2.2.2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2节 化学平衡 第2课时 化学平衡常数 第二章 人教版 高二年级 选择性必修一 在工业生产和实验室中，人们会遇到各种各样的可逆反应，如合成氨反应： N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 催化剂 高温高压 那么怎样才能定量地描述化学反应的限度呢！ 该反应在一定条件下不可能进行完全，即存在一定的限度。而反应浓度的大小对于生产和生活实际有着直接影响。 因此还需关注化学反应的限度。 新课导入 序号 起始时的浓度 （×10－3 mol·L-1） 平衡时的浓度 （×10－3 mol·L-1） 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 11.97 6.944 0 5.617 0.594 12.70 48.37 2 12.28 9.964 0 3.841 1.524 16.87 48.62 3 12.01 8.403 0 4.580 0.973 14.86 49.54 4 0 0 15.20 1.696 1.696 11.81 48.49 5 0 0 12.87 1.433 1.433 10.00 48.70 6 0 0 37.77 4.213 4.213 29.34 48.50 457.6 ℃，在容积不变的密闭容器中发生反应： H2(g) + I2(g) 2HI(g) 化学平衡，反应物和生成物的浓度之间有什么关系？ C(H2)·C(I2) C2(HI) 从正反应 开始 从逆反应开始 计算公式 几乎相等 结论：该反应在457.6℃达到平衡时， 是一个常数。 c2(HI) c(H2) · c(I2) 三、化学平衡常数 I2(g) + H2(g) 2HI(g) 化学平衡常数平均值 48.37 48.62 49.54 48.49 48.70 48.50 48.70 1、温度不变时，反应达到平衡， 为常数用K表示； 注意 通过分析实验数据得出 查阅文献 2、常数K与反应的起始浓度大小无关； 3、常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过程无关。 序号 平衡时的浓度/( mol·L-1) 平衡时 c(H2) c(N2) c(NH3) 1 1.15 0.75 0.261 2 0.51 1.00 0.087 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 5.71×10－2 5.93×10－2 6.08×10－2 表2: 在500 ℃ 时，3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)反应体系中各物质的浓度 几乎相等 H2(g) + I2(g) 2 HI(g) 3H2(g) + N2(g) 2 NH3(g) 总结：表达式与化学反应方程式的关系 结论：在一定温度下，以化学计量数为指数，生成物平衡浓度幂之积与反应物平衡时浓度幂之积的比值是一个定值 三、化学平衡常数 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，这个常数就是该反应的化学平衡常数。 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 符号K K = C (C) C (D) C (A) C (B) m n p q · · 平 平 平 平 系数次方 1、定义 2、表达式 浓度的单位为mol/L， K的单位通过计算得到 固体或液体纯物 质不列入平衡常数 其中c为各组分的平衡时浓度。固体或纯液体其浓度可看成1，一般不列入平衡常数！！！ 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 Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+ 平衡常数表达式与方程式的书写方式有关 N2+3H2 2NH3 2NH3 N2+ 3H2 N2 + H2 NH3 1 2 3 2 K1= K2= K3= ④ ⑤ ⑥ 练习2：写出下列反应的平衡常数K的表达式 K1 = 1/K2 = K32 2、若化学方程式中化学计量数等倍扩大或缩小n倍，则化学平衡常数变为原来的 n 次幂或 1/n 次幂。 K正＝1/K逆 K＝K’ 2 结论： 1、若反应方向改变,则平衡常数改变。 思考与发现 在同一温度下，K1 、 K2、K3之间是什么关系？ 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 同一反应的正、逆反应平衡常数，互为倒数;反应方程式的系数扩大n倍，则平衡常数是原平衡常数的n次方。K变为Kn K3 = K1  K2 结论：方程式相加(减)，ΔH 相加（减），则K相乘(除) 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 ΔH1 K1= 2NO2 (g) N2O4 ΔH2 K2= 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) ΔH3 K3= ① ② ③ 方程③=①+ ② 方程①=③ — ② 练习3：观察③与反应①、②的平衡常数有何关系？ ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系为: ΔH3=ΔH1+ΔH2 K1、K2、K3三者关系为: K1、K2、K3三者关系为: 化学方程式与平衡常数K的关系 1）化学方程式改变方向，则平衡常数变为原来的倒数 2）化学计量数变为原来n倍，平衡常数变为原来的n次方 3）方程式相加（减），平衡常数相乘（除） 4）若ΔH=aΔH1+bΔH2 +cΔH3， 则有K =   ⑴化学平衡常数只与 有关，与反应物或生成物的浓度 ，温度不变，K值 ； 温度 无关 不变 ⑵ 化学平衡常数K与正向建立或逆向建立平衡 (即与平衡建立的过程 ) 无关 无关 ⑶ 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“1”而 公式计算。 不代入 mA(s)+nB(g) pC(g)+qD(l) K = C (C) C (B) n p 平 平 ⑷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，平衡常数 。 也会改变 注意 (2)水的处理 ①气态水或非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数。 ②稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度视为常数“ 1”而不代入公式 1、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③H2(g) + SO2(g) ⇌ O2(g) + H2S(g)的平衡常数是( ) A.K1 + K2 B.K1–K2 C.K1×K2 D.K1/K2 D 对点训练 2、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 H2(g)＋ I2(g) HI(g)的平衡常数K3为 ________。 — 1 49 = — 1 K1 7 回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝___________。 (2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 (3)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(H2)正＝v(H2O)逆 D. c(CO2)＝c(CO) t/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 3、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： T↑ K ↑ ↑ 正向 吸热 B C 3、化学平衡常数的意义 (1)K值越大，说明平衡体系中生成物所占比例 ,说明正反应进行的程度____，反应物的转化率_____；反之就越不完全，转化率就_____。 (2)K只受_____影响，与反应物或生成物的_____变化无关。 (3)一般地说，K>105时，该反应进行得基本完全。 越大 越小 温度 浓度 越大 越大 K 值越大，说明平衡体系中生成物的比例越大，正反应进行的程度越大 ，即该反应进行得越完全，反应物的转化率越大。b.K只受温度的影响，与其他条件无关，换句话说K只是温度的函数 4、化学平衡常数的应用 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) K = C (C) C (D) C (A) C (B) m n p q · · 平 平 平 平 K = C (C) C (D) C (A) C (B) m n p q · · 平 平 平 平 Qc 浓度商 Qc < K，反应向正反应方向进行， Qc = K，反应处于平衡状态， Qc > K，反应向逆方向进行， （代入任意时刻的浓度） v正 v逆 > v正 v逆 = v正 v逆 < 对于可逆反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)，在400℃时 K=10。现往1L密闭体系中投入 4molCO(g)、1mol H2O(g)、10mol CO2(g)和 2mol H2(g)，请分析该体系中反应是否处于平衡状态。 ⑵ 利用K可判断反应的热效应 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。 4、化学平衡常数的应用 Qc < K，反应向正反应方向进行 Qc = K，反应处于平衡状态 Qc > K，反应向逆方向进行 ⑴利用浓度商判断反应体系的状态 对反应热小于0的反应，升高温度，K值减小 对反应热小于0的反应，升高温度，K值增大 A．反应正好达平衡 B．反应向左进行 C．反应向某方向进行一段时间后K<57.0 D．反应向某方向进行一段时间后c(H2)<0.2 mol/L D C (HI) 2 C (H2) ·C (I2) Qc = =(0.3mol/L)2/0.2mol/L×0.5mol/L =0.9<K 练习： 平衡常数的大小可以 判断反应进行的程度，受温度的影响可以判断该反应的热效应。 练习：在一定体积密闭容器中，进行如下反应 CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g),其平衡常数Ｋ和温度t的关系如下： t/ºC 700 800 830 1000 1200 k 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 (1)k的表达式为：　 　　　　　； (2)该反应为　　　　反应（“吸热”或“放热”）； (3)若c(CO2) ·c(H2)=c(CO) ·c(H2O),此时温度为 ； (4)在上述温度下,______℃时,反应物转化率最大。 c(CO)·c(H2O) c(CO2)·c(H2) 吸热 830℃ 1200 $$