2.2.3化学平衡常数 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章　化学反应速率与化学平衡 第3课时　化学平衡常数 一、浓度商 1、 概念 一定温度下的某可逆反应，任意时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积之比，称之为浓度商，用Q表示。 2、 公式 注意：固体、纯液体不写入公式 对于可逆反应：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)： Cr2O72- (aq)+H2O(l) 2CrO42- (aq) + 2H+(aq) Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温 3Fe(s) + 4H2O(g) N2+3H2 2NH3 2NH3 N2+ 3H2 趁热打铁 写出下列可逆反应的浓度商的表达式 讨论：分析数据，你能得出什么结论？  54.498  54.618   54.329   8.298 8.306   8.272 结论：相同温度下的同一可逆反应，无论从哪个方向开始反应，达到平衡状态时，浓度商为一个常数，我们把此时的浓度商叫做化学平衡常数。 1、定义： 化学平衡常数 在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值是一个常数，这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。用符号K表示。  54.498  54.618   54.329   8.298 8.306   8.272 (1)K与反应起始浓度大小无关；(2)K与平衡建立的过程无关。  54.498  54.618   54.329   8.298 8.306   8.272 (3)K只与温度有关 内因：反应中物质的性质 外因：对于同一可逆反应，K只与温度有关 影响化学平衡常数的因素 平衡常数K的数学表达式： 其中c为各组分的平衡浓度 注：纯固体和纯液体浓度计为1，不列入平衡常数K表达式 对于可逆反应：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)： 化学平衡常数K ①表明化学反应限度 对给定的反应来说，K值越大，正反应进行的程度越大，平衡时反应物的转化率越高 6、平衡常数K的应用 一般： K ＞105，认为反应进行得较完全 K ＜10-5，认为 反应很难进行 10-5 K 105， 认为是可逆反应 Q＜K ，V正＞V逆，反应向正方向进行 Q＝K ，V正＝V逆，反应处于平衡状态 Q＞K ，V正＜V逆，反应向逆方向进行 则： 如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下： 任何状态的浓度商（Q） ②判断反应是否达到平衡状态及反应进行的方向 利用化学平衡常数可以判断一个化学反应是否达到平衡状态 ③判断平衡的热效应 吸热反应，升高温度，K会变大。 放热反应，升高温度，K会变小 否，向逆方向进行 平衡 某温度下,反应H2(g)+I2(g) 2HI（g）的平衡常数K=0.25,请判断H2、I2、HI的浓度分别是下列数值时，体系是否处于平衡状态，如不处于平衡状态，反应将向哪方向进行？ (1)c(H2)=0.1mol/L, c(I2)=0.1mol/L,c (HI)=0.2mol/L (2)c(H2)=0.16mol/L,c(I2)=0.16mol/L,c(HI)=0.08mol/L 使用平衡常数应注意的问题 （1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态 （2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢， 即速率大，K值不一定大 （3）在进行K值的计算时，纯固体、纯液体不作考虑 Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温 3Fe(s) + 4H2O(g) 如： 一定温度下 （4）平衡常数的表达式与方程式的书写有关 ②N2+3H2 2NH3 ①2NH3 N2+3H2 某温度下 N2+ H2 NH3 对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。 当方程式中各物质的化学计量数都变成原来的n倍时，则平衡常数变为原来的n次幂。 K1 K2互为倒数 即K1 K2 =1 K2 =K32 1 2 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 × K2 若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之积(商) 2.已知方程式A(g) ⇌ C(g) K1 和 B(g) ⇌ D(g) K2 用K1、K2表示下列反应的平衡常数。 （1）C(g) ⇌ A(g) K3 = __________ （2）2B(g) ⇌ 2D(g) K4 = __________ （3）A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g) K5 = __________ （4）2A(g) + D(g) ⇌ B(g) + 2C(g) K6 = __________ 1/ K1 K22 K1·K2 K12/K2 3.高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g)⇋Fe(s)+CO2(g) (条件省略) 已知1100℃，K=0.263，某时刻测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1 在这种情况下： (1)该反应是否处于平衡状态_____(填“是”或“否”)； (2)此时反应会向______进行？（填“正向”或“逆向”）； (3)此时化学反应速率是ν正 _____ν逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。 Q = c(CO2) c(CO) = 0.025mol·L-1 0.1mol·L-1 =0. 25 ＜K 否 正向 大于 1.在某温度下，可逆反应： mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常数为Ｋ，下列说法正确的是（　　） Ａ.Ｋ越大，达到平衡时，反应进行的程度越大． Ｂ.Ｋ越小，达到平衡时，反应物的转化率越大． Ｃ.Ｋ随反应物浓度改变而改变． Ｄ.Ｋ随温度改变而改变． AD 【课堂练习】 2.反应Ⅰ：H2(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g)的平衡常数为K1； 反应Ⅱ：HI(g) ⇌ H2(g)+ I2(g)的平衡常数为K2，则K1、K2的关系为（ ）(平衡常数为同温度下的测定值) A． B． C． D． 1 D 3. 在800℃时，体积为1升的密闭容器中，下列可逆反应达到化学平衡状态：CO(g)+H2O(g) ⇌ CO2(g)+H2(g)，已知CO和H2O(g)的初始浓度为0.01mol·L-1时，H2平衡浓度为0.005mol·L-1.若此时再加入0.02mol·L-1的H2O(g)，重新达到平衡时，H2平衡浓度为（ ） A．0.025 mol·L-1 B．0.0075 mol·L-1 C．0.005 mol·L-1 D．0.015 mol·L-1 B 4.已知反应 C(s)＋H2O(g) ⇌ CO(g)＋H2(g) 的平衡常数K＝1.0，某时刻H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度分别为1.0mol/L，2.0mol/L，1.5mol/L。试回答： （1）此时反应是否处于平衡状态？ （2）如果不平衡，此时反应朝哪个方向进行？ 否 逆向进行 5.(I)已知在448℃时，反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数K1为49,则该温度下反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为 ;反应1/2H2(g)+1/2I2(g) HI(g)的平衡常数K3为 1/49 7 (1)该反应的化学平衡常数表达式为K= (2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 A.容器中压强不变 B.混合气体中c(CO)不变 C.v正(H2)=v逆(H2O) D. c(CO2)=c(CO) (Ⅱ)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)的关系如下表所示： AD (3)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃ (4)在800℃时，发生上述反应，某一时刻测得各物质浓度分别为c(CO2)为2mol·L-1,c(H2)为1.5mol·L-1,c(CO)为1mol·L-1,c(H2O)为3mol·L-1,此时反应 达到平衡(填“是”或“否”)。 (Ⅱ)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)的关系如下表所示： 800 否 6.压强平衡常数(Kp) 当CH4和CO平衡组成均为40%时,该温度下反应Ⅱ的平衡常数Kp=　　。 (此时总压为0.1MPa) Ⅰ.CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-156.9 kJ·mol-1 Ⅱ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.0 kJ·mol-1 在密闭反应器中通入4 mol H2和1 mol CO2,分别在0.1 MPa和1 MPa下进行反应。分析实验中温度对含碳物质的平衡组成(体积百分数)的影响,其中CO和CH4的平衡组成受温度的影响如图所示: 1.2 转化率是对反应物而言的； 一定温度下，K值越大，转化率就越高； 对于一给定可逆反应，α不仅与温度有关也与反应物起始浓度有关。 平衡转化率 可逆反应到达平衡时，某反应物的变化量与反应物起始量之比，用来表示反应限度 反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示： 对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g) $$