师：同学们，今天我们一起来学习高一化学必修第二册第六章第二节化学反应的限度。希望通过本节课的学习，大家能够：一、结合实例，体会可逆反应存在限度，理解化学平衡状态的特征，发展变化观念与平衡思想的学科核心素养；二、体会从限度和快慢两个方面去认识和调控化学反应的重要性，认识控制反应条件在生产和科研中的作用。
我们前面学习了化学反应速率，知道有的化学反应进行得很快，有些化学反应进行得很慢，同时化学反应速率还与温度、浓度、压强、催化剂等因素有关。那么，化学反应进行的程度是否所有的化学反应都能按化学计量关系完全进行？反应进行的程度与温度、压强等因素是否有关联呢？
为解决这些问题，首先请同学们阅读课本第48页科学史话“炼铁高炉尾气之谜”，分析增加炼铁高炉的高度，高炉尾气中一氧化碳的比例没有改变的原因。由此你能获得什么启发？
生：通过阅读科学史话，我们知道增加炼铁高炉的高度不能改变高炉尾气中一氧化碳的比例，原因是碳与二氧化碳反应生成一氧化碳是一个可逆反应，不能完全进行，存在一定的反应限度。另外，在高炉中，氧化铁与一氧化碳反应也不能全部转化成铁和二氧化碳。
师：请同学们利用学过的知识，判断下列反应在实际进行时，反应物是否会按化学方程式中计量关系完全转变成产物。
反应一：镁在点燃条件下与氧气按化学计量数之比2 : 1完全转化成氧化镁。
反应二：将钠加入水中，钠能与水按化学计量数之比2 : 2完全转变成产物。
反应三：将氢氧化钠溶液与盐酸混合，二者能按化学计量数之比1 : 1恰好完全反应。
反应四：由于亚硫酸不稳定，生成的同时会部分分解，属于可逆反应，因此反应物不能按化学方程式中计量关系完全转变成产物。
反应五：新制氯水中存在氯分子与水分子的反应，但氯水中仍然略显黄绿色，表明溶于水的氯气没有反应完，该反应也是可逆反应，反应物不能按化学方程式中计量关系完全转变成产物。
生：反应一、二、三可以按化学计量关系完全转化成产物，反应四、五不能。
师：由此可知，可逆反应在给定条件下的进程有一定的限度。大量的科学研究表明，很多化学反应都是可逆反应，根据可逆反应的定义，可逆反应在相同条件下既可以向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行，所以可逆反应在给定条件下的进程都有一定的限度。
接下来我们利用可逆反应存在反应限度这个知识点分析下面这个反应。一定条件下将二氧化硫、氧气、三氧化硫三种气体各1摩尔通入一个密闭容器中发生反应，二氧化硫和氧气在催化剂和加热条件下反应生成三氧化硫。充分反应后，氧气的物质的量可能是A. 0.5摩尔 B. 1摩尔 C. 1.5摩尔 D. 2摩尔。
本题的分析过程如下：若反应完全进行，我们可以列出反应的三段式。二氧化硫、氧气、三氧化硫起始的物质的量均为1摩尔。反应正向完全进行，即1摩尔二氧化硫完全转变成产物，则变化的物质的量分别为：二氧化硫减少1摩尔，氧气减少0.5摩尔，三氧化硫增加1摩尔。因此，二氧化硫、氧气、三氧化硫反应后的物质的量分别为0、0.5摩尔、2摩尔。
若反应逆向完全进行，同理，列出反应的三段式。二氧化硫、氧气、三氧化硫起始的物质的量仍然均为1摩尔。反应逆向完全进行，即1摩尔三氧化硫完全转变成反应物，则变化的物质的量分别为：三氧化硫减少1摩尔，二氧化硫增加1摩尔，氧气增加0.5摩尔。因此，二氧化硫、氧气、三氧化硫反应后的物质的量分别为2摩尔、1.5摩尔、0。
由于可逆反应存在反应限度，反应后所有反应物、生成物的浓度均不能为零，因此充分反应后氧气的物质的量应大于0.5摩尔，小于1.5摩尔，选B。
通过上述反应的分析，我们可以看出可逆反应存在反应限度，充分反应后任一反应物或生成物的浓度均不能为0。接下来我们从化学反应速率的角度分析可逆反应的进程。
我们以时间为横坐标、反应速率为纵坐标建立坐标系。在一定条件下，可逆反应在开始进行时，反应物浓度最大，正反应速率最大，生成物浓度为0，逆反应速率为0，此时正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行。
随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。当反应进行到一定时间，T1时刻，正反应速率与逆反应速率相等，总反应速率为0，反应达到一种表面静止的状态，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变。这种状态我们称之为化学平衡状态，简称平衡。
从化学平衡的建立过程我们可以看出，化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的最大程度，即该反应进行的限度。那化学平衡状态有哪些特征呢？
从化学平衡状态的建立过程以及化学平衡状态的定义可知，化学平衡状态有以下四个特征。
第一，动。化学平衡状态是一种动态平衡，当可逆反应达到平衡状态时，虽然达到一种表面静止的状态，即总反应速率为0，但正逆反应速率均不为0。请同学们思考一下下面这个问题：在一定条件下的密闭容器中发生反应，二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫，达到化学平衡状态后，再充入少量的含氧 - 18的氧气，一段时间后氧 - 18可能存在哪些物质中呢？
生：由于上述反应是可逆反应，建立的化学平衡状态是一种动态平衡，正逆反应速率均不为零，反应既在正向进行，也在逆向进行。反应正向进行时，氧气中的氧 - 18转化进入三氧化硫中，因此三氧化硫中会含有氧 - 18。同时反应又会逆向进行，则三氧化硫中的氧 - 18会转化进入二氧化硫和氧气中，因此二氧化硫中也含有氧 - 18。综上所述，氧 - 18可能存在于二氧化硫、氧气、三氧化硫中。
师：化学平衡状态特征二，等。正逆反应速率相等。例如可逆反应四氧化二氮转化成二氧化氮，反应速率与时间的关系如图所示，T1时刻时二氧化氮的逆反应速率等于四氧化二氮的正反应速率，从图中可以看出，反应并未达到平衡状态。T2时刻后，二氧化氮的逆反应速率等于两倍的四氧化二氮的正反应速率，反应达到平衡状态。由此可见，当用不同物质表示化学平衡状态下的正逆反应速率时，速率比应该与其化学计量数成正比，这样正逆反应速率才是相等的。
化学平衡状态的特征三，定。反应物和生成物的浓度都不再改变。例如合成氨的反应中，氮气、氢气、氨气的浓度随时间变化，如图所示。由图可以看出，反应物氮气和氢气的浓度先逐渐减小后保持不变，氨气的浓度先增大后保持不变。当反应物和生成物的浓度不再改变时，表明该反应中物质的转化达到了限度，即化学平衡状态。也就是说，t时刻后反应达到平衡状态，此时反应物的转化率最大，产物的产率最大。注意，反应物的转化率等于已转化的反应物的物质的量除以该反应物初始的物质的量乘以百分之百。产物的产率等于实际获得的产物的物质的量除以理论上原料完全转变所得产物的物质的量乘以百分之百。