《化學(xué)反應的速率與限度》化學(xué)反應與能量PPT(第2課時(shí))
第一部分內容：必備知識·素養奠基
一、 化學(xué)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(diǎn)?
提示:在同一條件下正反應方向和逆反應方向均能進(jìn)行的化學(xué)反應叫可逆反應。特點(diǎn)如下:
2.化學(xué)平衡的建立:
(1)化學(xué)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(fā)生反應:
N2+3H2 2NH3。
②利用速率—時(shí)間(v-t)圖象分析:
(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的概念:在一定條件下,可逆反應進(jìn)行到一定程度時(shí),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(tài)。
(3)化學(xué)反應的限度:
①化學(xué)平衡狀態(tài)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(jìn)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(gè)化學(xué)反應的限度,即改變該反應的化學(xué)平衡。
【巧判斷】
(1)一個(gè)可逆反應達到的平衡狀態(tài)就是該反應所能達到的最大限度。( )
提示:×�；瘜W(xué)平衡狀態(tài)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(xué)反應達到平衡狀態(tài)時(shí),該反應停止了。( )
提示:×�？赡娣磻莿�(dòng)態(tài)平衡。
(3)可逆反應達到平衡狀態(tài)時(shí),各反應物、生成物的濃度相等。( )
提示:×�？赡娣磻_到平衡狀態(tài)時(shí),各反應物、生成物的濃度不再改變,并非相等。
二、化學(xué)反應條件的控制
1.目的:
2.化工生產(chǎn)中反應條件的調控:
(1)考慮因素:
化工生產(chǎn)中調控反應條件時(shí),需要考慮控制反應條件的_____和___________。
(2)實(shí)例——合成氨生產(chǎn)條件的選擇:
【情境·思考】
生活中有很多現象都存在化學(xué)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(fēng)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(fēng)為燃燒提供了足量的氧氣促進(jìn)燃燒;“蠟燭的火焰一扇就滅”是由于空氣流動(dòng)帶走大量的熱量,使溫度降低,低于了蠟燭的著(zhù)火點(diǎn)。
(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(guò)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(xué)反應的速率與限度PPT，第二部分內容：關(guān)鍵能力·素養形成
知識點(diǎn) 化學(xué)反應(限度)平衡狀態(tài)的理解和判斷
【重點(diǎn)釋疑】
1.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征——“五字訣”:
2.化學(xué)平衡狀態(tài)判斷“三關(guān)注”“一等一不變”
(1)三關(guān)注:
①關(guān)注反應條件,是恒溫恒容,恒溫恒壓,還是絕熱恒容容器;
②關(guān)注反應特點(diǎn),是等體積反應,還是非等體積反應;
③關(guān)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(xué)平衡的實(shí)質(zhì)是同種物質(zhì)的正、逆反應速率相等。用不同物質(zhì)的正、逆反應速率判斷是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí),要根據化學(xué)反應速率之比等于化學(xué)計量數之比,轉化為同種物質(zhì)的速率進(jìn)行比較。
(2)利用v(正)=v(逆)>0判斷平衡狀態(tài)時(shí)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(xué)反應的速率與限度PPT，第三部分內容：知識關(guān)聯(lián)·素養應用
【核心整合】
1.化學(xué)反應速率
2.化學(xué)平衡——反應限度
3.“三段式”法在化學(xué)反應速率計算中的應用有關(guān)化學(xué)反應速率的計算往往數據比較多,關(guān)系復雜,往往可以通過(guò)“三段式”法,使各種數據直觀(guān)、條理清晰、便于分析和計算。
(1) “三段式”法的基本步驟
a.寫(xiě)出化學(xué)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(zhì)的量)、濃度(或物質(zhì)的量)的變化量及一段時(shí)間后的濃度(或物質(zhì)的量),未知量可以設未知數表示。
c.根據起始濃度(或物質(zhì)的量)與一段時(shí)間后的濃度(或物質(zhì)的量)的差等于濃度(或物質(zhì)的量)的變化量,變化量之比等于對應物質(zhì)的化學(xué)計量數之比,列出關(guān)系式計算。
【素養遷移】
1.(2019·沈陽(yáng)高一檢測)下列各圖所示的措施中,是為了加快其化學(xué)反應速率的是( )
【解析】選C。鐵門(mén)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(xiàn)桿頭稍微燒焦些,使木頭表面覆蓋一層不容易反應的物質(zhì),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(shuō)明該反應達到化學(xué)平衡的標志是( )
A.C物質(zhì)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(shí)間內生成a mol物質(zhì)A,同時(shí)生成3a mol物質(zhì)B
D.A、C物質(zhì)的分子數之比不變
