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 第二课时 化学平衡常数 1 H2（g) + I2 (g) 2HI（g） 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡状态时，反应物和生成物的浓度之间有怎样的定量关系？ 阅读课本P31-32的表格，你能得出什么结论？ H2（g) + I2 (g) 2HI（g） 结论： (2)常数K与反应物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。 2 c (HI) c(H2) · c(I2) (1)温度不变时， 为常数，用 K表示，K 平均值为48.74； ■ 化学平衡常数只与温度有关 1、定义 在一定温度下，对达到平衡一个可逆反应而言，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。 2、表达式 一、化学平衡常数 K= cc(C)cd(D) ca(A)cb(B) 反应aA+bB cC+dD 3、单位 浓度单位为mol·L-1，K单位为(mol·L-1)n，一般情况下不写单位 (1) K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。 4、化学平衡常数的意义 定量地衡量化学反应进行的程度 (2)一般当K＞105时，该反应进行得基本完全。 浓度商和化学平衡常数 对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)， （1）在任意时刻的 cp(C) · cq(D) cm(A) · cn (B) = Q（浓度商） （2）当该反应在一定温度下达到化学平衡时 cp(C) · cq(D) cm(A) · cn (B) = K（化学平衡常数） 影响因素：温度 使用平衡常数书写注意事项： 浓度商中的浓度为任意时刻的浓度，而平衡常数中的浓度为平衡时的浓度。 某个反应可以表示为两个反应的和(或差)，则总反应的平衡常数等于各分反应平衡常数之积(或商)。这个关系称为多重平衡规则。 同理： 1= 3- 2 K1 = K3 / K2 3= 1 + 2 K3 = ——— = ——— · ——— = K1 · K2 c(H2O) · c(CO) c(H2) · c(CO2) 推论:反应1×m = 反应4 K1m = K4 反应1÷m = 反应5 K11/m =K5 注意：在处理多重平衡关系中,所有平衡常数必须在同一个温度。 1. H2(g) + O2 H2O(g) K1 2. CO2(g) CO(g)+ O2 K2 3. H2(g)+CO2(g) H2O(g)+ CO(g) K3 c(H2O) c(H2) · c(O2) c(O2) · c(CO) c(CO2) ① QC ＝K ，反应_______ ② QC＜K ，未达平衡,反应向________方向进行 ③QC＞K ，未达平衡,反应向_______ 方向进行 cm(A)·cn(B) cp(C)·cq(D) Qc= 正反应 平衡 逆反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 对于一般的可逆反应, 当在一定温度任意状态时: cm(A)·cn(B) cp(C)·cq(D) K= 任意状态 趋 向 平衡状态 利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状态 平衡常数表达式与方程式的关系 ⑴纯液体（如水）和固体不出现在K表达式中 写出下列反应平衡常数的表达式，看看它们之间有何关系？ N2+3H2 2NH3 K1 1/2N2+3/2H2 NH3 K2 K1 = K22 (2)K表达式与化学方程式书写形式有关 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) K2 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1 K2 = 1/K1 (3)同一化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 写出下列反应平衡常数的表达式，看看它们之间有何关系？ (3)同一化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1 2NO2(g) N2O4 (g) K2 2NO(g) +O2(g) N2O4 (g) K 3 K 3 = K1  K2 (4)多重平衡规则：方程式呈相加(或相减)关系，则K呈现相乘(或相除) 高炉炼铁中发生的反应有: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g), △H < 0;K=0.263 (1)该反应的平衡常数表达式K=____________; (2) 1100℃时,测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)= 0.1mol/L,在这种情况下,该反应是否处于平衡状态________(填是或否),此时反应速率是v正________v逆(填>,<,=). 否 > c(CO2)/c(CO) Qc= c(CO2) /c(CO)＝0.25＜0.263，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行 在一定体积的密闭容器中，进行如下反应： 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： 回答下列问题： 该反应为 反应（选填“吸热”、“放热”） 吸热 ■利用K可判断反应的热效应 ①若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应 ②若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应 化学平衡常数的相关计算 计算模型——三段式法 例1：在某温度下，将H2和I2各0.10mol气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080mol/L (1)求该反应的平衡常数和H2的转化率； (2)在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各 0.20mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度 和H2的转化率。 (1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率 三段式法——“始、变、平、列方程” 温度不变，K不变 (2)已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率 (3)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数 例2:反应SO2(g)+ NO2(g) SO3(g)+NO(g) ,若在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为60%，试求：在该温度下 （1）此反应的浓度平衡常数。 （2）若SO2(g)的初始浓度增大到3mol/L,则SO2(g)和NO2(g)的转化率分别变为多少？ 2.25 47.6% 74% 思考：增大反应物中某一物质的浓度，该物质的转化 率如何变化？其他反应物的转化率呢？ 减小 增大 P33例2 4.基本计算关系 (1)各物质的物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。 (2)反应物的转化率＝ ×100%＝ ×100%。 (3)生成物的产率＝ ×100%。 (4)平衡时某气体组分的体积分数＝该气体组分的物质的量分数 ＝ ×100%。 1．将4 mol SO2(g)与2 mol O2(g)放入4 L的密闭容器中发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，在一定条件下反应达到平衡，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol/L。则此条件下该反应的平衡常数为(　　) A．4　　　　　　　　　　　 B．0.25 C．0.4 D．0.2 A 2．在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)。在500 ℃时，平衡常数K＝9。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol/L，则在此条件下CO的转化率为(　　) A．25%　 B．50% C．75% D．80% C 3．在一定温度时，4 mol A在2 L的密闭容器里分解，达到平衡时,测得已有50%的A分解成B和C：A(g)2B(g)＋C(g)。此温度时，该反应的平衡常数为(　　) A．4　　　　B．3 C．2　　　　D．1 A 4．在一定温度下的密闭容器中，通入1 mol CO和1 mol H2O(g)，发生反应：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，达到平衡时测得n(H2)＝0.5 mol，下列说法不正确的是(　　) A．在该温度下，反应的平衡常数K＝1 B．平衡时CO2的体积分数为50% C．CO的平衡转化率为50% D．平衡时n(H2O)＝0.5 mol B 化学平衡的“三段式法”计算模型 对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为V L。 mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g） 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx $$