2.2.2 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 第二节 化学平衡 第2课时 化学平衡常数 化学反应速率与化学平衡 1 PART 01 化学平衡常数 2 01 化学平衡常数 我们已经学习了化学平衡状态的建立过程及判断方法，知道可逆反应最终都会达到化学平衡状态，那么，在一定的温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢？ 我们以反应H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)为例进行分析。 3 01 化学平衡常数 起始时浓度mol/L 平衡时浓度mol/L 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 0.01197 0.006944 0 0.005617 0.0005936 0.01270 0.01228 0.009964 0 0.003841 0.001524 0.01687 0.01201 0.008403 0 0.004580 0.0009733 0.01486 0 0 0.01520 0.001696 0.001696 0.01181 0 0 0.01287 0.001433 0.001433 0.01000 0 0 0.03777 0.004213 0.0004213 0.02934 457.6℃时反应体系H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)中各物质的浓度 2 c (HI) c(H2) · c(I2) 48.37 48.62 49.54 48.49 48.70 48.50 4 01 化学平衡常数 一、化学平衡常数 1.定义 单位：(mol/L)(p+q-m-n) （一般可不写） 5 01 化学平衡常数 一、化学平衡常数 1.定义 ①对于同一个化学反应，化学平衡常数只与温度有关，与其他因素(如压强、各物质起始浓度、反应起始方向等）无关。 ②浓度商与平衡常数表达式中的浓度可以是气体的浓度，也可以是溶液中分子或离子的浓度，固体和纯液体（包括稀溶液中的水）的浓度是定值，不代入表达式。 注意： 6 01 化学平衡常数 一、化学平衡常数 1.定义 例1.写出以下可逆反应的化学平衡常数的表达式： ①N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ②2CrO42-(aq)+2H+(aq)⇌Cr2O72-(aq)+H2O(l) ③C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g) ④2A(g)+B(g)⇌2C(s) 7 01 化学平衡常数 一、化学平衡常数 2.意义 K≥105，认为正反应进行得较完全； K≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。 K 值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大； K 值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。 8 01 化学平衡常数 一、化学平衡常数 3.利用盖斯定律进行平衡常数的转化 例2.若N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数为K1，1/2N2(g)+3/2H2(g) ⇌NH3(g)的平衡常数为K2，则K1与K2的关系为________。 K1=K22 例3.若H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)的平衡常数为K1，2HI(g)⇌H2(g)+I2(g)的平衡常数为K2，则K1与K2的关系为________。 K1·K2=1 9 01 化学平衡常数 一、化学平衡常数 3.利用盖斯定律进行平衡常数的转化 例4.二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为: CO2(g)+3H2(g)⇌ CH3OH(g)+H2O(g) 平衡常数K。 该反应一般认为通过如下步骤来实现: i. CO2(g)+H2(g)⇌CO(g) +H2O(g) ΔH=+41kJ/mol 平衡常数K1 ii. CO(g)+ 2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH=-90kJ/mol 平衡常数K2 则总反应的 ΔH=____kJ/mol，平衡常数K=______(用K1、K2表示) -49 K1·K2 10 01 化学平衡常数 一、化学平衡常数 3.利用盖斯定律进行平衡常数的转化 规律：若反应①=a×反应②+b×反应③+c×反应④ 则ΔH1=aΔH2+bΔH3+cΔH4 K1=K2a·K3b·K4c 11 01 化学平衡常数 一、化学平衡常数 4.平衡常数的应用 一定温度下，可以通过比较浓度商(Q)与平衡常数(K)的大小关系，来判断可逆反应是否达到了化学平衡状态。 若Q＝K，反应处于化学平衡状态 若Q＜K，反应正向进行 若Q＞K，反应逆向进行 12 01 化学平衡常数 一、化学平衡常数 4.平衡常数的应用 例5.已知在T℃时，反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)的平衡常数K=1，在该温度下向一个2L的恒容容器内充入2molA，1molB，2molC，此时反应_____________(填“正向进行”、“逆向进行”或“达到化学平衡”)。 逆向进行 13 01 化学平衡常数 二、化学平衡常数的相关计算 1.计算方法——三段式法 例6.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。 （1）K=0.25 （2）c(H2)=c(I2)=0.016 mol/L，c(HI)=0.008 mol/L 14 01 化学平衡常数 二、化学平衡常数的相关计算 2.