第三节 化学反应的速率和限度

2．一个确定的化学平衡状态，化学反应速率的特征是 v(正) ＝v(逆)>0；反应混合物的特征，是任意一种物质在混合物中所占 的质量分数或物质的量分数保持不变。这两个特征是相互关联、 相互影响的。有了这两个特征，可逆反应也就进行到了最大限 度。
3．化学平衡状态是可逆反应进行到最大限度的结果，可逆 反应有达到化学平衡状态的可能，但可逆反应在未进行到最大 限度之前还不是化学平衡状态。一经建立起化学平衡状态，就 不会因时间的变化而变化。
①c(H2)＝c(I2)＝c(HI)
2HI(g)已经达到平衡状态的标志是
②c(H2) c(I2) c(HI)＝1 1 2
③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变 ④单位时间内生成 n mol H2 的同时生成 2n mol HI ⑤单位时间内生成 n mol H2 的同时生成 n mol I2 ⑥反应速率 v(H2)＝v(I2)＝12v(HI)
5．由于不同的可逆反应具有不同的性质，化学平衡状态的 建立还必须具有一定的外部条件(温度、浓度、压强等)，所以， 同一个可逆反应在不同条件下建立起的化学平衡状态可能不 同；不同的可逆反应建立起的化学平衡状态也不一定不同。
6．对于一个既定的可逆反应，如果其他条件一定，不论采 取何种途径，即反应是由反应物开始或由生成物开始，是一次 投料或是分步投料，最后都能建立起化学平衡状态。
催化剂 1.已知 2SO2＋O2 △ 2SO3，则在催化剂、 加热条件下，将 2 mol SO2 和 1 mol O2 充入密闭容器中进行反应 最终能否生成 2 mol SO3?
提示：不能。可逆反应中，正反应和逆反应同时进行，均不 能进行到底。即在可逆反应体系中，反应物和生成物共存，所以 2 mol SO2 和 1 mol O2 不可能完全转化为 SO3，最终生成的 SO3 的物质的量肯定小于 2 mol。
(2)控制化学反应条件的基本措施 ①通过改变反应物的温度、浓度、气体压强(或浓度)、固体 表面积以及催化剂的使用等，改变化学反应的速率； ②通过改变可逆反应体系的温度、溶液浓度、气体压强(或 浓度)等，改变可逆反应进行的限度。 注意：a.对于客观上不能发生的化学反应，无法改变其反应 速率；对于不可逆反应，无法改变其反应进行的限度。 b．采用控制化学反应条件的措施时，要和物质与技术条件、 经济与社会效益相结合，既要力所能及，又要物有所值，不能 单纯为改变化学反应的速率和限度而采取措施。
(3)燃煤炉灶(膛)材料的选择 煤燃烧放出热量能产生高温，因此，炉灶(膛)材料应具有一 定的耐高温性；煤燃烧需要一定的温度，煤燃烧放出的热量要 输送到使用目的地，因此，炉灶(膛)材料应具有一定的低传热性。 常用黏土或黏土的制成品做燃煤炉灶(膛)的材料。 (4)充分利用燃煤废气中的热量的主要措施 燃煤产生的废气温度高、热能容量大。燃煤废气可以用于： ①通过热水锅炉制造热水； ②通过管道输送到室内供暖； ③利用热交换器或其他传热装置将热能应用于某些工业生 产。
2．化学反应进行一定时间后，各组分的浓度相等或正好等 于化学计量数之比时，化学反应是否达到平衡？
提示：不一定。化学反应达到平衡时，各组分的浓度保持不 变，不一定浓度相等，也不一定等于化学计量数之比。
探究点二 可逆反应达到化学平衡状态的标志
1．等——正反应和逆反应的速率相等 正反应速率和逆反应速率相等是概念性的，也可以理解为 某一组分的生成速率和消耗速率相等，这是化学平衡的本质标 志。 以可逆反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)为例，下列情况也 能说明正反应和逆反应速率相等。
(4)对于吸热反应或放热反应，绝热体系的温度不变，说明 反应处于平衡状态。
3．在实践中，我们还可以根据下表中所列的有关项目对化 学反应是否达到平衡状态进行判断：
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[例 2] H2(g)＋I2(g) ③__④__⑦__⑨__(填序号)。
2．控制化学反应条件的讨论 案例分析——煤的燃烧 (1)煤的状态与燃烧速率、燃烧程度之间的关系 一定质量的固态煤，颗粒越小，总表面积越大；颗粒越大， 总表面积越小。在化学反应中，其他条件相同，一定质量的固 体反应物，总表面积越大，化学反应速率越快；总表面积越小， 化学反应速率越慢。因此，其他条件相同，一定质量的煤，颗 粒越小，燃烧越快；颗粒越大，燃烧越慢。同理，其他条件相 同，液化煤比固态煤燃烧快，气化煤比液化煤燃烧快。
质量或浓度 保持不变， 正逆反应速率
相
等，且不为零，因此，体系的反应并 没有停止 。
探究点一
对化学平衡状态的理解
1．只有可逆反应才有可能存在化学平衡状态，不可逆反应 无论怎样也不可能存在化学平衡状态，即化学平衡问题的化学反 应对象是可逆反应，在解决有关化学平衡的问题时，首先看清化 学反应是否为可逆反应。
2．定——反应混合物中各组分的浓度保持不变 由于正反应速率和逆反应速率相等，即每一种物质的生成 速率和消耗速率相等，故反应混合物中各组分的浓度均保持不 变。反应混合物中各组分的浓度保持不变是化学平衡的特征标 志。 (1)对于一般的可逆反应来说，还可理解为：a.各组分的物质 的量保持不变；b.反应物的转化率保持不变；c.生成物的产率保 持不变等。
