人教版选择性必修一2.2.2 化学平衡常数课件15张
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修一2.2.2 化学平衡常数课件15张 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-10-27 14:54:13 | ||
图片预览
文档简介
(共15张PPT)
化学平衡常数
——人教化学选修一《化学反应原理》第二章第二节
人们
物质
化工合成
化学反应
反应程度（K）
反应快慢（v）
一、回顾化学平衡常数
在500 ℃ 时，3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)反应体系中各物质的浓度
序号 平衡时的浓度/(mol·L-1) 平衡时 平衡时
c(H2) c(N2) c(NH3) 1 1.15 0.75 0.261
2 0.51 1.00 0.089
3 1.35 1.15 0.412
4 2.43 1.85 1.27
5 1.47 0.75 0.376
6.00×10－2
5.98×10－2
5.97×10－2
5.93×10－2
6.08×10－2
在一定温度下，是定值
没规律
几乎相等
一、回顾化学平衡常数
对于一般的可逆反应: m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)
在一定温度下达到化学平衡时，各物质的平衡浓度满足的数学关系式为：
K ＝
cp(C) cq(D)
cm(A) cn(B)
科学家们通过大量实验数据，证明了上述结论适用于所有可逆反应，都存在一个化学平衡常数，用K来表示
一、回顾化学平衡常数
Q1：请用化学平衡的理论分析，在一定温度下
3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)到达平衡时必然存在平衡常数K
化学史： 1864年，挪威数学家古德贝格和化学家瓦格做了300多个实验，发现速率与浓度之间存在关系:υ正=k1.c3(H2).c(N2) υ逆=k2.c2(NH3)（其中k1 ，k2在温度确定时是常数）
实验 理论
Q2 小组讨论：写出下列方程式中平衡常数的表达式
（1）CO (g)+H2O (g) CO2 (g) +H2 (g)
（2）C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g)
（3）FeCl3 (aq) +3KSCN (aq) Fe(SCN)3 (aq) +3KCl (aq)
（4）Cl2(aq) + H2O (l) H+ (aq)+Cl- (aq) + HClO (aq)
（5）CH3COOH (l) +CH3CH2OH (l) CH3COOC2H5 (l) +H2O (l)
若某微粒的浓度是常数或不参与反应的离子或可看作常数，均不写入平衡常数K的表达式中
二、平衡常数K的书写及化学意义
二、平衡常数K的书写及化学意义
还原法：
氧化法：
常温 K＝3.8×10-31
N2(g) + O2(g) 2NO(g)
常温 K＝5.0×108
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Q3:氮的固定有以下两种方法，从反应程度角度考虑，你会选择哪种作为工业固氮的方法？为什么？
根据平衡常数的表达式，K可以表征反应进行的程度
K 越大，反应正向进行的程度越大
一般认为：K > 105，正反应进行得基本完全
Q4:常温下该反应已经基本完全反应，为什么工业上还要加热加压？
平衡常数K 越大，不代表速率越大
反应加催化剂后，可简化为以下两步基元反应：
平衡常数K与反应历程无关
A(g)+M(s)=AM(g)
AM(g)+B(g)=AB(g)+M(s)
总反应：A(g)+B(g)=AB(g)
K1=
K2=
K3=
K1=
= K3
反应①+反应②=反应③，K1 ，K2和 K3之间有什么联系呢？
二、平衡常数K的书写及化学意义
针对复杂反应2NO +O2 2NO2
2NO(g) N2O2 (g)
N2O2 (g) +O2 (g) 2NO2 (g)
Q5：催化剂能改变反应历程，对化学平衡常数K有影响吗？
将1 mol CO与1 mol H2O气体混合充入1L密闭容器中，发生反应 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)，加热到800 ℃ ，充分反应达到平衡，化学平衡常数K=1 。
（1）求该反应平衡时CO的转化率。
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
起始浓度/(mol·L-1 ) 1 1 0 0
变化浓度/(mol·L-1 ) x x x x
平衡浓度/(mol·L-1 ) 1-x 1-x x x
三、平衡常数K的应用
K=
解得: x=0.5mol/L
α(CO)=50%
（2）在上述温度下， CO的量不变，将气态H2O的投料改为3 mol,反应一段时间后测得体系中CO的浓度为0.5 mol·L-1 ，此时反应是否达到平衡状态？若否，请判断反应进行的方向
三、平衡常数K的应用
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
起始浓度/(mol·L-1 ) 1 3 0 0
变化浓度/(mol·L-1 ) 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡浓度/(mol·L-1 ) 0.5 2.5 0.5 0.5
Q=
（3）在（2）条件下，反应达到平衡时，CO和H2O的平衡转化率会发生什么变化？
增大H2O(g)浓度， CO (g)转化率增大，H2O(g)转化率减小
反应正向进行
Q6：实际生产中，原料中N2和H2物质的量之比为1：2.8。
请分析说明原料气中N2稍过量的理由
信息提示1：原料投料比对平衡混合气中氨含量的影响
信息提示2： 有资料显示纯度99.999％的氮气和氢气价格分别为290元／瓶、400元／瓶（40Ｌ／瓶）
三、平衡常数K的应用
信息提示3：氮气在催化剂表面吸附分解的速率慢，是控制总反应速率的关键步骤
小结
实验 理论 实践
化学平衡常数
1.存在的实践经验和理论推理
2. 表达式书写和化学意义
3.应用及社会价值
拓展提升
(2022全国卷选)在1470K 、100kPa反应条件下，将n(H2S) :n(Ar)=1:4的混合气发生热分解反应
2H2S (g) S2 (g)+2H2 (g) 。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。 （Kp为压强平衡常数，用各气体的分压来代替浓度，pH2S=xH2Sp,p为平衡总压，xH2S为平衡体系中H2S 的物质的量分数 ）
思考题
下列可逆反应的平衡常数表达式K1 和K2、K3有什么关系？
1.
2.
3.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
1.
2.
3.
2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)
N2(g)+ H2(g） NH3(g）
1
2
3
2
c2(NH3)
K1
＝
c(N2) c3(H2)
K2
＝
c2(NH3)
c(N2) c3(H2)
K3
＝
c1/2(N2） c3/2(H2)
c(NH3)
K1 ＝
K2
1
＝ K32
平衡常数表达式与化学方程式的书写一一对应。
谢谢大家！
欢迎批评指正！
化学平衡常数
——人教化学选修一《化学反应原理》第二章第二节
人们
物质
化工合成
化学反应
反应程度（K）
反应快慢（v）
一、回顾化学平衡常数
在500 ℃ 时，3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)反应体系中各物质的浓度
序号 平衡时的浓度/(mol·L-1) 平衡时 平衡时
c(H2) c(N2) c(NH3) 1 1.15 0.75 0.261
2 0.51 1.00 0.089
3 1.35 1.15 0.412
4 2.43 1.85 1.27
5 1.47 0.75 0.376
6.00×10－2
5.98×10－2
5.97×10－2
5.93×10－2
6.08×10－2
在一定温度下，是定值
没规律
几乎相等
一、回顾化学平衡常数
对于一般的可逆反应: m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)
在一定温度下达到化学平衡时，各物质的平衡浓度满足的数学关系式为：
K ＝
cp(C) cq(D)
cm(A) cn(B)
科学家们通过大量实验数据，证明了上述结论适用于所有可逆反应，都存在一个化学平衡常数，用K来表示
一、回顾化学平衡常数
Q1：请用化学平衡的理论分析，在一定温度下
3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)到达平衡时必然存在平衡常数K
化学史： 1864年，挪威数学家古德贝格和化学家瓦格做了300多个实验，发现速率与浓度之间存在关系:υ正=k1.c3(H2).c(N2) υ逆=k2.c2(NH3)（其中k1 ，k2在温度确定时是常数）
实验 理论
Q2 小组讨论：写出下列方程式中平衡常数的表达式
（1）CO (g)+H2O (g) CO2 (g) +H2 (g)
（2）C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g)
（3）FeCl3 (aq) +3KSCN (aq) Fe(SCN)3 (aq) +3KCl (aq)
（4）Cl2(aq) + H2O (l) H+ (aq)+Cl- (aq) + HClO (aq)
