2.2化学平衡 第2课时 课件-2024-2025学年高二上学期化学人教版选择性必修1

人民教育出版社高中化学 选择性必修一（第二章第二节） （第2课时——化学平衡常数） 新课导入 【思考1】分析P33、34教材表格2-1，一定温度下，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？你还能得出什么结论？ 2 化学平衡常数 【思考1】分析P33、34教材表格2-1，一定温度下，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？你还能得出什么结论？ 结论1：一定温度下达到平衡时， 是一个常数。 2 c (HI) c(H2) · c(I2) 结论2：该常数和反应的起始浓度大小 无关 结论3：该常数与正向建立还是逆向建立平衡________，即与平衡建立的过程________。 无关 无关 3 化学平衡常数 在一定 下，当一个可逆反应达到 时， 与 的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。 1．概念 2．表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时， 温度 平衡 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 其中c为各组分的平衡浓度 K的单位为(mol·L-1)n； n=(p+q)-(m+n) 4 化学平衡常数 【注意】 ①对于有固体或纯液体参加的反应它们是否列入平衡常数表达式中？ ②离子反应先写 方程式，再写平衡常数公式。 纯固体、纯液体浓度固定，不列入平衡常数的表达式中。 离子 【例1】写出下列反应的平衡常数的表达式 ① K= c(CO2) CaCO3(s) CaO( s)+CO2(g) ② CH4(g) + H2O(g) 3H2(g)+CO(g) K = ) CH4 ( c ) H2 ( c 3 ) CO ( c ) H2O ( c 5 化学平衡常数 【思考2】 已知任意时刻的 称为浓度商，用Q表示，浓度商（Q）与平衡常数（K）有什么区别？ 一定温度下，在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，都为浓度商，而化学平衡常数，则是可逆反应达到 时的浓度商。 当反应中有关物质的浓度商 平衡常数时，表明该反应已达到化学平衡状态。 mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g) 平衡 等于 6 化学平衡常数 【例2】写出下列反应平衡常数的表达式，看看它们之间有何关系？ K1 与 K3的关系？ N2+3H2 2NH3 2NH3 N2+3H2 N2 + H2 NH3 1 2 3 2 K 1 ) H ( c ) N ( c ) NH ( c 2 3 2 3 2 = K 2 ) NH ( c ) H ( c ) N ( c 3 2 2 3 2 = K1 = 1/K2 K 3 ) H ( c ) N ( c ) NH ( c / / 2 2 3 2 2 1 3 = ③ ② ① K1 ==K32 K1 与 K2的关系？ 7 化学平衡常数 【例3】 ①2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 ②2NO2 (g) N2O4 K2 ③2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = ？ =K1 K2 ) O ( c ) NO ( c ) NO ( c 2 2 2 = 2 ) NO ( c ) NO ( c 4 2 = 2 2 8 化学平衡常数 【思考】 （1）对于一个反应，其平衡常数的表达式是唯一的吗？平衡常数的表达式与哪些因素有关？ （2）对于一个反应，其正反应和逆反应的平衡常数之间有什么关系？ （3）如果两个方程式方程式呈相加(或相减)关系，则它们的K之间呈现什么关系？ （4）若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的多少次幂？ 9 化学平衡常数 【小结】 1. K的表达式与 的书写方式有关； 2. 同一化学反应，正、逆反应的平衡常数互为 ； 3. 两个方程式方程式呈相加(或相减)关系，则它们的K之间呈现 (或 ) 4. 若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的 次幂或 次幂。 方程式 倒数 相乘 相除 n 1/n 10 化学平衡常数 【课堂练习】 C 1. 2000 K时，反应CO(g)＋O2(g)⇌CO2(g)的平衡常数为K，则相同温度下反应2CO2(g)⇌2CO(g)＋O2(g)的平衡常数K′为(　　) A. 1/K　 B．K2 C. 1/K2 D. 1/K1/2 2. 已知下列反应的平衡常数：①H2(g)＋S(s)⇌H2S(g)，K1； ②S(s)＋O2(g)⇌SO2(g)，K2；则反应H2(g)＋SO2(g)⇌O2(g)＋H2S(g)的平衡常数是(　　) A．K1＋K2　　　B．K1－K2 C．K1×K2 D. K1/K2 D 11 平衡常数的影响因素及其应用 （一）影响因素 查阅文献 根据【思考1】和【查阅文献】分析，平衡常数受哪些因素影响?不受哪些因素影响？ K只受温度影响，与浓度、压强、投料方式等无关。 12 平衡常数的影响因素及其应用 （二）意义 K值越大，正向反应进行的程度 ，反应的转化率 。 一般来说， K ＞105 K < 10-5 10-5 ≤K ≤ 105 越大 越大 正向进行越完全 逆向进行越完全 可逆反应 例如：N2(g)+O2(g) ⇌2NO(g) ， K=1×10-30(298K)，说明了什么问题？ 