【化学课件】化学平衡常数和多重平衡体系 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

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1、第二节第二节 化学平衡化学平衡第第2课时课时 化学平衡状态化学平衡状态常数常数人教版（2019）化学选择性必修一第二章 化学反应速率与化学平衡 1.知道化学平衡常数的含义，会根据化学反应书写化学平衡常数表达式。2.应用化学平衡常数判断可逆反应进行的程度、方向以及反应的热效应。3.能够利用化学平衡常数进行简单的计算。在一定温度下，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？下面以反应H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)(g)2HI2HI(g)(g)为例进行说明。序号序号起始时浓度起始时浓度mol/L 457.6平衡时浓度平衡时浓度mol/L 457.6平衡时平衡时c0(H2)c

2、0(I2)c0(HI)c（H2）c（I2）c（HI）10.011970.00694400.0056170.00059360.0127020.012280.00996400.0038410.0015240.016873000.015200.0016960.0016960.011814000.012870.0014330.0014330.0100 548.3748.3748.6248.6249.5449.5448.4948.4948.7548.75c(I2)c(H2)c2(HI)思考：分析上表，你得出什么结论？结论2：结论1：这个常数和反应的起始浓度大小无关是个常数这个常数与正向建立还是逆向建立平

3、衡无关,即与平衡建立的过程无关。结论3：查阅文献化学平衡常数化学平衡常数1 1、定义、定义对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物浓度和生成物浓度可用浓度商浓度商来表示：当该反应在一定温度下达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用K表示，称为化学平衡常数化学平衡常数。写出下列反应的平衡常数K的表达式 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)2KClO3(s)KCl(s)+3O2(g)注意注意1：反应物或生成物中有反应物或生成物中有固体固体和和纯液体纯液体存在

4、时，由于存在时，由于其浓度可看其浓度可看做常数做常数不代入公式。不代入公式。Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+写出下列反应的平衡常数K的表达式。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)N2(g)+H2(g)NH3(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)注意1：观察三者之间的关系！注意注意2 2：化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。尽管是同一个反应，平衡常数也会改变

5、。下列三个反应的平衡常数K之间有什么关系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K1 2NO2(g)N2O4(g)K22NO(g)+O2(g)N2O4(g)K3 K3 =K1 K2注意注意3 3：若干方程式相加若干方程式相加(减减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积数之乘积(商商)3 3、意义、意义对于同类型反应,平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的 ;平衡常数的数值越 ,说明反应可以进行得越完全。若K105,则说明反应完全。4 4、影响因素、影响因素内因:不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的 。外因:在化学方程式一定的情况下,K只

6、受 影响。注意：注意：K K与反应物或生成物的浓度无关，也与反应从正向开始或逆向与反应物或生成物的浓度无关，也与反应从正向开始或逆向开始无关。开始无关。程度程度大大主要因素主要因素温度温度5 5、应用、应用(1)(1)利用可判断反应的热效应利用可判断反应的热效应若升高温度，则正反应为吸热反应H0若升高温度，则正反应为放热反应H0根据某反应的平衡常数K随温度变化的情况，可判断该反应是放热反应还是吸热反应。若降低温度，则正反应为放热反应H0后一节深入学习(2)(2)判断可逆反应是否达到平衡状态及反应方向的判断判断可逆反应是否达到平衡状态及反应方向的判断利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强

7、对化学平衡移动的影响。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表示,则:当Q=K时,反应处于平衡状态;当QK时,反应向逆反应方向进行。硫酸工业中有一步非常重要的反应是SO2的催化氧化反应,即2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。已知T 时,在密闭容器中起始加入SO2(g)和O2(g)浓度分别为2 mol/L和1 mol/L,实验测得达到平衡状态时,SO2(g)的平衡转化率为60%,容器内压强为p0。根据上述材料,请列式并计算该反应的平衡常数,并计算出平衡时SO3的体积分数。6 6、平衡常数的计算、平衡常数的计算（1 1）基

8、本模式基本模式“三段式法三段式法”mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)（2 2）解答思路）解答思路三步骤三步骤（3 3）基本计算关系）基本计算关系各物质的物质的量浓度变化之比=物质的量变化之比=化学计量数之比。解解(1)根据题意有根据题意有:K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25 H2 +I2 2HIC(始始)/mol L-1 C/mol L-1 C(平平)/mol L-1 0.010 0.010 00.0020 0.0020 0.00400.0080 0.0080 0.0040 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,

