2.1.2化学平衡常数 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第一节 化学反应速率 第二课时 化学平衡常数 第二章 化学反应速率和化学平衡 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. 能够利用化学平衡常数进行简单的计算 。 3.应用化学平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及反应进行的方向，提升从定量的角度分析化学反应的能力。　 学习目标 当达到化学平衡状态时究竟有多少反应物转化成生成物？平衡体系中反应物的浓度和生成物的浓度之间有什么关系呢？分析课本P31 序号 起始时浓度mol/L 平衡时浓度mol/L 平衡时 c0(H2) c0(I2) c0(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 0.01197 0.006944 0 0.005617 0.0005936 0.01270 48.37 2 0.01228 0.009964 0 0.003841 0.00125 0.01687 48.62 3 0.01201 0.008403 0.0 0.004580 0.0009733 0.01486 49.54 4 0 0 0.01520 0.001696 0.001696 0.01181 48.49 5 0 0 0.01287 0.001433 0.001433 0.01000 48.70 6 0 0 0.03777 0.004213 0.004213 0.02934 48.50 平均值 48.70 表2-1 457.6℃时反应体系H2(g) + I2(g) 2HI(g)中总各物质的浓度 从正反应 开始 从逆反应开始 计算公式 几乎相等 c 2(HI) c(H2) · c(I2) 证据推理 （2）无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定， 的值也 。 化学平衡状态时浓度数据分析 （1）无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时只要温度一定， 的值 。 近似相等 近似相等 （3）分析上表数据可知，该反应在457.6℃达到平衡时， 是一个 ，用K表示~~ 常数 分析上表，你得出什么结论？ 证据推理 人们对其他化学平衡体系的数据进行分析，也发现了类似的关系,平衡常数的表达式K与化学反应方程式的关系是什么？ 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) 其中：c为各组分的平衡浓度，固体、纯液体的浓度视为1，不写入表达式。 a A + b B c C + d D K 只受温度影响。 K = 生成物浓度系数次方之积 反应物浓度系数次方之积 模型构建 H2(g) + I2(g) 2HI(g) B 练习1：写出下列反应的平衡常数K的表达式 ① C(s) + H2O(g) ⇋CO(g) + H2(g) ② FeO(s) + CO(g) ⇋Fe(s) + CO2(g) ③ 2KClO3(s) ⇋KCl(s) + 3O2(g) 注意：反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数而不代入公式。 ④ Cr2O72-+H2O ⇋2CrO42-+2H+ N2+3H2 2NH3 2NH3 N2+3H2 1/2N2+3/2H2 NH3 K12 = K2 = 1/K3 请写出以下反应的平衡常数表达式：对于同一个化学反应，书写方式不同，各反应物、生成物的系数不同，平衡常数的表达式相同吗？ 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。 K逆＝1/K正 证据推理 ① 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1= ②2NO2 (g) N2O4 K2= ③2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K= K=K1  K2 方程①+ ②= ③ 则有 方程③ - ②= ① 则有 K1= 1.已知450℃时，反应 H2（g）+I2（g） 2HI（g）的 K=50，由此推测在450 ℃时，反应2HI（g） H2（g)+I2（g）的化学平衡常数为（ ） A.50 B. 0.02 C.100 D.无法确定 B 练习3：下列三个反应的平衡常数K之间有什么关系 方程式相加减，K值相乘除。 （1）平衡常数的大小反映了化学反应进行的 (也叫 )。 （2）K 越大，说明平衡体系中生成物所占的比例_____，正反应进行的程度越大，即该反应进行得越 ，平衡时反应物的转化率越 ， 反之，K 越小，该反应进行得越 ，平衡时反应物的转化率越 。 观察下表，思考为什么不同反应之间的K 值相差如此之大？ 