2.2.2 化学平衡常数 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选修一

判断平衡状态的证据： 正逆相等 变量不变 知识回顾 温故知新 我们知道可逆反应到达平衡状态判断的方法 ： 定性 【思考】能否从定量的角度研究一个可逆反应是否达到平衡状态呢？ 在一定温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢？ 课题导入 §2.2.2 化学平衡常数 第二章 化学反应速率与化学平衡 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。　 目标引领 序号 起始时各物质的浓度mol/L 平衡时各物质的浓度mol/L H2 I2 HI H2 I2 HI 1 1.197×10-2 6.944×10-3 0 5.617×10-3 5.936×10-4 1.270×10-2 48.37 2 1.228×10-2 9.964×10-3 0 3.841×10-3 1.524×10-3 1.687×10-2 48.62 3 1.201×10-2 8.403×10-3 0 4.580×10-3 9.733×10-4 1.486×10-2 49.54 4 0 0 1.520×10-2 1.696×10-3 1.696×10-3 1.181×10-2 48.49 5 0 0 1.287×10-2 1.433×10-3 1.433×10-3 1.000×10-2 48.70 6 0 0 3.777×10-2 4.213×10-3 4.213×10-3 2.934×10-2 48.50 2 c (HI) c(H2) · c(I2) 在457.6℃时反应体系I2(g) + H2(g) ⇌ 2HI(g)中各物质的浓度如图所示 忽略试验误差，457.6℃达到平衡时，可以视为常数 独立自学 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，称为化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K 表示。 2. 表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g)，当该反应在一定温度下达到平衡时， 一、化学平衡常数 K = 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 = cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) 注意： (2)固体或纯液体浓度看作常数“1”，不代入表达式； (1)其中c为各组分的平衡浓度 (3) H2O： 液态时，不能代入平衡常数表达式； 气态时，需要代入平衡常数表达式 引导探究 1. 概念 【例题1】写出下表中各反应的平衡常数表达式： 2NO2(g)　　N2O4(g) 3Fe(s)＋4H2O(g)　　Fe3O4(s)＋4H2(g) Br2＋H2O　　H＋＋Br－＋HBrO CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) K= c(CO2) mol·L-1 1 (mol·L-1)-1 (mol·L-1)2 (1)在同一温度下，正、逆反应的平衡常数K互为倒数。 【例】2NO2(g) N2O4(g) N2O4(g) 2NO2(g) K2 = c2(NO2) c(N2O4) K1 = c2(NO2) c(N2O4) (2)方程式系数扩大几倍，平衡常数K就扩大几次方倍。 【例】2NO2(g) N2O4(g) 4NO2(g) 2N2O4(g) K1 = c2(NO2) c(N2O4) K2 = c4(NO2) c2(N2O4) K1 = 1 K2 K2 = K12 3. 平衡常数与方程式的关系 【例】 ① 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 ② 2NO2 (g) N2O4 K2 ① + ②得 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K K = K1×K2 【例】① C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 ② CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2 ①－②得 C (s) + CO2(g) 2CO(g) K K = K1 K2 （3）方程式相加(减)，则K相乘(除)。 (1)内因：化学反应本身的性质。 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受 影响。与压强、起始浓度、起始反方向均无关。 4.化学平衡常数的影响因素 温度 I2(g) + H2(g) ⇌ 2HI(g) 在任意时刻的 ，称为 ，常用 表示， 即 浓度商 Q 5.浓度商 （1）定义：对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) ⇌ pC(g)＋qD(g)， 注意：其中c为各组分任意时刻的浓度. Q与K有什么关系？ 1.一个反应在任何时刻都可以写出浓度商，二者公式相同 2.只有平衡时的浓度商才叫做化学平衡常数 3.K是Q的特殊值！ 思考 （1） 判断反应进行的程度 ①平衡常数的大小反映了化学反应进行的 (也叫 )。 ②K 越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，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 。 程度 反应的限度 完全 大 不完全 小 105 ③当K＞ 时，该反应就进行的基本完全了; K＜10-5,很难进行。 1.化学平衡常数的意义 二、化学平衡常数的应用 引导探究 【注意事项】 ①平衡常数数值大，不代表此温度下反应速率快，也不代表反应很容易发生。 ②平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该温度下不能进行。 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。因此没有必要在该温度下进行实验，以免浪费人力物力。 （2）判断反应进行的方向 Q＜K，反应向正方向进行 Q = K，反应达到平衡状态 Q ＞K，反应向逆方向进行 对于一般的可逆反应： mA(g)＋nB(g) ⇌pC(g)＋qD(g) 例：850 ℃时，若向1L的密闭容器中同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2，发生反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)。(已知在850 ℃时，K＝1) ①当x＝5.0时，上述向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。 ②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是____________。 Q = c(CO2)·c(H2) c(CO)·c(H2O) = 1×5 1×3 = 5 3 > 1 逆反应 分析：要使上述反应开始时向正反应方向进行，则必修满足Q < K 1×x 1×3 < 1 x < 3 0 ≤ x < 3 （1）已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率 【例】在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080mol/L，求： (1)反应的平衡常数。 (2)在上述温度下，该容器中若通入H2(g)和I2(g)各0.2mol，试求达平衡时各物质的浓度。 (3)计算(1)、 (2)问条件下H2、I2的转化率，通过比较你有什么想法？ (1)：H2的转化率为20%，I2的转化率为20% (2)：H2的转化率为20%，I2的转化率为20% 2.化学平衡常数的计算 （2）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率 【例】在容积为2L的密闭容器中，将0.2mol CO(g)与10mol H2O 加热到830℃，达到下列平衡： 此时该反应的K为1.0。 求：达平衡时CO转化为CO2的转化率。 CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) 在t ℃，2L密闭容器中： 当堂诊学 A(g) +B(g) ⇋ C(g) △H<0 n0 4 mol 3 mol 0 mol n平衡 2 mol . Δn . (1)该温度下反应的平衡常数 K= , (2)B的平衡转化率= , c(A)平= 。 2mol 2mol 2mol 2mol 1mol 2 66.7% 1mol/L 化学平衡常数 1、表达式及书写注意事项 2、意义及影响因素 3、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 三段式做有关计算题方法 K越大，反应进行程度越大。只与温度有关 目标升华 K＝ K＝ K＝ $$