2.2.2 化学平衡常数-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修1）

第一章 化学反应的热效应 第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节化学平衡 第2课时 化学平衡常数 本节重点 化学平衡常数及其计算 在457.6℃时，反应体系各物质的浓度如下表所示： H2(g) + I2(g) 2HI(g) 序号 起始时浓度mol/L 平衡时浓度mol/L 平衡时 c0(H2) c0(I2) c0(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 0.01197 0.006944 0 0.005617 0.0005936 0.01270 48.37 2 0.01228 0.009964 0 0.003841 0.00125 0.01687 48.62 3 0.01201 0.008403 0.0 0.004580 0.0009733 0.01486 49.54 4 0 0 0.01520 0.001696 0.001696 0.01181 48.49 5 0 0 0.01287 0.001433 0.001433 0.01000 48.70 6 0 0 0.03777 0.004213 0.004213 0.02934 48.50 48.70 几乎相等 从正反应开始 从逆反应开始 平均值 看表说话 通过分析在457.6℃时的实验数据得出： (1)温度不变时，不管如何改变起始投料， 基本不变，是一个常数，用K表示，K = 48.70； (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。 仅与温度有关！ H2(g) + I2(g) 2HI(g) 对于一般的可逆反应：mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g) 反应中的任意时刻 c p (C) ∙ c q (D) c m (A) ∙ c n (B) = Q 浓度熵 一定温度下，达平衡时： c p (C) ∙ c q (D) c m (A) ∙ c n (B) ＝ K 化学平衡常数K 当 浓度商Q = 平衡常数K 时，表明反应达到极限，即达到化学平衡状态。 注意：固体和纯液体的浓度为常数，通常不写入公式！ c 为任一时刻浓度 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，这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数。 表达式 = 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 K = cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) 对于一般的可逆反应 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ① c 为各组分的平衡浓度 ②固体、纯液体不写入公式 【注意】固体或液体纯物质一般不列入浓度商和平衡常数。 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。 主题1:化学平衡常数 1.写出下列反应的平衡常数K的表达式。 课堂检测 ① C(s) + H2O(g) ⇋CO(g) + H2(g) ② FeO(s) + CO(g) ⇋Fe(s) + CO2(g) ③ 2KClO3(s) ⇋KCl(s) + 3O2(g) ④ Cr2O72-+H2O ⇋2CrO42-+2H+ 当浓度的单位为 mol·L-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位。 溶液中的反应，平衡常数的表达式必须遵循离子反应! FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl 平衡浓度(mol/L) a b c d Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3 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，必须表示在平衡关系式中。 如酒精和醋酸的液相反应: C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O 主题1:化学平衡常数 例1、写出下列反应的浓度平衡常数的表达式 ①N2+3H2 2NH3 2②NH3 N2+3H2 ③ N2 + H2 NH3 1 2 3 2 K1 = = K32 K2 1 ①化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 ②同一条件下，正、逆反应的平衡常数互为倒数。 ③若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会变为倍数幂。 主题1:化学平衡常数 ①2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1 ②2NO2(g) N2O4 (g) K2 ③2NO(g) +O2(g) N2O4 (g) K3 K3 = K1  K2 例2、写出下列反应的浓度平衡常数的表达式 ④C (s) + CO2(g) 2CO(g) K ⑤C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K5 ⑥CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K6 K = K 6 K 5 多重平衡规则: 若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商) 主题1:化学平衡常数 2. 化学平衡常数的影响因素 平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关 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，与反应的起始浓度大小无关。 主题1:化学平衡常数 3、平衡常数的意义: ——定量的衡量化学反应进行的程度 对给定的反应来说，K值越大，正反应程度越大，转化率越高；反之则转化率越低。  下表为298K时，卤化氢生成反应的平衡常数： 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 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。 K只受温度的影响，与反应物或生成物浓度无关。 主题1:化学平衡常数 4、平衡常数的应用 (1)衡量化学反应进行的程度 ①一般认为： K ＞105 ：正反应进行得较完全； K ＜10-5 ：正反应很难进行； 10-5 ＜K ＜105 ：可逆反应。 ②平衡常数数值大小，只能大致反映一个可逆反应的正向反应进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。与反应速率无关。 主题1:化学平衡常数 (2)判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行 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，Q(浓度商)为 c p (C) ∙ c q (D) c m (A) ∙ c n (B) Q = QC＜K ，反应向正方向进行V正 > V逆 , QC＝K ，反应处于平衡状态V正 = V逆 QC＞K ，反应向逆方向进行V正 < V逆 4、平衡常数的应用 主题1:化学平衡常数 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”)。 课堂检测 Qc = c(CO2) c(CO) = 0.025mol·L-1 0.1mol·L-1 =0. 25 ＜K 否 正向 大于 (3) 判断可逆反应的热效应 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。 升温，平衡向吸热反应方向移动！ K增大，说明平衡正向移动，因此正反应方向为吸热反应； K减小，说明平衡逆向移动，因此逆反应方向为吸热反应； 例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g) ΔH＜0 ，平衡常数与温度的关系如下： △ 4、平衡常数的应用 温度 623K 698K 763K 平衡常数 66 .9 54.4 45.9 ⇋ 主题1:化学平衡常数 课堂检测 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： 回答下列问题： （1）该反应的化学平衡常数表达式K= 。 （2）该反应为 反应（选填“吸热”、“放热”）。 （3）能判断该反应是否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正(H2)=v逆(H2O) D. c(CO2)=c(CO) （4）某温度下，平衡浓度符合下式： c(CO2)·c(H2) = c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为 ℃。 t℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 吸热 BC 830 化学平衡计算的基本模式——“三段式法” 起始: a b 0 0 转化: 平衡: nx px qx mx a-mx b-nx px qx (1)这里a、b可指物质的量、浓度等。 (2)转化量与化学方程式中各物质的计量数成比例。 (3)利用“三段式法”可求算Q、K、转化率等。 主题2:有关化学平衡常数的计算 例1.H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g) ⇌COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。 【解析】　(1) H2S(g) + CO2(g) ⇌ COS(g）+ H2O(g) 起始/mol 0.40 0.10 0 0 变化/mol x x x x 平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x 由题意得：x/[（0.40－x）＋（0.10－x）＋x＋x]＝0.02，解得：x＝0.01 H2S的平衡转化率α1＝0.01 mol/0.40 mol×100%＝2.5%。 K＝c（COS）·c（H2O）)/c（H2S）·c（CO2） ＝1/351 ≈ 2.8×10－3。 主题2:有关化学平衡常数的计算 例2、加热N2O5时，发生下列两个分解反应： N2O5 N2O3＋O2 ， N2O3 N2O＋O2； 在1L密闭容器中加热4mol N2O5达到化学平衡时O2的浓度为4.50 mol/L， N2O3的浓度为1.62 mol/L，求其他各物质的平衡浓度。 解： 起 变 平 4 mol 0 0 x x x 4 mol - x N2O5 N2O3＋O2 x 0 x y y y x - y y x +y N2O3 N2O＋O2 x – y = 1.62 x +y = 4.50 解得： x = 3.06 mol y = 1.44 mol 故：c (N2O5) = (4 – 3.06) mol / 1L=0.94 mol/L c(N2O)= 1.44 mol / 1L=1.44 mol/L 主题2:有关化学平衡常数的计算 4.已知CO(g) + H2O(g) ⇋ CO2 (g) +H2 (g) 800℃ 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(g)的转化率。 课堂检测 c(CO) : c(H2O) = 1:4 时 CO + H2O ⇋ CO2 + H2 起始c 1 4 0 0 转化c 平衡c 解得 x = 0.8 α(CO)= 80% α(H2O)= 20% (1-x)(4-x ) x2 K = =1 c(CO) : c(H2O) = 1:1 时 CO + H2O ⇋ CO2 + H2 起始c 1 1 0 0 转化c 平衡c 解得 x = 0.5 α(CO)= 50% α(H2O)= 50% (1-x)(1-x ) x2 K = =1 x x x 1-x 1-x x x x x x x 1-x 4-x x x x 增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，而本身的转化率减小。 压强平衡常数 在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数Kp 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g) 混合气体中某组分的分压＝总压×该组分的物质的量分数，即 pB＝p总×。 分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和， 即p总＝pA＋pB＋pC＋… 主题2:有关化学平衡常数的计算 压强平衡常数 计算技巧 (1)直接根据分压强计算压强平衡常数 例1、用测压法在刚性密闭容器中研究T ℃时4NO(g)⇌N2(g)＋2NO2(g)的分解反应，现将一定量的NO充入该密闭容器中，测得体系的总压强随时间的变化如下表所示： 反应时间/min 0 10 20 30 40 压强/MPa 15.00 14.02 13.20 12.50 12.50 (1)20 min时，NO的转化率α=________% (2)T ℃时，4NO(g)⇌N2(g)＋2NO2(g)反应的平衡常数Kp=________(Kp为以分压表示的平衡常数) 48 0.1 主题2:有关化学平衡常数的计算 压强平衡常数 计算技巧 (2)根据“某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)”计算压强平衡常数 第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度 第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，根据分压计算公式求出各气体物质的分压：某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)第四步，根据压强平衡常数计算公式代入计算 主题2:有关化学平衡常数的计算 压强平衡常数 计算技巧 (2)根据“某气体的分压=气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)”计算压强平衡常数 例2、在温度T下，容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生2H2(g)＋2NO(g)⇌N2(g)＋2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p=0.9p0，则NO的平衡转化率α(NO)=________(保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp=________(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数) 33.3% 9/(16p0) 主题2:有关化学平衡常数的计算 例3、一定温度下，在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，起始总压强为P0，发生反应：2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) 达到平衡后，压强为原来的5/6。 该温度下反应的平衡常数Kc= 、Kp= 。 2 6/P0 例2、一定温度下，在初始体积为1L的恒压密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，起始总压强为P0 Pa，发生反应 2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g) 达到平衡后，体积为原来的5/6。 该温度下反应的平衡常数Kc= 、Kp= 。 5/3 5/P0 Pa-1 友情提醒：(1)恒温恒容，P变，算Kp要小心；(2)恒温恒压，V变，算Kc要小心! 主题2:有关化学平衡常数的计算 课堂小结 化学平衡常数 浓度熵 化学平衡常数 c p (C) ∙ c q (D) c m (A) ∙ c n (B) Q = 任意时刻 平衡时 c p (C) ∙ c q (D) c m (A) ∙ c n (B) K = 意义:定量的衡量化学反应进行的程度 与平衡常数有关的计算 “三段式法” 更多模版：亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 26 Thank you for watching 　　mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) $$