《化学反应的速率与限度》化学反应与能量PPT(第2课时)
第一部分内容：必备知识·素养奠基
一、 化学反应限度
1.可逆反应:
【想一想】
什么是可逆反应?它有什么特点?
提示:在同一条件下正反应方向和逆反应方向均能进行的化学反应叫可逆反应。特点如下:
2.化学平衡的建立:
(1)化学平衡建立的分析:
①浓度对速率的影响的角度:
在一定条件下,向反应容器中加入N2和H2发生反应:
N2+3H2 2NH3。
②利用速率—时间(v-t)图象分析:
(2)化学平衡状态的概念: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,反应物的浓度和生成物的浓度都_________,达到一种表面静止的状态。
(3)化学反应的限度:
①化学平衡状态是可逆反应达到给定条件下所能达到的_________。
②任何可逆反应在给定条件下的进行程度都有一定的限度。
③改变反应条件可以在一定程度上改变一个化学反应的限度,即改变该反应的化学平衡。
【巧判断】
(1)一个可逆反应达到的平衡状态就是该反应所能达到的最大限度。( )
提示:×。化学平衡状态是可逆反应达到给定条件下所能达到的最大程度,条件改变限度可能改变。
(2)化学反应达到平衡状态时,该反应停止了。( )
提示:×。可逆反应是动态平衡。
(3)可逆反应达到平衡状态时,各反应物、生成物的浓度相等。( )
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:
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_____和___________。
(2)实例——合成氨生产条件的选择:
【情境·思考】
生活中有很多现象都存在化学知识,如炉火越扇越旺,但蜡烛的火焰一扇就灭。
(1)同样是扇风结果为什么不同,试解释其中的原因?
提示:“炉火越扇越旺”是扇风为燃烧提供了足量的氧气促进燃烧;“蜡烛的火焰一扇就灭”是由于空气流动带走大量的热量,使温度降低,低于了蜡烛的着火点。
(2)为了提高燃料的燃烧效率,应如何调控燃烧反应的条件?
提示:①燃料与空气或氧气接触,且空气要适当过量。②尽可能使燃料充分燃烧,提高能量的转化率。③尽可能充分地利用燃料燃烧所释放出的热量,提高热能的利用率。
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化学反应的速率与限度PPT，第二部分内容：关键能力·素养形成
知识点 化学反应(限度)平衡状态的理解和判断
【重点释疑】
1.化学平衡状态的特征——“五字诀”:
2.化学平衡状态判断“三关注”“一等一不变”
(1)三关注:
①关注反应条件,是恒温恒容,恒温恒压,还是绝热恒容容器;
②关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;
③关注特殊情况,是否有固体参加或生成,或固体的分解反应。
(2)一等一不变:
【易错提醒】(1)化学平衡的实质是同种物质的正、逆反应速率相等。用不同物质的正、逆反应速率判断是否达到化学平衡状态时,要根据化学反应速率之比等于化学计量数之比,转化为同种物质的速率进行比较。
(2)利用v(正)=v(逆)>0判断平衡状态时注意:反应速率必须是一正一逆,不能都是v(正)或都是v(逆)。
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化学反应的速率与限度PPT，第三部分内容：知识关联·素养应用
【核心整合】
1.化学反应速率
2.化学平衡——反应限度
3.“三段式”法在化学反应速率计算中的应用有关化学反应速率的计算往往数据比较多,关系复杂,往往可以通过“三段式”法,使各种数据直观、条理清晰、便于分析和计算。
(1) “三段式”法的基本步骤
a.写出化学反应方程式并配平。
b.根据题意,依次列出各反应物和生成物的起始浓度(或物质的量)、浓度(或物质的量)的变化量及一段时间后的浓度(或物质的量),未知量可以设未知数表示。
c.根据起始浓度(或物质的量)与一段时间后的浓度(或物质的量)的差等于浓度(或物质的量)的变化量,变化量之比等于对应物质的化学计量数之比,列出关系式计算。
【素养迁移】
1.(2019·沈阳高一检测)下列各图所示的措施中,是为了加快其化学反应速率的是( )
【解析】选C。铁门表面喷漆是为了防止铁锈蚀,减小反应速率,A项错误。把食物放在冰箱中降温保存,是为了降低反应速率,B项错误。用扇子扇煤炉火,使其中的空气浓度增大,增大反应物的浓度,反应速率加快,C项正确。将木头电线杆头稍微烧焦些,使木头表面覆盖一层不容易反应的物质,因此可以使反应速率减慢,D项错误。
2.在一定温度下,某密闭且体积不变的容器内有可逆反应:A(g)+3B(g) 2C(g)。不能说明该反应达到化学平衡的标志是( )
A.C物质的生成速率和分解速率相等
B.A、B、C的浓度不再变化
C.单位时间内生成a mol物质A,同时生成3a mol物质B
D.A、C物质的分子数之比不变
