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

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 课时2 化学平衡常数 人教版2019选择性必修1 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) 新课导入 结论2：化学平衡常数与反应物的起始浓度大小无关。 结论1： 为常数。 c2(HI) c(H2) · c(I2) H2(g) + I2(g) 2HI(g) 结论3：化学平衡常数与正向建立还是逆向建立平衡无关。 化学平衡常数 化学平衡常数 一、概念 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（简称平衡常数），用符号K表示。 对于可逆反应：mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g) 1、在任意时刻时： 浓度商 2、在平衡时： 化学平衡常数 化学平衡常数 当反应中有关物质的浓度商      平衡常数时，表明反应达到限度，即达到化学      。 等于 平衡状态 2.化学平衡常数K与浓度商Q的关系 若Q ＜ K，反应向正方向进行，V正＞V逆 若Q = K，反应平衡状态，V正=V逆 若Q ＞ K，反应向逆方向进行，V正＜V逆 二、Q与K的关系： 化学平衡常数 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 2KClO3(s) ⇌ KCl(s) + 3O2(g) 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。 三、K的表达式书写注意事项： 化学平衡常数 写出下列反应的平衡常数K的表达式 ③ Cr2O72- + H2O ⇌ 2CrO42- + 2H+ a. 稀溶液中，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中； b. 非水溶液以及有机反应，水应该写在常数的表达式中。 ④Fe3O4(s) + 4H2(g) ⇌ 3Fe(s) + 4H2O(g) 高温 结论： 1、方程式系数同时扩大或缩小n倍，K值变为原来的n次方； 2、正、逆反应的平衡常数互为倒数。 化学平衡常数 平衡常数K的表达式与方程式的书写有关 ① N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g) ② N2(g) + H2(g) ⇌ NH3(g) ③ 2NH3(g) ⇌ N2(g) + 3H2(g) 三者关系: K1 = 1/K3 = K22 结论： 3、方程式相加（相减）时，K值对应相乘（相除）。 化学平衡常数 平衡常数K的表达式与方程式的书写有关 三者关系: K3 = K1  K2 2NO(g) + O2(g) ⇌ 2NO2(g) K1 2NO2(g) ⇌ N2O4 (g) K2 2NO(g) +O2(g) ⇌ N2O4 (g) K3 化学平衡常数 四、平衡常数的影响因素——内因 内因：不同的化学反应、方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要 因素。 一般来说当 K＞105 时，可以认为反应完全，反应为不可逆反应。 化学方程式 平衡常数 K F2+H2 === 2HF 6.5×1095 Cl2+H2 === 2HCl 2.57×1033 Br2+H2 === 2HBr 1.91×1019 I2+H2 ⇋ 2HI 8.67×102 化学平衡常数 四、平衡常数的影响因素——外因 外因：通常情况下，K值只受温度影响。 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 化学平衡常数的应用 一、 表示可逆反应进行的程度 K = 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 K值越大，反应进行得越 ，反应物平衡转化率 ； K值越小，反应进行越 ，反应物平衡转化率 。 完全 越高 不完全 越低 一般来说， 时，反应就进行得基本完全 K>105 一般来说， 时，可以认为未发生反应，反应不能进行 K<10-5 化学平衡常数的应用 二、 判断反应或者平衡移动的方向 若Q ＜ K，反应向正方向进行，V正＞V逆 若Q = K，反应平衡状态，V正=V逆 若Q ＞ K，反应向逆方向进行，V正＜V逆 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，Qc(浓度商)为： Qc ＝ cp(C) • cq(D) cm(A) • cn(B) 化学平衡常数的应用 【例】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1.0 mol/L，2.0 mol/L，1.5 mol/L；此时反应 (是/否)处于平衡状态？如果不平衡，此时反应朝 (正/逆)方向进行？ 否 逆 化学平衡常数的应用 三、 利用K随温度的变化，判断反应的焓变 若温度升高，K值增大，则正反应为    反应； 若温度升高，K值减小，则正反应为      反应。 吸热 放热 反应Fe(s)+CO2(g) ⇌ FeO(s)+CO(g)，其平衡常数为K1；在温度973 K和1173 K情况下，K1的值分别如下： 温度 K1 K2 973 K 1.4 2.9 1173 K 2.1 1.3 反应是________（填“吸热”或“放热”）反应 吸热 K2对应的反应是________（填“吸热”或“放热”）反应 放热 化学平衡常数的应用 四、 进行相关计算 1、通过三段式计算平衡常数 ——三段式 一定温度下，将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)注入体积为1.0L的密闭反应器，发生反应2SO2(g) + O2(g) ⇌2SO3 (g)，达到平衡后，测得SO3的平衡浓度为0.044mol.L-1  1.计算SO2和O2的平衡转化率。 2.计算该温度下的平衡常数K。 α(SO2)= α(O2) 88% ≈73% K ≈6.7×103 化学平衡常数的应用 ①c(CO) : c(H2O) = 1:1 时 已知CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2 (g) +H2 (g) 800℃时K = 1.0 ；求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4开始，达到平衡时CO和H2O的转化率。 (1-x)(1-x ) x2 K = = 1 2、通过平衡常数计算浓度 ——设未知数法 CO + H2O ⇌ CO2 + H2 起始c 1 1 0 0 转化c -x -x +x +x 平衡c 1-x 1-x x x 解得 x = 0.5 α(CO)= 50% α(H2O)= 50% 化学平衡常数的应用 ②c(CO) : c(H2O) = 1:4 时 已知CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2 (g) +H2 (g) 800℃时K = 1.0 ；求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4开始，达到平衡时CO和H2O的转化率。 CO + H2O ⇌ CO2 + H2 起始c 1 4 0 0 转化c -x -x +x +x 平衡c 1-x 4-x x x 解得 x = 0.8 α(CO)= 80% α(H2O)= 20% (1-x)(4-x ) x2 K = = 1 $$