（5）CH3COOH (l) +CH3CH2OH (l) CH3COOC2H5 (l) +H2O (l)
若某微粒的浓度是常数或不参与反应的离子或可看作常数，均不写入平衡常数K的表达式中
二、平衡常数K的书写及化学意义
二、平衡常数K的书写及化学意义
还原法：
氧化法：
常温 K＝3.8×10-31
N2(g) + O2(g) 2NO(g)
常温 K＝5.0×108
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
Q3:氮的固定有以下两种方法，从反应程度角度考虑，你会选择哪种作为工业固氮的方法？为什么？
根据平衡常数的表达式，K可以表征反应进行的程度
K 越大，反应正向进行的程度越大
一般认为：K > 105，正反应进行得基本完全
Q4:常温下该反应已经基本完全反应，为什么工业上还要加热加压？
平衡常数K 越大，不代表速率越大
反应加催化剂后，可简化为以下两步基元反应：
平衡常数K与反应历程无关
A(g)+M(s)=AM(g)
AM(g)+B(g)=AB(g)+M(s)
总反应：A(g)+B(g)=AB(g)
K1=
K2=
K3=
K1=
= K3
反应①+反应②=反应③，K1 ，K2和 K3之间有什么联系呢？
二、平衡常数K的书写及化学意义
针对复杂反应2NO +O2 2NO2
2NO(g) N2O2 (g)
N2O2 (g) +O2 (g) 2NO2 (g)
Q5：催化剂能改变反应历程，对化学平衡常数K有影响吗？
将1 mol CO与1 mol H2O气体混合充入1L密闭容器中，发生反应 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)，加热到800 ℃ ，充分反应达到平衡，化学平衡常数K=1 。
（1）求该反应平衡时CO的转化率。
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
起始浓度/(mol·L-1 ) 1 1 0 0
变化浓度/(mol·L-1 ) x x x x
平衡浓度/(mol·L-1 ) 1-x 1-x x x
三、平衡常数K的应用
K=
解得: x=0.5mol/L
α(CO)=50%
（2）在上述温度下， CO的量不变，将气态H2O的投料改为3 mol,反应一段时间后测得体系中CO的浓度为0.5 mol·L-1 ，此时反应是否达到平衡状态？若否，请判断反应进行的方向
三、平衡常数K的应用
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
起始浓度/(mol·L-1 ) 1 3 0 0
变化浓度/(mol·L-1 ) 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡浓度/(mol·L-1 ) 0.5 2.5 0.5 0.5
Q=
（3）在（2）条件下，反应达到平衡时，CO和H2O的平衡转化率会发生什么变化？
增大H2O(g)浓度， CO (g)转化率增大，H2O(g)转化率减小
反应正向进行
Q6：实际生产中，原料中N2和H2物质的量之比为1：2.8。
请分析说明原料气中N2稍过量的理由
信息提示1：原料投料比对平衡混合气中氨含量的影响
信息提示2： 有资料显示纯度99.999％的氮气和氢气价格分别为290元／瓶、400元／瓶（40Ｌ／瓶）
三、平衡常数K的应用
信息提示3：氮气在催化剂表面吸附分解的速率慢，是控制总反应速率的关键步骤
小结
实验 理论 实践
化学平衡常数
1.存在的实践经验和理论推理
2. 表达式书写和化学意义
3.应用及社会价值
拓展提升
(2022全国卷选)在1470K 、100kPa反应条件下，将n(H2S) :n(Ar)=1:4的混合气发生热分解反应
2H2S (g) S2 (g)+2H2 (g) 。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。 （Kp为压强平衡常数，用各气体的分压来代替浓度，pH2S=xH2Sp,p为平衡总压，xH2S为平衡体系中H2S 的物质的量分数 ）
思考题
下列可逆反应的平衡常数表达式K1 和K2、K3有什么关系？
1.
2.
3.
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
1.
2.
3.
2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)
N2(g)+ H2(g） NH3(g）
1
2
3
2
c2(NH3)
K1
＝
c(N2) c3(H2)
K2
＝
c2(NH3)
c(N2) c3(H2)
K3
＝
c1/2(N2） c3/2(H2)
c(NH3)
K1 ＝
K2
1
＝ K32
平衡常数表达式与化学方程式的书写一一对应。
谢谢大家！
欢迎批评指正！