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7.3化学平衡常数及转化率的计算工业合成氨课件(31张)

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工业合成氨课件

工业合成氨课件

提__高_很__少__，__但__需_要__的__动__力__更_大__，__对__设__备_的__要__求__更__高_。
5、在合成氨反应中，入口气体体 积比 N2:H2:NH3 为6:18:1，出口 气体体积比为9:27:8，则H2的转
化率为___2_5_%___。
起始
N2+3H2 6 18
2NH3 1
施来提高反应速率？
2、压强的选择
①合成氨反应是气态物质系数减小的气体 反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使 平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。
②但是压强越大，对设备的要求高、压缩 H2和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合 实际科学技术。
综合以上两点:根据反应器钢材质量 及综合指标，一般选择中压生产。
弗里茨·哈伯：
给人类带来丰收和 喜悦的天使，用空 气制造面包的圣人。
合成氨反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
假如你是一个合成氨工厂的老板，对工业生 产你会考虑哪些问题？
反应的可能性要强 原料的利用率要高 单位时间内产率高
化学反应的方向性
增大化学反应限度 加快化学反应速率
另外还要考虑生产中的能源消耗、原料 来源、设备条件、环境保护等因素。
(D)合成氨工业采用20 MPa ---- 50MPa ，是因该条 件下催化剂的活性最好
4.已知2SO2(g)+O2(g)
2SO3 (g) △H＜0。
催化剂的温度是_4_5_0_℃__。 (2)应采用的压强是__常__压__，理由是__因__为_常__压__下__SO2 __的__转__化_率__已__经__很__高_，__若__采__用__较_大__压__强__，__S_O_2_的__转__化_率_
2022版高考化学鲁科版复习课件-化学平衡常数-工业合成氨

2022版高考化学鲁科版复习课件-化学平衡常数-工业合成氨


(4)合成氨反应 N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数为 K，反应21 N2(g)＋23 H2(g)
NH3(g)的平衡常数为 K′，反应 2NH3(g)
N2(g)＋3H2(g)的平衡常数为 K″，
若 K＝a，则 K′＝ a ，K″＝1a 。( )
提示：√，写出表达式 K＝c（Nc22（）N·cH3（3）H2） ，K′＝
【解析】选 D。根据平衡常数表达式可知反应方程式为 2Z(g)＋2W(g) X(g) ＋2Y(g)，由于反应的吸放热未知，则温度变化，平衡常数的变化不能判断，故 A 错误；增大 X(g)浓度，平衡向逆反应方向移动，但同一温度平衡常数 K 值不变， 故 B 错误；该反应正反应是一体积缩小的反应，所以增大压强，平衡向正反应方 向移动，W(g)的物质的量减小，故 C 错误；升高温度，若混合气体的平均相对分 子质量变小，说明气体的物质的量增多，平衡向逆反应方向移动，则说明正反应 为放热反应，故 D 正确。
【解析】选 B。A.K 为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，且纯固体不能代 入 K 的表达式中，K＝[C[OH]2·O[H] 2] ，故 A 错误；B.K 与温度有关，增大体系压强，平 衡常数 K 不发生变化，故 B 正确；C.为吸热反应，升高温度，吸热反应的平衡常数 K 增大，故 C 错误；D.C 为固体，增加 C(s)的量，平衡不移动，故 D 错误。
命题角度 2：化学平衡常数的应用 【典例 2】(2019·全国Ⅲ卷节选)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求 量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科 学研究的热点。回答下列问题： Deacon 发明的直接氧化法为 4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)。如图为刚性容 器中，进料浓度比 c(HCl)∶c(O2)分别等于 1∶1、4∶1、7∶1 时 HCl 平衡转化率 随温度变化的关系：
高中化学【化学平衡常数及转化率的计算】优质课件

