2.2.2 化学平衡常数 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

新人教版 化学 选必1 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 1. 理解化学平衡常数的概念，能正确书写给定可逆反应的平衡常数表达式。 2. 知道化学平衡常数的影响因素，能根据平衡常数判断可逆反应的热效应。 3. 了解化学平衡常数的应用，能利用平衡常数计算平衡时各物质的浓度、反应物的转化率，判断化学反应进行的方向。 教学目标 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 平均值 从正反应开始 从逆反应开始 是定值 一定温度下，以化学计量数为指数，生成物平衡时浓度幂之积与反应物平衡时浓度幂之积的比值是一个定值。(扣除实验误差) 新课导入 一、化学平衡常数 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) 一、化学平衡常数 对于一般的可逆反应：mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g) 表达式：反应中的任意时刻 c p (C) ∙ c q (D) c m (A) ∙ c n (B) 1.浓度熵 注意：固体和纯液体的浓度为常数，通常不写入公式！ 符号：Q 2.化学平衡常数 （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。 一、化学平衡常数 对于一般的可逆反应：mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g) 一定温度下，达平衡时： 当 浓度商Q = 化学平衡常数K 时，表明反应达到极限，即达到化学平衡状态。 （2）符号：K c p (C) ∙ c q (D) c m (A) ∙ c n (B) K= 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 = ①在进行K值的计算时，c为各组分的平衡浓度，纯固体、纯液体不写入表达式 eg. 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 （3）注意事项 ②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。 例1.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 FeO(s) + CO(g) ⇋Fe(s) + CO2(g) ③ 2KClO3(s) ⇋KCl(s) + 3O2(g) ④ Cr2O72-+H2O ⇋2CrO42-+2H+ 典例剖析 ③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 ④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。 酒精和醋酸的液相反应:C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O 例2.写出下列反应的平衡常数K的表达式。 典例剖析 例3.写出下列反应的浓度平衡常数的表达式，并思考K1、K2、K3的关系 ①N2+3H2 2NH3 ②NH3 N2+3H2 ③ N2 + H2 NH3 1 2 3 2 K1 = = K32 K2 1 ⑤化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 ⑥同一条件下，正、逆反应的平衡常数互为倒数。 ⑦若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，平衡常数也会变为倍数幂。 典例剖析 ①2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1 ②2NO2(g) N2O4 (g) K2 ③2NO(g) +O2(g) N2O4 (g) K3 K3 = K1  K2 例4.写出下列反应的浓度平衡常数的表达式，并思考各平衡常数之间的关系 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 ⑧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) 典例剖析 二、化学平衡常数的影响因素及意义 1. 化学平衡常数的影响因素 思考：请根据以下资料提供的数据，分析影响平衡常数的因素。 典例：在容积不变的密闭容器中发生反应：H2(g) + I2(g) 2HI(g) 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 平衡常数不受浓度的影响，受温度影响 二、化学平衡常数的影响因素及意义 1. 化学平衡常数的影响因素 ①内因：反应中物质的性质 ②外因：对于同一可逆反应，化学平衡常数只与温度有关，与反应的起始浓度大小无关 使用时平衡常数必须指明温度 升高温度，吸热反应的平衡常数增大，放热反应的平衡常数减小。 降低温度，吸热反应的平衡常数减小，放热反应的平衡常数增大。 二、化学平衡常数的影响因素及意义 2、平衡常数的意义: ——定量的衡量化学反应进行的程度 （2）对给定的反应来说，K值越大，正反应程度越大，平衡转化率越高；反之则平衡转化率越低。  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。 （1）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 三、化学平衡常数的应用 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）化学平衡常数的数值大小，只能大致反映一个可逆反应的正向反应进行的最大程度，并不涉及反应时间和化学反应速率，即与化学反应速率无关。 即：某个化学反应的平衡常数很大，可能化学反应速率却很小。 (热力学层面) (动力学层面) 三、化学平衡常数的应用 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，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 例6.高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) ⇋Fe(s)+CO2(g) (条件略) 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”)。 Qc = c(CO2) c(CO) = 0.025mol·L-1 0.1mol·L-1 =0. 25 ＜K 否 正向 大于 典例剖析 三、化学平衡常数的应用 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： △ 温度 623K 698K 763K 平衡常数 66 .9 54.4 45.9 ⇋ 例7.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 典例剖析 四、化学平衡常数的计算 1.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。 典例1.在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080mol/L 。 （1）计算该反应的平衡常数 （2）在上述温度下，该容器中通入H2和I2蒸气各0.20mol,试求达到化学平衡时各物质的浓度 教材P34 H2 + I2 ⇌ 2 HI 起始浓度/mol·L-1 0.020 0.020 0 变化浓度/mol·L-1 平衡浓度/mol·L-1 【解】 x 2x 0.020-x x 0.020-x 2x c2(HI) c(H2) · c(I2) K ＝ （2 x）2 （0.020-x）2 ＝ ＝ 0.25 x = 0.0040 C(H2)=C(I2)=0.016mol/L C(HI)=0.0080mol/L 典例剖析 典例2.