【解析】選C。C物質(zhì)的生成速率和分解速率相等,說(shuō)明正、逆反應速率相等,A正確;對于可逆反應來(lái)說(shuō),判斷反應是否已經(jīng)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(shuō)明了逆反應速率,沒(méi)有說(shuō)明正反應速率,C錯誤;隨反應的進(jìn)行A、C物質(zhì)的分子數之比發(fā)生改變,當該比值不變時(shí),說(shuō)明達到化學(xué)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(fā)生反應NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g)。下列能說(shuō)明反應達到平衡狀態(tài)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(shí)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(shuō)明;顏色的深淺與氣體的濃度大小有關(guān),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(shí)即說(shuō)明NO2的濃度不再發(fā)生變化,因此B項可以說(shuō)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(mǎn)足1∶1,C項不能說(shuō)明;SO3和NO2一個(gè)作為生成物,一個(gè)作為反應物,因此在任何情況下每消耗1 mol SO3的同時(shí)必然會(huì )生成1 mol NO2,因此D項也不能說(shuō)明。
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化學(xué)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(wù):以化學(xué)反應與熱能、電能的轉化為載體,解決能源問(wèn)題
【情境創(chuàng )設】
中國氫能聯(lián)盟在濰柴集團發(fā)布首個(gè)《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》,這是國內第一個(gè)高質(zhì)量的氫能全產(chǎn)業(yè)鏈研究成果。
據白皮書(shū)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(xié)同互補,共同成為中國終端能源體系的消費主體。屆時(shí),可實(shí)現二氧化碳減排約7億噸/年,累計拉動(dòng)33萬(wàn)億元經(jīng)濟產(chǎn)值。推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,是優(yōu)化能源結構、保障能源安全和提高國家制造業(yè)創(chuàng )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(xué)現象,揭示現象的本質(zhì)和規律。
(2)科學(xué)探究與創(chuàng )新意識:能發(fā)現和提出有探究?jì)r(jià)值的問(wèn)題,能從問(wèn)題和假設出發(fā),依據研究目的,設計探究方案。
(3)科學(xué)態(tài)度與社會(huì )責任:具有探索未知、崇尚真理的意識;具有節約資源、保護環(huán)境的可持續發(fā)展意識。
2.素養目標:
通過(guò)課題的探究學(xué)習,掌握化學(xué)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(huì )責任感。
【素養探究】
【探究一】氫能源的燃燒
1.能源有多種分類(lèi)方法,按基本形態(tài)分為一次能源和二次能源。按能源性質(zhì)分為燃料型能源和非燃料型能源(水能、風(fēng)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(lèi)標準,氫能源屬于哪些類(lèi)型?
提示:H2是通過(guò)化學(xué)反應由水得到的,屬于二次能源;燃燒放熱,產(chǎn)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(shí)的熱量變化:
則H2O分解為H2與O2時(shí)放出還是吸收熱量?生成1 mol H2O時(shí)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(tài)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(tài)水,放出熱量值為Q2,則Q1與Q2的關(guān)系如何?
提示:Q1<Q2。反應物相同,生成物狀態(tài)不同,能量的變化是不一樣的。H2燃燒生成氣態(tài)水,氣態(tài)水再液化成液態(tài)水要放出熱量,所以Q2>Q1。
【素養評價(jià)】
1.宏觀(guān)辨識與微觀(guān)探析—水平1:能從物質(zhì)的宏觀(guān)特征入手對物質(zhì)及其反應進(jìn)行分類(lèi)和表征。
2.科學(xué)探究與創(chuàng )新意識—水平2:能對簡(jiǎn)單化學(xué)問(wèn)題的解決提出可能的假設,依據假設設計實(shí)驗方案,能運用多種方式收集實(shí)驗證據,基于實(shí)驗事實(shí)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(guò)定性與定量結合的方式收集證據,能通過(guò)定性分析和定量計算推出合理的結論;能認識物質(zhì)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(guān)系進(jìn)行評價(jià)及改進(jìn)模型;能說(shuō)明模型使用的條件和適用范圍。
4.科學(xué)探究與創(chuàng )新意識—水平4:能根據文獻和實(shí)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(jià)和優(yōu)化方案。
5.科學(xué)探究與創(chuàng )新意識—水平3:具有較強的問(wèn)題意識,能提出探究的問(wèn)題和假設,依據假設提出實(shí)驗方案,獨立完成實(shí)驗。
6.證據推理與模型認知—水平4:能依據各類(lèi)物質(zhì)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(guān)系。
7.科學(xué)態(tài)度與社會(huì )責任—水平3:具有理論聯(lián)系實(shí)際的觀(guān)念,有將化學(xué)成果應用于生產(chǎn)、生活的意識,能依據實(shí)際條件并運用所學(xué)的化學(xué)知識和方法解決生產(chǎn)、生活中簡(jiǎn)單的化學(xué)問(wèn)題。
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