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解析 答案
4.在一个体积为2 L的真空密闭容器中加入0.5 mol CaCO3，发生反应 CaCO3(s) CaO (s)＋CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的 变化关系如下图所示，图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B 表示不同温度下反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请 按要求回答下列问题： (1)该反应正反应为__吸___(填“吸”或 “放”)热反应；温度为T5时，该反应 耗时40 s达到平衡，则此温度下，该 反应的平衡常数数值为__0_.2_0____。
解析 答案
(3)请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因：随__着__温__度__升__高__，__反__
_应__速__率__加__快__，__达__到__平__衡__所__需__要__的__时__间__变__短__。 (4)保持温度、体积不变，充入CO2气体，则CaCO3的质量_增__大___，CaO的 质量_减__小___，CO2的浓度_不__变___(填“增大”“减小”或“不变”)。
实际产量 产率＝理论产量×100%。
平衡量 (3)平衡时混合物组分的百分含量＝平衡时各物质的总量×100%。
某组分的物质的量 (4)某组分的体积分数＝混合气体总的物质的量×100%。
深度思考·提升思维能力 将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s) NH3(g)＋HI(g)，②2HI(g) H2(g)＋I2(g)。达到平衡时：[H2]＝0.5 mol·L－1， [HI]＝4 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为__2_0_m__o_l2_·_L_－_2。 解析 由平衡时H2的浓度，可求得反应②分解消耗HI的浓度，[HI]分解＝ 0.5 mol·L－1×2＝1 mol·L－1，故①式生成[HI]＝[HI]平衡＋[HI]分解＝ 4 mol·L－1＋1 mol·L－1＝5 mol·L－1，则[NH]平衡＝5 mol·L－1，根据平衡 常数表达式K＝[NH3]平衡·[HI]平衡＝5×4 mol2·L－2＝20 mol2·L－2。
《化学平衡常数及计算》人教版高二化学选修PPT精品课件

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确的是( D)
A．K＝n2（NH3）·n（CO2）(n（H2O）)
B．K＝n（H2O）(n2（NH3）·n（CO2）)
C．K＝c2（NH3）·c（CO2）(c[CO（NH2）2]·c（H2O）)
D．K＝c2（NH3）·c（CO2）(c（H2O）)
课堂练习
3.高温下，某反应达平衡，平衡常数 K＝[c(CO)·c(H2O)]/[c(CO2)·c(H2)]。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说
加快 反应速率 有利于平衡向 正反应方向 移动
采用较高温
加快反应速率 同时提高催化剂的活性
将氨液化并及时分离
有利于平衡向 正反应方向 移动
化学平衡常数——化学平衡的特征
I2(g) + H2(g)
2HI(g)起始时浓度mol/L来自序 号698.6K
c0 (H2)
c0(I2)
c0 (HI)
1 0.01067 0.01196
2SO2(g)+O2
2SO3(g)
298K时K很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。
②平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行，如:
N2+O2
2NO
K=10-30(298K)所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。因此没有必要在该条件
下进行实验，以免浪费人力物力。或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些。
QC > kc， 正 逆 未达平衡，逆向进行。
QC = kc, 正 逆 达平衡，平衡不移动。
QC < kc, 正 逆 未达平衡，正向进行。
一、化学平衡常数
（5）另外还有两点必须指出：
①平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大
化学平衡常数、平衡转化率ppt课件(优秀版)

化学平衡常数、平衡转化率ppt课件(优秀版)


2 1.135 0.904 4
0
0.356 0 0.125 0 1.55 9 54.6
3 1.134 0.751 0
0
0.456 5 0.737 8 1.35 4 54.4
40
0
0.010 69 0.1141 0.1141 0.841 0 54.3
根据表中数据计算平衡时 [ H I ] 2 的值，并分析其中规律。
浓度商 Qc=Kc Qc<Kc Qc>Kc
反应状态 平衡状态 。 反应状态 反应正向进行 。 反应状态 反应逆向进行 。
4.判断可逆反应平衡移动的方向 已知一定条件下，A(g) 2B(g)达到平衡， 再加入一定量的A，平衡向 正 反应方向移动。 [B]2 平衡时，Kc= [A] 加入一定量的A后， Qc<Kc 平衡向正反应方向移动
2.掌握平衡转化率α 的应用（借助三段式）。 3.从Kc、Qc角度理解影响化学平衡的因素。 4.通过对“化学平衡常数”问题的研讨，培养学生分析、 处理实验数据的能力，以及从数据中获取信息、总结规律 的能力。
化学平衡状态： 在 一定条件下 的 可逆 反应里，正反应速率和逆反应速 率 相等 ，反应混合物中各组分的 浓度保持不变 的状态， 称为化学平衡状态。 注意：
如果增加X，则平衡向正反应方向移动。
Y的转化量增加，平衡转化率也增大。
三、平衡转化率α
平衡转化率 = —平—衡—时—已—转—化—了—的—某—反—应—物—的—量——×100% 该反应物的起始总量
物质的平衡转化率越大，表示反应程度越大。 1.用不同物质的平衡转化率表示同一反应的程度时，数 值可能不同。 2.增加一种反应物，则另一种反应物的平衡转化率增大。
二、Kc的应用
化学平衡常数平衡转化率(共47张PPT)