典型例题 例7.在一个初始体积为1L的恒温恒压的密闭容器中，充入2molA，1molB，发生反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)，一段时间后反应达到平衡状态，此时C的体积分数为50%，求该温度下反应的平衡常数。 K=4.5 15 01 化学平衡常数 二、化学平衡常数的相关计算 2.典型例题 例8.已知A(g)+B(g)⇌2C(g)的正、逆反应的平衡常数随温度的变化曲线如图所示。向一个密闭容器中充入等物质的量的A和B，保持温度为T℃，求A的平衡转化率（保留三位有效数字）。 33.3% 16 PART 02 分压、分压平衡常数 17 02 分压、分压平衡常数 一、分压 1.定义 在混合气体中，某种气体的分压等于该气体的物质的量分数乘以总压。 所有气体的分压之和，等于总压。 18 02 分压、分压平衡常数 一、分压 1.定义 例9.某混合气体中含有2molH2，3molO2，5molN2，其总压为100kPa，则三种气体的分压分别为多少？ P(H2)=20kPa P(O2)=30kPa P(N2)=50kPa 19 02 分压、分压平衡常数 一、分压 2.分压与浓度的关系 在一定的温度下，某气体A的分压与其浓度成正比。 P(A)=c(A)RT 因此，我们也可以利用分压来计算化学反应速率或者化学平衡常数。 20 02 分压、分压平衡常数 二、分压反应速率 1.定义 在容积不变的反应容器中，单位时间内反应物分压的减少或者生成物分压的增加，叫做分压反应速率。 2.表达式 3.单位 kPa/min、kPa/s或kPa·min-1、kPa·s-1 21 02 分压、分压平衡常数 二、分压反应速率 例10.在一个恒温恒容的密闭容器中，充入 一定量的NO2，发生反应2NO2(g)⇌N2O4(g)，起始时体系的总压强为100kPa，10分钟后反应达到平衡，此时N2O4的分压为40kPa，则0~10分钟内NO2的分压反应速率为_________，达到平衡时，体系的总压为______。 8kPa/min 60kPa 22 02 分压、分压平衡常数 三、分压平衡常数 1.定义 单位：(kPA)(P+q-m-n) 23 02 分压、分压平衡常数 三、分压平衡常数 2.分压平衡常数与浓度平衡常数的关系 Kp=C·K（C为常数） 当反应前后的气体分子数不变时，Kp=K 24 02 分压、分压平衡常数 三、分压平衡常数 3.分压平衡常数相关计算 例12.在一个恒温恒容的密闭容器中，充入2molA，1molB，发生反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)，起始时，容器内气体的压强为120kPa，一段时间以后反应到达平衡，平衡时C的体积分数为50%，求该反应的分压平衡常数Kp。 Kp=9/64 例11.在一个恒温恒压的密闭容器中，充入2molA，1molB，发生反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)，容器内气体的压强为120kPa，一段时间以后反应到达平衡，平衡时C的体积分数为50%，求该反应的分压平衡常数Kp。 Kp=9/80 25 02 分压、分压平衡常数 三、分压平衡常数 3.分压平衡常数相关计算 例13.环戊烯是生产精细化工产品的重要中间体，其制备涉及的反应为： 该反应在刚性容器中进行。实际生产中常通入水蒸气以降低双环戊二烯的沸点。某温度下，通入总压为100kPa的双环戊二烯和水蒸气，达到平衡后总压为160kPa，双环戊二烯的转化率为80%，则p(H2O)=____kPa，平衡常数Kp=____kPa。 25 960 26 02 分压、分压平衡常数 三、分压平衡常数 3.分压平衡常数相关计算 例13.硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+1/2O2(g)⇌SO3(g)。将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和b% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为a，平衡常数Kp=_______________(用含m、p、a的代数式表示)。 27 PART 03 课堂总结 28 03 课堂总结 这堂课学到了什么？ ①化学平衡常数的定义及意义。 ②化学平衡常数的相关计算 ③分压、分压反应速率及分压平衡常数的相关计算 29 PART 04 课后作业 30 04 课后作业 31 River Flows In You (Original Mix) - remix Mark Pride Into The Deep Vol.02, track 12 298705.4 XXX - 163 key(Don't modify):L64FU3W4YxX3ZFTmbZ+8/QSenMKRvB//DMc6t1+oyyShzCGLxMZCM993566rnxjz8zyDbBQmyPx7ScpOmY0dEDrj1HdvmgbJTNK+wiXPj8xBWOv7UES8ZwGyz0KaX3H5Sa2dQk4N/IJLioyLSXZ8f2nfKel4k8b9D/iRC6uK2dPRBnalnRq9pOwl5VS1KgCesOvfeCUT3XFlygtJxlpkQRoqJ12DErs6pRL7VKLJTRUy8zt/MzS6M6BBOgGOan2aMESwLftuYqMTS7Kw1jIjcuCJDhRNW8CzpdjHiCrstA+4NJ0OnVQpybLFmDnxCYVsFYN/GN1pqlyQHDkOZB7gx7FnDyDiEeWtP7o2PQiwHSNxMCXU2Bxdf3MNbJqKA06Kr7y3kJk0PffUk6B/rpUfNGvj47sEWkrQ48W+mPyQqdhSbTISWbULhHgMGmpRO1B7AoegD6Un5FHCmGrdvCZNUUw3ooH7VDXzaPTLc1PiVy//uoaH9yMlqXfiHtVteK4H0/1lCzb7mK9Dpx7uEpIrFA== $$