2.2.5平衡常数的应用、平衡转化率的分析课件 2023—2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

平衡常数的应用、 平衡转化率的分析 1.从变化的视角依据Q与K的关系判断反应进行的方向。 2.根据外界条件对平衡的影响，结合勒夏特列原理，构建K的计算及应用(如转 化率)分析思维模型。 学习目标 1.化学平衡常数的应用 例1 B.根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2O C.常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NO> H2O>CO2 D.温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大 √ 2.多重平衡体系中化学平衡常数计算 (1)多重平衡体系：一个化学反应体系中存在多个化学反应，在一定条件下，这些反应都可以达到平衡状态，这种现象称作多重平衡现象，该体系称作多重平衡体系。 (2)多重平衡反应类型 ①连续型(耦合)反应：某物质是某反应的产物，同时又是其他反应的反应物。 ②平行型(竞争型)反应：某物质同时是多个反应的反应物。 (3)多重平衡体系中有关平衡常数的计算，各组分的平衡量指的是整个平衡体系中的量，而不是指某一单一反应中的量。 例2 (1)在1 L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体，t ℃时发生如下反应： PH4I(s) PH3(g)＋HI(g) ① 4PH3(g) P4(g)＋6H2(g) ② 2HI(g) H2(g)＋I2(g) ③ 平衡时，体系中n(HI)＝b mol，n(I2)＝c mol，n(H2)＝d mol，则t ℃ 时反应①的平衡常数K为________________(用字母表示)。 (2)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下： Ⅰ.CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH3 一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为 b mol，此时H2O(g)的浓度为______ mol·L－1(用含a、b、V的代数式 表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为_____________________。 例3 CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g) C2H4(g)＋4H2O(g) 为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入2 mol CO2和 4 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图所示： 该催化剂在较低温度时主要选择_______ (填“反应Ⅰ”或“反应Ⅱ”)。520 ℃时， 反应Ⅰ的平衡常数K＝__________(只列算式不计算)。 反应Ⅰ 1.压强平衡常数(Kp) (1)含义 在化学平衡体系中，由各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数，用符号Kp表示，其单位与表达式有关。 (2)表达式 注意　①混合气体中某组分的分压＝总压×该组分的物质的量分数，pB＝p总× 。 ②混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和，即p总＝pA＋pB＋pC＋…。 例1 (1)在300 ℃、8 MPa下，将CO2和H2按物质的量之比为1∶3通入恒压密闭容器中发生反应CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，达到平衡 时，测得CO2的平衡转化率为50%，则该反应条件下的压强平衡常数 Kp＝____________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 (2)在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶ n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为______，平衡常数Kp＝_____ kPa。[已知H2S热分解的化学方程式为2H2S ⇋S2(g)＋2H2(g)] 50% 4.76 2.速率常数(k正、k逆) (1)表达式：若基元反应为mA ＋nB pC， 则：v正＝k正cm(A)·cn(B)、v逆＝k逆cp (C) 上式中的k为速率常数， 是化学反应速率的量化表示方式。 (2)表示意义：其数值相当于参加反应的物质都处于单位浓度(1 mol· L－1)时的反应速率。 (3)影响因素：不同的反应有不同的速率常数，速率常数与反应温度、反应溶剂、催化剂等有关，与浓度无关。 例2 B