化学平衡常数平衡转化率(共47张PPT)

3．一定温度下，反应 N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为 ΔH。现将 1 mol N2O4 充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明 反应达到平衡状态的是( )
A．①② C．③④
B．②④ D．①④
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
解析：选 D。因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而 不断变化，结合 ρ 气＝m/V 可知，气体密度不再变化，说明容器 体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态， ①符合题意；无论是否平衡，反应的 ΔH 都不变，②不符合题意； 反应开始时，加入 1 mol N2O4，随着反应的进行，N2O4 的浓度逐 渐减小，故 v 正(N2O4)逐渐减小，直至达到平衡，③不符合题意； NO2 的物质的量不再变化，说明 NO2 的浓度不再变化，反应达到 平衡状态，④符合题意。
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
2．(2018·郑州高二检测)一定条件下，反应 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)在容积不变的密闭容器中发生，下列对该反应达到
平衡状态的标志的描述中错误的是( ) A．混合气体的总分子数不再变化 B．混合气体的颜色不再变化 C．容器的总压强不再变化 D．混合气体的总质量不再变化
栏目 导引
第2章 化学反应的方向、限度与速率
化学平衡常数
4．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．K1K2
D.KK12
同一化学反应，化学方程式的书写方式不同，平衡常数的表达 式就不同。
高三化学 《平衡常数和平衡转化率》复习课件

高三化学 《平衡常数和平衡转化率》复习课件

KC 值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的 转化率越大；KC 值越小，表示反应进行的程度越小， 反应物的转化率越小。
(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说， 反应的平衡常数KC≥105，认为正反应进行得较完全； KC ≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较 完全）。见P47 表2-2-1
0.1mol/L,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
>,<,=).
4、平衡常数的计算
例题:高炉炼铁中发生的反应有:
FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g); △H < 0
(1)该反应的浓度平衡常数表达式Kc=____________;
(2)已知1100℃时,Kc=0.263.温度升高,化学平衡移动后 达到新的平衡,平衡常数Kc________(增大,减少或不 变).
(3) 1100℃时,测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=
KC
[CO] •[H 2 ] [ H 2O]
反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！
上两浓度平衡常数的单位分别是？
第1个化学平衡常数KC的单位是：L/mol; 第2个化学平衡常数KC的单位是：mol/L; KC的单位与反应的化学方程式有关，由化学方程式决 定，无固定的单位。
(1)、N平2(衡g)常+3数H2K(gC)的表示2与N可H3逆(g反) 应的系KC数有[N[关2N]H[H3]22 ]3
高温高压
例如：合成氨反应：N2 + 3H2 催化剂 2NH3 的浓度平衡
常数可表示 为：
KC
[NH3 ]2 [N2 ]•[H2 ]3
工业合成氨ppt课件演示文稿