【解析】选C。C物质的生成速率和分解速率相等,说明正、逆反应速率相等,A正确;对于可逆反应来说,判断反应是否已经达到平衡,主要看正逆反应速率是否相等,体系中各组分的浓度(或含量)是否保持不变,B项正确; C选项只说明了逆反应速率,没有说明正反应速率,C错误;随反应的进行A、C物质的分子数之比发生改变,当该比值不变时,说明达到化学平衡的标志,D正确。
3.一定条件下,将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。下列能说明反应达到平衡状态的是( )
A.体系压强保持不变
B.混合气体颜色保持不变
C.SO3和NO的体积比保持不变
D.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2
【解析】选B。反应NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)是体积不变的可逆反应,因此A项不能说明;颜色的深浅与气体的浓度大小有关,而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体,所以混合气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化,因此B项可以说明;SO3和NO是生成物,因此在任何情况下二者的体积比总是满足1∶1,C项不能说明;SO3和NO2一个作为生成物,一个作为反应物,因此在任何情况下每消耗1 mol SO3的同时必然会生成1 mol NO2,因此D项也不能说明。
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化学反应的速率与限度PPT，第四部分内容：课题探究·素养提升
课题任务:以化学反应与热能、电能的转化为载体,解决能源问题
【情境创设】
中国氢能联盟在潍柴集团发布首个《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,这是国内第一个高质量的氢能全产业链研究成果。
据白皮书研究数据显示,2050年氢能将在中国终端能源体系中占比达到10%,与电力协同互补,共同成为中国终端能源体系的消费主体。届时,可实现二氧化碳减排约7亿吨/年,累计拉动33万亿元经济产值。推动氢能产业高质量发展,是优化能源结构、保障能源安全和提高国家制造业创新能力的重要方向。
【素养解读】
1.核心素养:
(1)证据推理与模型认知:建立认知模型,并能运用模型解释化学现象,揭示现象的本质和规律。
(2)科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的问题,能从问题和假设出发,依据研究目的,设计探究方案。
(3)科学态度与社会责任:具有探索未知、崇尚真理的意识;具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。
2.素养目标:
通过课题的探究学习,掌握化学能与热能、电能的转化知识,初步养成绿色应用意识,增强社会责任感。
【素养探究】
【探究一】氢能源的燃烧
1.能源有多种分类方法,按基本形态分为一次能源和二次能源。按能源性质分为燃料型能源和非燃料型能源(水能、风能、地热能、海洋能)。按污染分为污染型能源和清洁型能源。
(1)按照上面分类标准,氢能源属于哪些类型?
提示:H2是通过化学反应由水得到的,属于二次能源;燃烧放热,产物为水,故属于燃料型能源和清洁型能源。
(2)根据下列信息判断氢气燃烧生成水时的热量变化:
则H2O分解为H2与O2时放出还是吸收热量?生成1 mol H2O时热量变化是多少?
(3)一定量的氢气在一定条件下完全燃烧生成气态水,放出热量值为Q1,等量的H2在同样条件下完全燃烧生成液态水,放出热量值为Q2,则Q1与Q2的关系如何?
提示:Q1<Q2。反应物相同,生成物状态不同,能量的变化是不一样的。H2燃烧生成气态水,气态水再液化成液态水要放出热量,所以Q2>Q1。
【素养评价】
1.宏观辨识与微观探析—水平1:能从物质的宏观特征入手对物质及其反应进行分类和表征。
2.科学探究与创新意识—水平2:能对简单化学问题的解决提出可能的假设,依据假设设计实验方案,能运用多种方式收集实验证据,基于实验事实得出结论,提出自己的看法。
3.证据推理与模型认知—水平3:能通过定性与定量结合的方式收集证据,能通过定性分析和定量计算推出合理的结论;能认识物质及其变化的理论模型和研究对象之间的异同,能对模型和原型的关系进行评价及改进模型;能说明模型使用的条件和适用范围。
4.科学探究与创新意识—水平4:能根据文献和实际需要提出综合性的探究课题,根据假设提出多种探究方案,评价和优化方案。
5.科学探究与创新意识—水平3:具有较强的问题意识,能提出探究的问题和假设,依据假设提出实验方案,独立完成实验。
6.证据推理与模型认知—水平4:能依据各类物质及其反应的不同特征寻找充分的证据,能解释证据与结论之间的关系。
7.科学态度与社会责任—水平3:具有理论联系实际的观念,有将化学成果应用于生产、生活的意识,能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。
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