2.2.2化学平衡常数 课件--2024-2025学年高中化学人教版（2019）选择性必修1

第2课时　化学平衡常数 第二章　第二节　化学平衡 课标要求 核心素养 1、知道化学平衡常数的含义，能书写化学平衡常数表达式并进行简单计算 2、能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡 1、证据推理：通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用。 2、模型认知：构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题。 素养目标 重点难点 化学反应平衡常数的计算与应用 【导】 化学平衡是在一定条件下，该反应进行的最大限度。 此时反应物和生成物的浓度之间有什么关系呢？ 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？ 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 2 1.228×10-2 9.964×10-3 0 3.841×10-3 1.524×10-3 1.687×10-2 3 1.201×10-2 8.403×10-3 0 4.580×10-3 9.733×10-4 1.486×10-2 4 0 0 1.520×10-2 1.696×10-3 1.696×10-3 1.181×10-2 5 0 0 1.287×10-2 1.433×10-3 1.433×10-3 1.000×10-2 6 0 0 3.777×10-2 4.213×10-3 4.213×10-3 2.934×10-2 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 课本P31 表2-1 48.37 48.62 49.54 48.49 48.70 48.50 (1)相同温度，达到化学平衡状态时 （浓度商）的数值相同吗？ (2)这个常数与反应的起始浓度大小有关吗？ (3)这个常数与正向建立还是逆向建立平衡有关系吗？ （这个常数与投料方式有关吗） 无关 即与平衡建立的过程无关 常数与反应的起始浓度浓度无关， 相同，是个常数 思考与交流1:分析实验数据，思考下列问题： c2(HI) c(H2) • c(I2) 结论：相同温度下，同一可逆反应，无论从哪个方向开始反应，无论以何种方式投料，达到平衡状态时，浓度商为一个常数，我们把平衡状态时的浓度商叫做化学平衡常数。 数据分析 寻找规律 【学习任务一】认识浓度商和化学平衡常数 一、浓度商 1.定义：一定温度下的可逆反应，任何时刻生成物与反应物浓度的计量数次方的乘积之比，称之为浓度商，用Q表示。 2.表达式： 注意：固体、纯液态（水）浓度为常数不写入表达式中； 公式中浓度为任意时刻的浓度 对于可逆反应：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)： Q ＝ 1.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，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， 二、化学平衡常数 K = 平衡时生成物浓度幂之积 平衡时反应物浓度幂之积 = 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 【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 【检】 K 1 ) H ( c ) N ( c ) NH ( c 2 3 2 3 2 = K 2 ) NH ( c ) H ( c ) N ( c 3 2 2 3 2 = K 3 ) H ( c ) N ( c ) NH ( c / / 2 2 3 2 2 1 3 = ①N2+3H2 2NH3 ②2NH3 N2+3H2 N2 + H2 NH3 1 2 3 2 ③ （2）K1 = K32。化学计量数变为原来n倍，K变为Kn。即方程式系数变为原来的2倍，则平衡常数变为K2；系数变为原来的1/2,则平衡常数变为K1/2 （1）K1= 1/K2。 正逆反应， K互为倒数。 3. 平衡常数与方程式的关系 二、化学平衡常数 【思】 【展】 ①2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 ②2NO2 (g) N2O4 K2 ③2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K3 K1、K2、K3三者关系为K3 = ① C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 ② CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2 ③ C (s) + CO2(g) 2CO(g) K3 K1、K2、K3三者关系为K3 = K1 K2 （3）方程式相加， 则K相乘。 K1∙K2 【展】 【思】 （3）方程式相减， 则K相除。 二、化学平衡常数 1．对于同一可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数互为倒数； 2．若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的 n 次幂或 1/n 次幂。 3．若干方程式相加，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积；若干方程式相减，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之商。 【评】 平衡常数与方程式的关系小结 二、化学平衡常数 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数（方程一定、系数一定、状态一定，K一定）。即平衡常数表达式与热化学方程式一一对应 H2(g) + X2(g) 2HX(g) 示例：25 ℃ 时，生成卤化氢反应的平衡常数 化学方程式 平衡常数 ( K ) F2(g) + H2(g) 2HF(g) 6.5 ×1095 Cl2(g) + H2(g) 2HCl(g) 2.57 ×1033 Br2(g) + H2(g) 2HBr(g) 1.91 ×1019 I2(g) + H2(g) 2HI(g) 8.67 ×102 平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关 4.化学平衡常数的影响因素 数据分析 H2(g) + I2(g) 2HI(g) 示例：在容积不变的密闭容器中发生反应： 序号 起始浓度(×10-2 mol·L-1) 不同温度下的平衡常数(K ) c(H2) c(I2) c(HI) 457.6 ℃ 425.6 ℃ 25 ℃ 1 1.197 0.694 0 48.38 54.51 867 2 1.228 0.996 0 48.61 54.62 867 3 1.201 0.840 0 49.54 54.21 867 4 0 0 1.520 48.48 54.10 867 5 0 0 1.287 48.71 54.42 867 4.化学平衡常数的影响因素 (1)内因：化学反应本身的性质（热化学方程）。 (2)外因：在热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) 【评】 切记：热化学方程一定（系数、状态），温度一定，K一定 二、化学平衡常数 5. Q与K有什么关系？ 结论：一个反应在任何时刻都可以写出浓度商，Q与K二者表达式相同，只有平衡时的浓度商才叫做化学平衡常数。即：K是Q的特殊值！ c为平衡浓度 c为任一时刻浓度 对于一般可逆反应：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 化学平衡常数： 浓度商： Q ＝ K ＝ 【评】 二、化学平衡常数 ③当K＞ 时，该反应就进行的基本完全了，方程用“=”; K＜10-5,很难进行。 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 )。 ②同类型反应：K 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 三、化学平衡常数的应用 【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，因此没有必要在该类温度下进行实验，以免浪费人力物力。 2. 判断反应进行的方向和正逆反应速率的大小 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) 三、化学平衡常数的应用 若Q＜K，反应向正方向进行，ν正 ＞ν逆 【例题2】高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) ⇋Fe(s)+CO2(g) (条件省略)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”)。 否 正向 大于 三、化学平衡常数的应用 【检】 典例：用CH4还原NO2的反应为CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)，向容积均为2 L温度分别为T1 ℃的恒温恒容密闭容器中加入物质的量为1 mol的CH4和2 mol NO2，此温度下该反应的化学平衡常数K＝0.25。平衡一段时间后，向容器中再加入CH4、NO2和H2O(g)各1 mol，化学平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，V正______V逆(填“＞”“＜”或“＝”) 正向 三、化学平衡常数的应用 3、判断反应的热效应（判断△H正负） 若升高温度，K值增大，则正反应吸热 若升高温度，K值减小，则正反应放热 △H 温度 K 三者相互推导 已知温度变化对吸热反应影响大 该反应是吸热还是放热？ 四.化学平衡常数的计算 【展】 计算模型——“三段式” 计算模型——相互计算 课本例子 明确三段法 巧设未知数 解决问题 第二节 化学平衡 第2课时 化学平衡常数 化学平衡常数的应用 概念 判断可逆反应是否达到平衡 表达式 比较可逆反应限度 意义 影响因素 判断可逆反应热效应 用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等 课堂小结 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 课堂小结 K＝ K＝ K＝ $$