表述这类过程时，约定采用“
”来代替反应中原来用的
“ === ”号，把从左向右的过程称作
右向左的过程称作
逆(向)反应
正(向)反应 。
；从
2．可逆反应 (1)定义：在同一条件下， 正向反应 和 逆向反应 能同时
进行的化学反应。
(2)表示方法：书写可逆反应的化学方程式时不用“===”而用
“ ”。
(3)特点： ①正向反应和逆向反应 同时
分浓度
不再改变
。
(2)化学平衡建立过程中化学反应速率的变化图象。
(3)概念：在一定条件下，当一个 可逆 反应进行到 正反应速率 和 逆反应速率 相等，反应物和生成物的浓
度不再改变时的状态。
(4)化学平衡状态的特征
反应物和生成物处于
同一反应体系
，
反应条件 保持不变。达到平衡状态时，体系中所有物质
的
第三节 化学反应的速率和限度
第2课时 化学反应的限度及反应条件的控制
一、可逆反应
1．可逆过程：
当温度一定时，饱和溶液中的固体溶质表面的溶解过程和
溶液中的溶质分子回到固体溶质表面的结晶过程一直在进行， 而且两种过程的速率 相等 ，于是饱和溶液的浓度和固体溶 质的质量都 保持不变 。我们把这类过程称作 可逆过程 。
②正向反应和逆向反应的条件
进行；
相同；Biblioteka ③在一定条件下，反应物 不能
全部转化为生成
物。
二、化学平衡状态——化学平衡
(1)化学平衡的建立
①反应开始时，v 正最大，v 逆为 0 。
②反应过程中：反应物浓度逐渐减少―→v 正逐渐 减小 。
生成物浓度逐渐增大―→v 逆从 0 开始逐渐 增大 。
③反应达到平衡时：v 正 ＝ v 逆，反应物和生成物各组
(1)用两种物质表示的正反应和逆反应速率之比等于化学计 量数之比，如 v(正)(N2) v(逆)(H2)＝1 3，v(正)(N2) v(逆)(NH3)
＝1 2。
(2)相同时间内，同一种物质生成的物质的量和消耗的物质 的量相等，如生成 a mol NH3 的同时又消耗 a mol NH3。
(3)一种物质变化表示发生正反应，另一种物质变化表示发 生逆反应，且在相同时间内，两种物质的物质的量变化之比等 于化学计量数之比，如生成 a mol N2 的同时又消耗 3a mol H2， 生成 2a mol NH3 的同时又生成 a mol N2。
(2)对于反应前后气态物质的总体积发生变化且均为气体的 可逆反应来说，还可引申为：a.混合气体的总物质的量保持不变； b.恒温恒压时混合气体的密度保持不变；c.混合气体的平均相对 分子质量保持不变；d.恒温恒容时混合气体的压强保持不变；e. 恒温恒压时混合气体的体积保持不变等。
(3)对于体系中有物质显示颜色的可逆反应，还包含体系的 颜色不变。
归纳总结——提高燃料燃烧效率的措施与意义 (1)提高燃料燃烧效率的措施 ①尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃 料与空气或氧气尽可能充分地接触，且空气要适当过量。 ②尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能 的利用率。 (2)提高燃料燃烧效率的意义 提高燃料燃烧效率的主要意义在于节约能源、节省资源、 减少污染等。
第三节 化学反应的速率和限度
4．化学反应的可逆性为化学平衡状态的建立奠定了内因性 的基础，化学平衡状态的建立还必须有一定的温度、物质的浓 度和气体的压强等外因性条件，否则化学平衡状态也建立不起 来，以哲学的观点审视化学平衡状态的建立，内因(可逆反应) 是基础，外因(温度、浓度、压强等)是条件，外因通过内因而起 作用。
(2)空气用量对煤燃烧充分度的影响及其原因 在化学反应中，其他条件相同时，气态反应物的压强(或浓 度)越大，化学反应速率越快；气态反应物的压强(或浓度)越小， 化学反应速率越慢。因此，其他条件相同时，增大空气的用量， 煤燃烧充分度增大；减小空气的用量，煤燃烧充分度减小。
注意：使煤充分燃烧，空气的用量要适当过量，不能太过 量。过多无用的空气挥发时要带走热能，造成能源浪费。
⑦一个 H—H 键断裂的同时有两个 H—I 键断裂 ⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化 ⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化 ⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化 ⑪条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化
[解析] ①②在非平衡状态下也能满足，不能作为判断的依 据 ； ⑤⑥⑧⑩ ⑪ 任 何 时 刻 都 满 足 ， 也 不 能 作 为 判 断 的 依 据 ； ③④⑦⑨都满足各种物质的浓度不变，能作为判断反应达到平衡 状态的标志。
探究点三 化学反应条件的控制
1．控制化学反应条件的基本思路 (1)控制化学反应条件的目的 化学反应有的快、有的慢；有的进行程度大、有的进行程 度小；有的对我们有利、有的对我们不利。控制化学反应条件， 目的就是通过改变化学反应的速率和反应进行的程度，使化学 反应向着对我们有利的方面转化。
第三节 化学反应的速率和限度