2.2.1 化学平衡状态 化学平衡常数 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 课时1 化学平衡状态 化学平衡常数 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 课堂导入 合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大成就，在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，原理如下： 如何提高生产效率呢？只要尽力提高化学反应速率生产效率就一定高吗？ 课堂学习 化学平衡状态 各物质的起始量/mol 充分反应后各物质的量/mol N2 H2 NH3 N2 H2 NH3 5 15 0 3 9 4 合成氨反应属于可逆反应，有一定限度，原料无法完全转化。 课堂学习 化学平衡状态 化学平衡状态：在一定条件下，在可逆反应体系中，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，简称化学平衡。 化学平衡状态的特征如下：“逆”、“等”、“动”、“定”、“变”。 课堂学习 化学平衡状态 各物质的起始量/mol 充分反应后各物质的量/mol N2 H2 NH3 N2 H2 NH3 5 15 0 3 9 4 化学平衡状态是可逆反应的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到或完成的最大程度，决定了反应物的转化率。 起始量/mol 5 15 0 变化量/mol 2 6 4 平衡量/mol 3 9 4 α(H2)= ×100% ＝40% 6 mol 15 mol 课堂学习 化学平衡状态的判断 直接依据——速率相等，速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等。 3v(N2) = v(H2) ( ) 2v正(N2) = v逆(NH3) ( ) 消耗 1 mol N2的同时，生成2 mol NH3 ( ) 1 mol H-H键断裂的同时，2molN-H键断裂 ( ) 单位时间内消耗的N2量是NH3量的两倍 ( ) 正逆反应速率相等 课堂学习 化学平衡状态的判断 间接标志——变量不变，如果一个物理量随着反应的进行而发生改变，当其不变时反应达到平衡状态；随反应的进行保持不变的物理量，不能作为平衡状态的判断依据。 气体反应的p总、V总、n总：利用pV = nRT A(g) + B(g) ⇌ C(g) A(s) + B(g) ⇌ C(g) 气体的n总不变时 恒温恒容 密闭容器，p总不变时 恒温恒压 密闭容器，V总不变时 课堂学习 化学平衡状态的判断 气体体积分数或物质的量分数：利用pV = nRT A(g) + B(g) ⇌ 2C(g) A(s) ⇌ B(g) + C(g) φ(B)不变时 气体平均相对分子质量 反应式 M(平均)不变时 NH2COONH4(s) ⇌ 2NH3(g) + CO2(g) 2SO2(g)+O2(g) ⇌ 2SO3(g) 2A(g)+ B(s) ⇌ 2C(g) H2(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g) 课堂学习 化学平衡状态的判断 反应式 恒温 恒容 密闭容器，ρ不变时 2SO2(g)+O2(g) ⇌ 2SO3(g) Ni(s) + 4CO(g) ⇌ Ni(CO)4(g) 反应式 恒温 恒压 密闭容器，ρ不变时 2SO2(g)+O2(g) ⇌ 2SO3(g) Ni(s) + 4CO(g) ⇌ Ni(CO)4(g) 气体密度 课堂学习 化学平衡常数 是否存在其他办法判断可逆反应达到平衡状态？既然平衡时各物质浓度恒定不变，它们之间是否存在一定关系？ CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) 800 ℃时反应体系中各物质的浓度 序号 起始时的浓度 平衡时的浓度 平衡时 (×10-2 mol·L-1) (×10-2 mol·L-1) c(CO) c(H2O) c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O) c(CO2) c(H2) 1 1 1 0 0 0.5 0.5 0.5 0.5 1.0 2 1 3 0 0 0.25 2.25 0.75 0.75 1.0 3 0.25 3 0.75 0.75 0.21 2.96 0.79 0.79 1.0 课堂学习 化学平衡常数 对反应 mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g)来说，达到平衡后存在如下关系： K 为化学平衡常数，简称平衡常数。 合成氨：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) 注意事项： 表达式中的各物质的浓度必须为平衡浓度； 平衡常数表达式与化学方程式的书写一一对应，若化学反应为离子反应，书写其平衡常数时，应先改写成离子方程式再进行书写 固体、液体纯物质的浓度视为常数，在表达式中不出现； 有气体参与的反应，也可以用平衡分压(总压乘以各物质的物质的量分数)表示平衡常数。 