9、测得C(H2)=0.0080mol/L.(1)求该反应的平衡常数(2)在上述温度下,该容器中若通入H2和I2蒸汽各0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度.解解(2)设设H2的消耗浓度为的消耗浓度为x H2 +I2 2HIC(始始)/mol.L-1 0.020 0.020 0C/mol.L-1 x x 2xC(平平)/mol.L-1 0.020-x 0.020-x 2xK=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25=(2x)2(0.020-x)2X=0.0040mol/LC(H2)=c(I2)=0.016mol/L C(HI)=0.0080mol/L【课本【课本P34例例1】1.下列

10、关于化学平衡常数的说法中,正确的是()A.在任何条件下,化学平衡常数都是一个定值B.当改变反应物的浓度时,化学平衡常数都会发生改变C.化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关D.化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度DA压强平衡常数（压强平衡常数（KpKp）在化学平衡体系中，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。单位与表达式有关。1 1KpKp的含义的含义第第一一步步，根根据据“三三段段式式”法法计计算算平平衡衡体体系系中中各各物物质质的的物物质质的的量量或物质的量浓度；或物质的量浓度；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第二步，计算各气体组分的物

11、质的量分数或体积分数；第第三三步步，求求出出各各气气体体物物质质的的分分压压，某某气气体体的的分分压压气气体体总总压压强强该该气气体体的的体体积积分分数数(或或物物质质的的量量分分数数)；第第四四步步，根根据据平平衡衡常常数计算公式代入计算。数计算公式代入计算。2 2计算技巧计算技巧N2(g)3H2(g)2NH3(g)压强平衡常数表达式为:3 3常见常见计算计算模型模型(1)(1)“恒温恒压恒温恒压”模型模型(或或“恒温恒容下前后气体分子数不变恒温恒容下前后气体分子数不变”模型模型)反应前后体系总压不变，总压P P初初=P=P平平。根据分压计算公式求出各气体物质的分压，代入压强平衡常数公式计算

12、。(2)(2)“恒温恒容恒温恒容”模型（前后气体分子数改变）模型（前后气体分子数改变）4 4计算计算K Kp p的答题模板的答题模板以N2(g)3H2(g)2NH3(g)为例模板模板1 1 N2(g)3H2(g)2NH3(g)(平衡时总压为p)n(始)1 mol 3 mol 0n 0.5 mol 1.5 mol 1 moln(平)0.5 mol 1.5 mol 1 molp(X)模板模板2 2 若为恒温恒容体系，则可用分压三段式分压三段式列式计算。像这类存在多个可逆反应的多重平衡体系，我们该如何分析它们之间的转化关系呢？多重平衡体系的计算多重平衡体系的计算1 1、连续反应、连续反应连续反应是指

13、两个有关联的可逆反应，第一个反应的某一生成物，是第二个反应的反应物。（1 1）定义）定义（2 2）特点）特点如果该物质是第一个反应的生成物，第二个反应的反应物，则在第一个反应中，该物质的初始量为0，它的平衡量为第二个反应中该物质的初始量（在计算第二个反应的转化率尤为重要）。A(g)+B(g)C(g)+D(g)A(g)+2C(g)E(g)+2D(g)（3 3）计算模型）计算模型A(g)+B(g)C(g)+D(g)A(g)+2B(g)E(g)+2D(g)起始量/mol转化量/mol平衡量/mol1 2 0 0 1-2-1-2-0 2 21-2 +2达到平衡时，各物质的物质的量：n(A)=1-mol

14、 n(B)=2-moln(C)=-2 mol n(D)=+2 mol n(E)=mol2 2、竞争反应、竞争反应（1 1）定义）定义竞争反应是指反应物能同时平行地进行两个或两个以上的不同反应，得到不同产物。其中反应较快或产物在混合物中所占比例较高的称为主反应，其余称为副反应。（2 2）特点）特点如果一个物质是竞争反应的反应物，则题目中所给初始量则是该物质在这两个反应中的初始量之和A(g)+B(g)C(g)+D(g)A(g)+2B(g)E(g)+2D(g)（3 3）计算模型）计算模型A(g)+B(g)C(g)+D(g)A(g)+2B(g)E(g)+2D(g)起始量/mol转化量/mol平衡量/m

15、ol1 2 0 0 1-2-1 2 0 0 2 21-2-2 2达到平衡时，各物质的物质的量：n(A)=1-mol n(B)=2-2 moln(C)=mol n(D)=+2 mol n(E)=mol氨催化氧化时会发生如下两个竞争反应、。4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)H0为分析某催化剂对该反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，测得有关物质的物质的量与温度的关系如图所示。(1)该催化剂在低温时选择反应(填“”或“”)。(2)520时，4NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)的平衡常数K。