这意味着298K时，N2和O2基本上没有进行反应，反之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时NO实际上全部分解为N2和O2。 平衡转化率 13 平衡常数的影响因素及其应用 （三）判断可逆反应是否达到平衡及反应进行的方向 对于可逆反应mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用Qc(浓度商)＝ 表示，则： 当Qc<K时，反应向 反应方向进行； 当Qc＝K时，反应 ； 当Qc>K时，反应向 反应方向进行。 正 达化学平衡状态 逆 Q满足K 14 平衡常数的影响因素及其应用 （三）判断可逆反应是否达到平衡及反应进行的方向 例4：在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表所示： 回答下列问题： (1)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。 (2)在1200 ℃时，某时刻体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L－1、 2 mol·L－1、 4 mol·L－1、 4 mol·L－1，在这种情况下,该反应是否处于平衡状态________(填是或否)，此时反应速率是v正________v逆(填>, <, =)。 700℃ 否 ＜ Q满足K 15 化学平衡常数的计算 例5：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。 （一）平衡常数的基础计算 Q满足K 16 化学平衡常数的计算 例6：在容积不变的密闭容器中， 将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到830 °C，达到下列平衡: CO（g）+H2O（g） ⇌ CO2（g）+H2（g），此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 Q满足K 17 化学平衡常数的计算 例7：在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：CO(g)＋H2O(g)⇌H2(g)＋CO2(g)。在500 ℃时，平衡常数K＝9。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol/L，则在此条件下CO的转化率为(　　) A．25% B．50% C．75% D．80% （二）平衡常数与转化率的计算 C Q满足K 18 化学平衡常数的计算 例8：反应SO2(g)+NO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 mol·L-1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，则在该温度下: (1)此反应的平衡常数为________________。  (2)在上述温度下，若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol·L-1，NO2(g)的初始浓度仍为2 mol·L-1，达到化学平衡状态时，计算下列各物质的浓度及SO2和NO2的平衡转化率。 ①c(SO3) =________mol·L-1，c(SO2)=________mol·L-1。  ②SO2转化率为_____，NO2转化率为________。  （二）平衡常数与转化率的计算 1 1.2 1.8 40% 60% 对于两个反应物参与的反应，增大其中一种反应物的浓度，该反应物自身的转化率下降，另一种反应物的转化率上升。 Q满足K 19 计算上述反应的△H＝________ kJ·mol－1 （2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝_______________(用α等符号表示) 化学平衡常数的计算 例9：乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： （1）已知： （二）平衡常数与转化率的计算 124 nα²/(1-α²) V Q满足K 20 化学平衡常数的计算 例10：乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]。 （三）用分压表示的平衡常数的计算 列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp＝ 。 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。 0.07 Mpa-1 Q满足K 21 计算上述反应的△H＝________ kJ·mol－1 （2）维持体系总压强p恒定，在温度T时，物质的量为n、体积为V的乙苯蒸汽发生催化脱氢反应。已知乙苯的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K＝_______________(用α等符号表示) 化学平衡常数的计算 例9：乙苯催化脱氢制苯乙烯反应： （1）已知： 124 nα²/(1-α²)V 【变式练习】在例9（2）问中，用平衡分压表示平衡常数Kp＝_______________(用α等符号表示) α²p/(1-α²) （三）用分压表示的平衡常数的计算 Q满足K 22 化学平衡常数的计算 （四）涉及速率常数的平衡常数的计算 0.5 Q满足K 23 作业 2023年学业水平考试化学试卷 练透（选择性必修一）P179-180 24 $