《化學反應的速率與限度》化學反應與能量PPT(第2課時)
第一部分內容：必備知識·素養奠基
一、 化學反應限度
1.可逆反應:
【想一想】
什么是可逆反應?它有什么特點?
提示:在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能進行的化學反應叫可逆反應。特點如下:
2.化學平衡的建立:
(1)化學平衡建立的分析:
①濃度對速率的影響的角度:
在一定條件下,向反應容器中加入N2和H2發生反應:
N2+3H2 2NH3。
②利用速率—時間(v-t)圖象分析:
(2)化學平衡狀態的概念:在一定條件下,可逆反應進行到一定程度時,正反應速率和逆反應速率相等,反應物的濃度和生成物的濃度都_________,達到一種表面靜止的狀態。
(3)化學反應的限度:
①化學平衡狀態是可逆反應達到給定條件下所能達到的_________。
②任何可逆反應在給定條件下的進行程度都有一定的限度。
③改變反應條件可以在一定程度上改變一個化學反應的限度,即改變該反應的化學平衡。
【巧判斷】
(1)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。( )
提示:×?；瘜W平衡狀態是可逆反應達到給定條件下所能達到的最大程度,條件改變限度可能改變。
(2)化學反應達到平衡狀態時,該反應停止了。( )
提示:×?？赡娣磻莿討B平衡。
(3)可逆反應達到平衡狀態時,各反應物、生成物的濃度相等。( )
提示:×?？赡娣磻_到平衡狀態時,各反應物、生成物的濃度不再改變,并非相等。
二、化學反應條件的控制
1.目的:
2.化工生產中反應條件的調控:
(1)考慮因素:
化工生產中調控反應條件時,需要考慮控制反應條件的_____和___________。
(2)實例——合成氨生產條件的選擇:
【情境·思考】
生活中有很多現象都存在化學知識,如爐火越扇越旺,但蠟燭的火焰一扇就滅。
(1)同樣是扇風結果為什么不同,試解釋其中的原因?
提示:“爐火越扇越旺”是扇風為燃燒提供了足量的氧氣促進燃燒;“蠟燭的火焰一扇就滅”是由于空氣流動帶走大量的熱量,使溫度降低,低于了蠟燭的著火點。
(2)為了提高燃料的燃燒效率,應如何調控燃燒反應的條件?
提示:①燃料與空氣或氧氣接觸,且空氣要適當過量。②盡可能使燃料充分燃燒,提高能量的轉化率。③盡可能充分地利用燃料燃燒所釋放出的熱量,提高熱能的利用率。
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化學反應的速率與限度PPT，第二部分內容：關鍵能力·素養形成
知識點 化學反應(限度)平衡狀態的理解和判斷
【重點釋疑】
1.化學平衡狀態的特征——“五字訣”:
2.化學平衡狀態判斷“三關注”“一等一不變”
(1)三關注:
①關注反應條件,是恒溫恒容,恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器;
②關注反應特點,是等體積反應,還是非等體積反應;
③關注特殊情況,是否有固體參加或生成,或固體的分解反應。
(2)一等一不變:
【易錯提醒】(1)化學平衡的實質是同種物質的正、逆反應速率相等。用不同物質的正、逆反應速率判斷是否達到化學平衡狀態時,要根據化學反應速率之比等于化學計量數之比,轉化為同種物質的速率進行比較。
(2)利用v(正)=v(逆)>0判斷平衡狀態時注意:反應速率必須是一正一逆,不能都是v(正)或都是v(逆)。
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化學反應的速率與限度PPT，第三部分內容：知識關聯·素養應用
【核心整合】
1.化學反應速率
2.化學平衡——反應限度
3.“三段式”法在化學反應速率計算中的應用有關化學反應速率的計算往往數據比較多,關系復雜,往往可以通過“三段式”法,使各種數據直觀、條理清晰、便于分析和計算。
(1) “三段式”法的基本步驟
a.寫出化學反應方程式并配平。
b.根據題意,依次列出各反應物和生成物的起始濃度(或物質的量)、濃度(或物質的量)的變化量及一段時間后的濃度(或物質的量),未知量可以設未知數表示。
c.根據起始濃度(或物質的量)與一段時間后的濃度(或物質的量)的差等于濃度(或物質的量)的變化量,變化量之比等于對應物質的化學計量數之比,列出關系式計算。
【素養遷移】
1.(2019·沈陽高一檢測)下列各圖所示的措施中,是為了加快其化學反應速率的是( )
【解析】選C。鐵門表面噴漆是為了防止鐵銹蝕,減小反應速率,A項錯誤。把食物放在冰箱中降溫保存,是為了降低反應速率,B項錯誤。用扇子扇煤爐火,使其中的空氣濃度增大,增大反應物的濃度,反應速率加快,C項正確。將木頭電線桿頭稍微燒焦些,使木頭表面覆蓋一層不容易反應的物質,因此可以使反應速率減慢,D項錯誤。
2.在一定溫度下,某密閉且體積不變的容器內有可逆反應:A(g)+3B(g) 2C(g)。不能說明該反應達到化學平衡的標志是( )
A.C物質的生成速率和分解速率相等
B.A、B、C的濃度不再變化
C.單位時間內生成a mol物質A,同時生成3a mol物質B
D.A、C物質的分子數之比不變