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ν =κC(N2)C1.5(H2)C-1(NH3)
请根据关系式分析：各物质的浓度对反应 速率有哪些影响？可以采取哪些措施来提 高反应速率？
增大反应物浓度，减小生成物浓度
3、请你根据下表所给的数据分析催化 剂对合成氨反应速率的影响：
条件 Ea /KJ· mol-1 k(催)/k(无)
无催化剂
使用Fe催化剂
综合以上因素:实际生产中温度一般选 择在700K左右（主要考虑催化剂的活性）。
3、用不用催化剂？
分析: 经济效益和社会效益要求化学反应速 率要快,原料的利用率要高，单位时间内 的产量要高。
实际生产中选用铁为主体的多成 分催化剂（铁触媒），它在700K时 活性最高。
4、浓度怎么定？ N2 和 H2的比例怎么定？
练一练
1、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应 制得，其中一步反应为： CO(g)+H2O（g） CO2(g)+H2(g)（正反应放 热），下列措施中，能提高CO转化率的 是（ BC ）
A、增大压强 B、降低温度
C、增大水蒸气浓度
D、增大CO浓度
2.对于反应: 2SO2(g)+O2 (g)
2SO3 (g)
b、选择合适的温度：该温度是催化剂活 性最大的温度； c、选择合适的压强：既要考虑化学反应 速率和化学平衡，还要考虑动力、材料、设 备等。
高考链接
1.(2007宁夏）一定条件下，合成氨反应达到平 衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为 20. 0%，与反应前的体积相比，反应后气 体体积缩小的百分率是 ( ) A A 16.7% B 20.0% C 80.0% D 83.3%
自发
分析合成氨反应的特点：
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H ＝-9Fra bibliotek.2kJ/mol
化学平衡常数、平衡转化率ppt课件精选教学PPT课件