在容积不变的密闭容器中， 将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到830 °C，达到下列平衡: CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 教材P34 典例剖析 21 四、化学平衡常数的计算 2.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＋… 四、化学平衡常数的计算 (1)直接根据分压计算压强平衡常数 例8. 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 四、化学平衡常数的计算 (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 第四步，根据压强平衡常数计算公式代入计算 例9. 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) 四、化学平衡常数的计算 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度 转化率 = ×100% 反应物的转化量(n、V、m 、C) 反应物的起始量(n、V、m 、C) 对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g) 反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示： （1）概念 3.平衡转化率及其计算 四、化学平衡常数的计算 （2）规律 反应物的投料比等于计量数之比，各反应物的转化率相等； 反应物的投料相等，各反应物的转化率之比等于计量数之比。 反应物投料等于计量数比时，达平衡时生成物的百分含量最大 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 四、化学平衡常数的计算 典例 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。 起始c 1 1 0 0 转化c -x -x +x +x 平衡c 1-x 1-x x x ①c(CO) : c(H2O) = 1:1 时 CO + H2O ⇋ CO2 + H2 解得 x = 0.5 α(CO)= 50% α(H2O)= 50% 根据K = 1.0 (1-x)(1-x ) x2 K = =1 起始c 1 1 0 0 转化c -x -x +x +x 平衡c 1-x 1-x x x CO + H2O ⇋ CO2 + H2 根据K = 1.0 ②c(CO) : c(H2O) = 1:4 时 (1-x)(4-x ) x2 K = =1 解得 x = 0.8 α(CO)= 80% α(H2O)= 20% 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。 (1)反应物和生成物浓度相等时，化学反应达到平衡(　　) (2)反应混合物中各组分的浓度之比等于化学计量数之比时，反应达到平衡( 　) (3)平衡体系的颜色不变时，反应达到平衡(　　) (4)绝热的恒容反应体系中温度保持不变时，反应达到平衡(　　) (5)1 mol N≡N断裂的同时，有6 mol N—H形成，说明合成氨的反应达到了平衡(　　) × × 1.正误判断 √ × √ 课堂练习 28 2．下列关于化学平衡常数的叙述正确的是(　　 ) A．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关 B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均不变 C．化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 D 3．下列关于化学平衡常数的说法正确的是(　　 ) A．在任何条件下，化学平衡常数不变 B．当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变 C．化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强有关 D．由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度 D 课堂练习 4.在某温度下，可逆反应：mA(g)+nB(g) pC(g) +qD(g)的平衡常数为Ｋ，下列说法正确的是（　　） Ａ.Ｋ越大，达到平衡时，反应进行的程度越大． Ｂ.Ｋ越小，达到平衡时，反应物的转化率越大． Ｃ.Ｋ随反应物浓度改变而改变． Ｄ.Ｋ随温度改变而改变． AD 5.在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是 ①H2＋F2 2HF　K＝1047； ②H2＋Cl2 2HCl　K＝1017； ③H2＋Br2 2HBr　K＝109； ④H2＋I2 2HI　K＝1。 比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是(　　 ) A．①②③④ B．④②③① C．①④③② D．无法确定 A 课堂练习 30 6.反应X(g)＋Y(g) ⇌ 2Z(g)　ΔH＜0，在密闭容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y，达到平衡时，下列说法不正确的是 A.减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变 B.增大c(X)，X的转化率减小 C.保持容器体积不变，同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y，X的转化率增大 D.加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大 D 课堂练习 编号 反应 平衡常数 反应热 反应① A(g) B(g)＋C(g) K1 ΔH1 反应② B(g)＋C(g) D(g) K2 ΔH2 反应③ A(g) D(g) K3 ΔH3 7．对于下列反应，其反应过程的能量变化示意图如下： 下列说法正确的是(　　 ) A．K3＝K1＋K2 B．ΔH3＝ΔH1＋ΔH2 C．加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率加快 D．增大压强，K1减小，K2增大，K3不变 B 课堂练习 8.一定温度下，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 9.一定温度下，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! 课堂练习 10.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。 课堂练习 师承拉瓦锡 拿破仑的科学顾问，化学伯爵 西元1798年，拿破仑远征埃及，聘任社会声望佳与科学成就卓越的贝托莱，成为其科学顾问。在埃及期间，贝托莱偶然发现，碳酸钠竟沉积在盐湖周围！基于对科学灵敏的认知，他觉察到这应该是高浓度的盐在水体中缓慢蒸发造成的结果(Na2CO3＋CaCl2→CaCO3＋2NaCl)。于是西元1803年，贝托莱在其著作中，提出了『有些化学反应式不只有单向反应，也可以进行逆向反应』的观点，这也是现今我们所称之「可逆反应」的先驱。 可逆反应的先驱 拓展延伸 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”、平衡转化率 课堂总结 更多模版：亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 36 新人教版 化学 选必1 第二章 化学反应速率 与化学平衡 谢谢观看 　　mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) $$