【解析】選C。C物質的生成速率和分解速率相等,說明正、逆反應速率相等,A正確;對于可逆反應來說,判斷反應是否已經達到平衡,主要看正逆反應速率是否相等,體系中各組分的濃度(或含量)是否保持不變,B項正確; C選項只說明了逆反應速率,沒有說明正反應速率,C錯誤;隨反應的進行A、C物質的分子數之比發生改變,當該比值不變時,說明達到化學平衡的標志,D正確。
3.一定條件下,將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發生反應NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。下列能說明反應達到平衡狀態的是( )
A.體系壓強保持不變
B.混合氣體顏色保持不變
C.SO3和NO的體積比保持不變
D.每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2
【解析】選B。反應NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)是體積不變的可逆反應,因此A項不能說明;顏色的深淺與氣體的濃度大小有關,而在反應體系中只有二氧化氮是紅棕色氣體,所以混合氣體顏色保持不變時即說明NO2的濃度不再發生變化,因此B項可以說明;SO3和NO是生成物,因此在任何情況下二者的體積比總是滿足1∶1,C項不能說明;SO3和NO2一個作為生成物,一個作為反應物,因此在任何情況下每消耗1 mol SO3的同時必然會生成1 mol NO2,因此D項也不能說明。
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化學反應的速率與限度PPT，第四部分內容：課題探究·素養提升
課題任務:以化學反應與熱能、電能的轉化為載體,解決能源問題
【情境創設】
中國氫能聯盟在濰柴集團發布首個《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》,這是國內第一個高質量的氫能全產業鏈研究成果。
據白皮書研究數據顯示,2050年氫能將在中國終端能源體系中占比達到10%,與電力協同互補,共同成為中國終端能源體系的消費主體。屆時,可實現二氧化碳減排約7億噸/年,累計拉動33萬億元經濟產值。推動氫能產業高質量發展,是優化能源結構、保障能源安全和提高國家制造業創新能力的重要方向。
【素養解讀】
1.核心素養:
(1)證據推理與模型認知:建立認知模型,并能運用模型解釋化學現象,揭示現象的本質和規律。
(2)科學探究與創新意識:能發現和提出有探究價值的問題,能從問題和假設出發,依據研究目的,設計探究方案。
(3)科學態度與社會責任:具有探索未知、崇尚真理的意識;具有節約資源、保護環境的可持續發展意識。
2.素養目標:
通過課題的探究學習,掌握化學能與熱能、電能的轉化知識,初步養成綠色應用意識,增強社會責任感。
【素養探究】
【探究一】氫能源的燃燒
1.能源有多種分類方法,按基本形態分為一次能源和二次能源。按能源性質分為燃料型能源和非燃料型能源(水能、風能、地熱能、海洋能)。按污染分為污染型能源和清潔型能源。
(1)按照上面分類標準,氫能源屬于哪些類型?
提示:H2是通過化學反應由水得到的,屬于二次能源;燃燒放熱,產物為水,故屬于燃料型能源和清潔型能源。
(2)根據下列信息判斷氫氣燃燒生成水時的熱量變化:
則H2O分解為H2與O2時放出還是吸收熱量?生成1 mol H2O時熱量變化是多少?
(3)一定量的氫氣在一定條件下完全燃燒生成氣態水,放出熱量值為Q1,等量的H2在同樣條件下完全燃燒生成液態水,放出熱量值為Q2,則Q1與Q2的關系如何?
提示:Q1<Q2。反應物相同,生成物狀態不同,能量的變化是不一樣的。H2燃燒生成氣態水,氣態水再液化成液態水要放出熱量,所以Q2>Q1。
【素養評價】
1.宏觀辨識與微觀探析—水平1:能從物質的宏觀特征入手對物質及其反應進行分類和表征。
2.科學探究與創新意識—水平2:能對簡單化學問題的解決提出可能的假設,依據假設設計實驗方案,能運用多種方式收集實驗證據,基于實驗事實得出結論,提出自己的看法。
3.證據推理與模型認知—水平3:能通過定性與定量結合的方式收集證據,能通過定性分析和定量計算推出合理的結論;能認識物質及其變化的理論模型和研究對象之間的異同,能對模型和原型的關系進行評價及改進模型;能說明模型使用的條件和適用范圍。
4.科學探究與創新意識—水平4:能根據文獻和實際需要提出綜合性的探究課題,根據假設提出多種探究方案,評價和優化方案。
5.科學探究與創新意識—水平3:具有較強的問題意識,能提出探究的問題和假設,依據假設提出實驗方案,獨立完成實驗。
6.證據推理與模型認知—水平4:能依據各類物質及其反應的不同特征尋找充分的證據,能解釋證據與結論之間的關系。
7.科學態度與社會責任—水平3:具有理論聯系實際的觀念,有將化學成果應用于生產、生活的意識,能依據實際條件并運用所學的化學知識和方法解決生產、生活中簡單的化學問題。
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