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cc(C)·cd(D) 任意状态时： 浓度商Qc= ca(A)·cb(B)
在某温度下，用浓度商Qc与Kc比较大小来判断是否达到平 衡。
可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
达到平衡状态时 Kc=
[C]c[D]d [A]a[B]b
cc(C)·cd(D) 任意状态时：浓度商QC= ca(A)·cb(B)
CO+H2
[N2][H2]3 (mol·L-1)2 [NH3]2
[CO][H2] [H2O]
mol·L-1
纯固体和液体浓度为1，不列入Kc式子。
1.对于某一化学反应，Kc的表达式唯一吗？ 不唯一。取决于化学方程式的系数。
2.对于系数一定的化学反应，Kc的数值受何影响？ 平衡常数只与温度有关。只有温度变，才有Kc变。
2Z 0 2x
(1-x)+(1-2x) = 3
2x
2
n平 1-x 1-2x 2x
x=1/3
结合上题结果，思考下列问题：X(g)+2Y(g)
2Z(g)
1.Y的平衡转化率的大小能说明反应的程度吗？
能。Y的平衡转化率越大，说明反应的程度越大。 2.X、Y的平衡转化率相同吗？
不一定相同。 3.如果增加X，平衡如何移动？Y的平衡转化率如何变化？
平衡（mol·L-1）: 0.008 00.0？08 0 0.0？04 0
【解析】 起始（mol·L-1）:
H2 + I2 0.01 0.01
2 HI 0
转化（mol·L-1）: 0.002 0 0.002 0 0.004 0
平衡（mol·L-1）: 0.008 0 0.008 0 0.004 0
二、Kc的应用
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A的初始浓度
= c0 A ［A］×100%= cA ×100%。
c0 A
c0 A
(2)规律: ①同一反应的不同反应物,其转化率可能不同;当按照反应系数之比投入反应 物时,反应物转化率相同。 ②多种反应物参加反应时,提高一种反应物的浓度,可以_提__高__其他反应物的转 化率,而该反应物本身的转化率会_降__低__。
在一定温度下,当一个可逆反应达到_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,用符号_K_表示。
2.表达式
对于反应mA(g)+nB(g)
［C］p［D］q
K= _［__A_］_m［__B_］_n__ 。
pC(g)+qD(g),
高中全程复习方略
第3节 化学平衡常数及转化 率的计算 工业合成氨
内容索引
考点1:化学平衡常数的含义和应用 考点2:化学平衡常数和转化率的有关计算 考点3:工业合成氨
高考新风向·命题新情境 课时精归纳·素养速提升 核心素养测评
考点1:化学平衡常数的含义和应用
【核心知识自查】
一、化学平衡常数
1.概念
【易错警示】平衡转化率的几点注意事项
(1)在同一条件下,平衡转化率是最大的转化率。 (2)产率= 实际产量 ×100%,“产率”不一定是平衡状态下的。
理论产量
(3) 催化剂可以提高产率,但是不能提高平衡转化率。
(4) 平衡时混合物组分的百分含量= 某组分的平衡量 ×100%。
平衡时各物质的总量
【基础小题诊断】
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。 ( )
提示:√。K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。
(2)化学平衡发生移动,平衡常数一定改变。 ( )
提示:×。K值只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
(3)C(s)+H2O(g)
【基础小题诊断】 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)若改变条件平衡向正向移动,则K值增大,反应物的转化率增大。
() 提示:×。K只与温度有关,若改变其他条件使平衡移动,则K值不变。若改变某 反应物的浓度使平衡正向移动,该反应物的转化率降低。
7 .3 化 学平衡 常数及 转化率 的计算 工业合 成氨课 件（3 1张）课 件PPT 部编版 课件统 编版课 件优质 课课件 免费课 件PPT
(5)平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动。( )
提示:×。平衡常数改变,温度一定发生变化。平衡一定移动。
(6)增大反应物的浓度,平衡正向移动,化学平衡常数增大。
()
提示:×。增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,但K不变化,因为K只受
温度的影响,温度不变,K不变。
(7)可根据K随温度的变化情况判断反应的热效应。
()
提示:√。若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K值减小,
则正反应为放热反应。
【题组训练过关】
考点2:化学平衡常数和转化率的有关计算 【核心知识自查】 1.分析三个量:起始量、变化量、平衡量。 2.明确三个关系 (1)对于同一反应物,起始量_-_变化量=平衡量。 (2)对于同一生成物,起始量_+_变化量=平衡量。 (3)各转化量之比等于_各__反__应__物__的__化__学__计__量__数__之__比__。
CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式为K=
[CO][H2 ] [C][H2O]
。(
)
提示:×。C为固体不出现在平衡常数表达式中。
(4)合成氨反应的平衡常数表达式为固定的式子即:K= ［NH3］2 。
()
提示:×。平衡常数表达式与化学方程式书写有关,化学[方N程2 ][式H2不]3 同,K的表达
式不同。
mx a
×100%,α(A)∶α(B)=
mx∶nx mb 。 a b na
④φ(A)=
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
a mx
a bpq m nx
×100%。
⑤
p(平) p(始)
a
b
p a
q b
m
n
x
。
7 .3 化 学平衡 常数及 转化率 的计算 工业合 成氨课 件（3 1张）课 件PPT 部编版 课件统 编版课 件优质 课课件 免费课 件PPT
3.意义及影响因素 (1)K值越大,反应物的转化率_越__大__,正反应进行的程度_越__大__。 (2)K只受_温__度__影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
二、化学平衡常数的应用 1.判断反应进行的程度 化学平衡常数能够表示可逆反应进行的程度。一个反应的K值越大,表明平衡 时生成物的浓度越大,反应物的浓度越小,反应物的转化率也越大。一般来说, 当K>105时,就认为反应基本进行完全了,而当K<10-5时,则认为反应很难进行。
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(2)改变条件,使反应物的平衡转化率增大,该可逆反应的平衡常数一定增大。 ()
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
起始(mol)
a
b
0
0
变化(mol)
mx
nx
px qx
平衡(mol) a-mx b-nx px qx
建立等式求解:
( px )p (qx )q
①K=
V (a mx )m
V ( b nx )n
V
V
②c平(A)= a mx (mol·L-1)。
V
③α(A)平=
2.判断化学反应进行的方向 对于化学反应aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Qc=
cc C cd D ca A cb B
。
3.判断反应的热效应
4.平衡转化率 (1)表达式: 对于化学反应aA+bB
cC+dD,反应物A的平衡转化率可以表示为
α(A)= A的初始浓度 A的平衡浓度 ×100%
3.计算方法:三段式法 (1)步骤 ①写出涉及的可逆反应的化学方程式。 ②找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量,哪些是未知量,按“三段式” 列出。 ③根据问题建立相应的关系式进行计算。
(2)模板
对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量(mol)分别为a、
b,达到平衡后,A的消耗量为mx,容器容积为V L。