课堂学习 化学平衡常数 N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) NH3(g) ⇌ N2(g) + 3H2(g) 1/2N2(g) + 3/2H2(g) ⇌ NH3(g) 方程式的系数扩大n倍，K变为Kn，ΔH变为nΔH； 正反应与逆反应K值互为倒数，ΔH互为相反数； 方程式相加减，ΔH相加减，K值相乘除。 平衡常数可利用三段式进行计算： 课堂学习 化学平衡常数 化学平衡常数的应用： 判断反应进行的程度，K值越大，表示反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大，K值越小，表示反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小； 判断反应的热效应，升高温度，吸热反应的平衡常数增大，放热反应的平衡常数减小，降低温度，吸热反应的平衡常数减小，放热反应的平衡常数增大(平衡常数只与反应本身和温度有关)； 判断反应进行的方向，Q(浓度商) ＝ K ，处于化学平衡状态，Q ＜ K ，向正反应方向进行，Q ＞ K ，向逆反应方向进行。 任意时刻，反应中各物质的浓度幂之积的比值。 课堂学习 化学平衡常数 当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的分压来表示时，就得到该反应的压强平衡常数Kp，其表达式的意义相同，但Kp仅适用于气相发生的反应。 计算方法： 根据三段式法计算平衡体系中各组分的物质的量或物质的量浓度。 计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 根据分压计算公式求出各气体物质的分压。 根据平衡常数计算公式代入计算。 某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数) 课堂学习 化学平衡常数 当出现速率常数时，可进行如下推导换算： 已知反应：aA(g) + bB(g) ⇌ cC(g)， 反应速率v正 = k正ca(A)·cb(B)，v逆 = k逆cc(C)， 求算反应的平衡常数。 可知当v正 = v逆时，可逆反应达到平衡状态， 即：k正ca(A)·cb(B) = k逆cc(C)。 在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2) = 0.0080mol/L 。 (1)求反应的平衡常数。 (2)在上述温度下，该容器中通入H2和I2蒸气各0.20mol，试求达到化学平衡时各物质的浓度。 课堂巩固 c(H2) = c(I2) = 0.016 mol/L c(HI) = 0.008 mol/L K = 0.25 高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s) + CO(g) ⇌ Fe(s) + CO2(g)，某温度下K = 0.263，某时刻测得高炉中c(CO2) = 0.025mol·L-1，c(CO) = 0.1mol·L-1 ，在这种情况下： (1)该反应是否处于平衡状态_____(填“是”或“否”)； (2)此时反应会向______进行？(填“正向”或“逆向”)； (3)此时化学反应速率是ν正 _____ν逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。 课堂巩固 正向 否 大于 一定量的CO2与足量的C在恒压密闭容器中发生反应：C(s) + CO2(g) ⇌ 2CO(g)　ΔH = +173 kJ·mol-1，若压强为p kPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题： (1)650 ℃时CO2的平衡转化率为__________。 (2)t1 ℃时平衡常数Kp = __________ 课堂巩固 0.5p 25% 课堂小结 谢谢观看 THANKS 亮亮图文旗舰店 https://liangliangtuwen.tmall.com 20 Traveling Light Joel Hanson Traveling Light, track 1 Other 208783.17 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/TWA8gDlYn/6k9D9xIGo8WXAZ2QiReq2dElL2Uype/05125txy+290yas1na7fVnhLNI+TRhJ61mPhQ1c9cVRJh2tcPYpsqK//UpSWshiZeqtOF5yXaMvFmZLtNMPmHEmWm5zXCbrAgPrcwUiXRZDfBSjdG7+PZv7n9jmrmmXjQNRN7cKgWMidXn/sXnSCWlbL4OWWRI0MBVM5M6UmSUfd5QL+2EbGGtlVDyf6a3kWlh0LVau7yMZUcFzrdeTIrpSoBphMBpsXvzNeBTWAEoolH+2NNQ5qjYw2Ehhy2hVDLv3ktDcgTMGFT2jUCNSlV8bgfzS0LMEGUm8HMdJ2VEZeYIQkVSAVX2yUn/tNcrWGU20lDWCql1jdByW0uuVqLcw1pO4+/9BtqUHjnMYmjcswHCOUm+418eufzpVOdj7Xm47yxOOXjIJXEOCqdGBZQ6bBFwfBf2be2ISzvN7pF2sRM= $$