下表为298K时，卤化氢生成反应的平衡常数： 化学方程式 平衡常数 K 化学方程式 平衡常数 K F2+H2 === 2HF 6.5×1095 Br2+H2 === 2HBr 1.91×1019 Cl2+H2 === 2HCl 2.57×1033 I2+H2 ⇋ 2HI 8.67×102 越大 完全 越大 不完全 越小 105 当K＞ 时，该反应就进行的基本完全了。 （3） 程度 反应的限度 证据推理 在相同的温度下，已知反应： ①N2(g)+O2(g) 2NO(g) 平衡常数K=3.84×10-31 ②2SO2(g)+O2 (g) 2SO3平衡常数K=3.1×1026 则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为（ ） A、①＞② B、①＜② C、① ＝② D、不能确定 B 比较浓度商(Qc)和 平衡常数(K)的大小 如何判断可逆反应是否达到平衡及反应向哪个方向进行？ 对于可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)在一定温度的任意时刻时，Q(浓度商)为 QC＜K ，反应向正方向进行 QC＝K ，反应处于平衡状态 QC＞K ，反应向逆方向进行 Q ＝ cp(C) • cq(D) cm(A) • cn(B) ①当 K = 生成物浓度(平衡时)幂之积 反应物浓度(平衡时)幂之积 Qc = 生成物浓度(某时刻)幂之积 反应物浓度(某时刻)幂之积 ＜ 说明某时刻的反应程度没有平衡时大，也就说明某时刻并没有达到平衡，且会继续向正反应方向进行达到平衡。 证据推理 练习3：高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) ⇋Fe(s)+CO2(g) 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”)。 ②当 说明某时刻的反应程度超过平衡时的反应程度，那么反应会向逆反应方向进行，“消除超过的部分”以达到平衡。 Qc = c(CO2) c(CO) = 0.025mol·L-1 0.1mol·L-1 =0. 25 否 正向 大于 QC＜K ， 反应向正方向进行 K = 生成物浓度(平衡时)幂之积 反应物浓度(平衡时)幂之积 Qc = 生成物浓度(某时刻)幂之积 反应物浓度(某时刻)幂之积 > 例：已知反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在773K时,平衡常数K=9，如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 mol·L，计算在这条件下，平衡时CO的浓度是多少，平衡时CO的转化率是多少？ K = ———— = 9 x2 (0.020-x)2 解：设平衡时CO浓度变化量为x mol·L CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) c(始) : 0.020 0.020 0 0 变化量：x x x x c(平) : 0.020-x 0.20-x x x x=0.015 (mol·L-1 ) 转化率 = —— ×100 = 75 % 0.015 0.020 答: 平衡时CO的浓度是0.015mol·L-1 该反应在所给条件下平衡时的转化率是75%。 4、平衡常数的计算 练一练：现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应 H2 (g) + I2 (g) ⇌2HI (g) 已知c(H2)始=0.4mol/L，c(I2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K=64，试判断，达平衡状态时，H2的转化率应为多少？ 解： （1）设氢气的转化浓度为xmol/L H2 + I2 ⇌ 2HI 起始浓度/mol·L-1 0.4 1 0 转化浓度/mol·L-1 x x 2x 平衡浓度/mol·L-1 0.4-x 1-x 2x 解得 x=0.385 mol/L，则氢气的转化率为 15 化学平衡常数 表达式及书写注意事项 意义及影响因素 应用 用浓度商Q与K比较： Q＜K，反应向正反应方向移动； Q＝K，反应处于平衡状态； Q＞K，反应向逆反应方向移动 K越大，反应进行程度越大。只与温度有关 小结 平衡常数(K ) 化学平衡状态 一定条件下 定量表达 只受温度影响 可逆反应 与Q 比较判断是否达到平衡 计算平衡时各物质的浓度和反应物的转化率 小结 对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数K，下列说法 正确的是(　　) A.K＝eq \f(c4（H2）·c（Fe3O4）,c3（Fe）·c4（H2O）) B.K＝eq \f(c4（H2）,c4（H2O）) C.增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小 D.改变反应的温度，平衡常数不一定变化 $$