衡转化率降低 D. 各物质的浓度不变
练习
1.关节炎病因是在关节滑液中形成尿酸钠晶体， 尤其在寒冷季节易诱发关节疼痛。其化学机理为： ①HUr + H2O Ur -+ H3O+ 尿酸 尿酸根离子 ②Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s) 下列对反应②叙述中正确的是( BD ) A. 正反应的△H>0 B. 正反应的△H<0 C. 升高温度，平衡正向移动 D. 降低温度，平衡正向移动
a b c 所示） （2）将第三支针筒活塞迅速拉至20ml处。（现象如下图中 A1 b1 c1 所示）
请观察针筒中气体颜色变化，并尝试用化学平衡移动的观点进行解释。
a
b
c
a1
b1
c1
再如： 4500C时N2与H2反应合成NH3的数据
N2(气) + 3H2 (气)
压强(Mpa) ωNH3 (%) 1 2.0 5 9.2 10 16.4
2、浓度对化学平衡的影响：
活动· 探究
Fe3+ +nSCN 编号 实验内容
[Fe(SCN)n]3-n
实验现象 实验结论
1
先加5滴0.03mol· -1KSCN溶 L 液，再取2滴0.01 mol· -1 FeCl3 L 溶液呈血红色 溶液与之混合，观察颜色变化； 加入FeCl 溶液 3 然后再加2滴1mol· -1 FeCl3溶液， L 后颜色加深 观察颜色变化。 先加5滴0.03mol· -1KSCN溶 L 溶液呈血红色 液，再取2滴0.01 mol· -1 FeCl3 L 溶液与之混合，观察颜色变化； 加入KSCN溶液 然后再加2滴1mol· -1 KSCN溶 L 后颜色加深 液，观察颜色变化。
练习
2.在一定条件下，反应H2(g)+Br2(g) 2HBr(g) 的 △H<0，达到化学平衡状态且其它条件不变时： (1)如果升高温度,平衡混合物的颜色 变深 ； (2)如果在体积固定的容器中加入一定量的氢气，化 学平衡 正向 移动，Br2(g)的平衡转化率 变大 (变大、 变小或不变)。
3.铬酸钾(K2CrO4)与重铬酸钾(K2Cr2O7)有如下转化: 2CrO42-+ 2H+ Cr2O72- + H2O 黄色 橙红色 已知重铬酸钾的稀溶液呈橙红色。 (1)向重铬酸钾的稀溶液中加入NaOH，溶液呈 黄 色； (2)向 (1)的溶液中再加入过量的H2SO4，溶液呈 橙红 色 (3)向重铬酸钾的稀溶液中加入Ba(NO3)2溶液(BaCrO4为 黄色沉淀),则平衡向 左 移动(填“左”或“右”)。
活动· 探究
O2(g) 红棕色
1、温度对化学平衡的影响：
N2O4(g) 无色
△H=－57.2kJ· -1 mol
热 水
实验记录
冷 水
实验结论 (平衡移动 方向)
序 号 1 2
实验内容 将充有NO2的烧 瓶放入冷水中
温度变化
混合气体颜色 c(NO2)
降温 升温
颜色变浅 颜色变深
减小 增大
正向 逆向
早在1888年，法国科学家勒夏 特列就发现了这其中的规律， 并总结出著名的勒夏特列原理， 也叫化学平衡移动原理：改
变影响化学平衡的一个因 素，平衡将向能够减弱这 种改变的方向移动。
分析下列两个可逆反应达到平衡后，当改变压强平衡
是否移动？怎样移动？
①H2 + I2(g) 2HI ②CO2 + C(s) 2CO