2.2.2 化学平衡常数2025-2026学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 化学反应速率和化学平衡 第二节 化学平衡 第二课时 化学平衡常数 1 学习目标： 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及平衡移动的方向 2 1.浓度商 对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)， 在任意时刻的 ，称为 ，常用 表示，即 浓度商 Q 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？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： 近似相等 2.化学平衡状态时浓度数据分析 （1）无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时只要温度一定， 的值 。 （2）无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定， 的值也 。 近似相等 （3）分析上表数据可知，该反应在457.6℃达到平衡时， 是一个 。 常数 I2(g) + H2(g) 2HI(g) 3.化学平衡常数的概念 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。 4. 化学平衡常数的表达式 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， K= 在化学方程式一定的情况下，K只受温度 影响。与压强、起始浓度、起始反方向均无关。 注意：固体或纯液体其浓度可看成1，一般不列入平衡常数式子中！！！ （1）平衡常数的大小反映了化学反应进行的 (也叫 ___ )。 （2）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 当K＞ 时，该反应就进行的基本完全了。 （3） 5.化学平衡常数的意义 （1）判断反应进行的方向 对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 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 小结： 任何可逆反应的最终目标都是Q=K，多退少补，直到平衡 6.化学平衡常数的应用 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) K= c(CO2) CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) [课堂专练] 2.下列关于平衡常数K的说法正确的是(　　)A．加入催化剂能改变平衡常数KB．改变反应物浓度能改变平衡常数KC．平衡常数K与反应本身及温度有关D．K越大，反应物的转化率越小 C [课堂专练] 3、高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) ；△H>0 其平衡常数可表达为: K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃，K=0.263；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”)，此时化学反应向 方向进行，其原因是 __________________ 。 [课堂专练] 否 正 Q=0.25＜K，反应正方向进行 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 ②K1 = K32。即方程式系数变为原来的2倍，则平衡常数变为K2；方程式系数变为原来的1/2,则平衡常数变为K1/2 ①K1= 1/K2。即同一化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。 6.化学平衡常数的影响因素 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K1 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K3 K1、K2、K3三者关系为K3 = K1∙K2 C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2 C (s) + CO2(g) 2CO(g) K3 K1、K2、K3三者关系为K3 = K1 K2 结论：化学方程式如果相加(或相减)，则平衡常数则为两方程式平衡常数的乘积（商）。 1.①S(s)＋O2(g)⇌SO2(g)　K1；②H2(g)＋S(s)⇌H2S(g)　K2；则反应H2(g)＋SO2(g)⇌O2(g)＋H2S(g)的平衡常数是(　　)A．K1－K2　　　　　 B．K2－K1C.K1/K2 D.K2/K1 D [课堂专练] 2.将4 mol SO2(g)与2 mol O2(g)放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)＋O2(g) ⇌2SO3(g)，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为(　　)A．4　　　　　　　　　　　 B．0.25C．0.4 D．0.2 A [课堂专练] 3、在一定条件下，二氧化硫和氧气发生如下反应： 2SO2（g）+O2 （g）⇌2SO3（g）（△H＜0） （1）写出该反应的化学平衡常数表达式K=______．             （2）降低温度，该反应K值______，二氧化硫转化 率______，化学反应速率______（以上均填增大、 减小或不变）． 增大 增大 减小 [课堂专练] 二、化学平衡的有关计算 1、已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率 例题1：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)条件下H2、I2的转化率？ (1)：H2的转化率为20%，I2的转化率为20% (4)在上述温度下，该容器中若通入0.1molH2、0.2mol I2，试计算H2、I2的转化率，通过分别与(1)的转化率比较，你能得出什么结论？ (4)在上述温度下，该容器中若通入0.1molH2、0.2mol I2，试计算H2、I2的转化率，通过分别与(1)、 (2)的转化率比较，你能得出什么结论？ ★增加反应物之一的浓度，可以提高其他反应物的转化率，而自身的转化率降低。 起始浓度（mol/L） 0.01 0.02 0 变化浓度（mol/L） x x 2x 平衡浓度（mol/L） 0.01 – x 0.02- x 2x K = (H2) c (HI) c 2 (I2) c = (2 x )2 (0.01 – x) (0.02 - x) = 0.25 x = 0.00251188458428423 ≈0.0025 H2的转化率为25%，I2的转化率为12.5% H2 ＋ I2 2HI 2.计算思路 (1)巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。 (2)列出三段式 (3)解决问题 2、知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率 例题2：在容积不变的密闭容器中，将2mol CO(g)与10mol H2O 加热到830℃，达到下列平衡：CO(g)+H2O(g) ⇌CO2(g)+H2(g) 此时该反应的K为1.0。求达平衡时CO转化为CO2的转化率。 把7 mol A气体和5 mol B气体混合放入2 L密闭容器中，在一定条件下发生反应：3A(g)＋B(g) ⇌2C(s)＋xD(g)，经5 min达到平衡，此时生成2 mol C，测得D的平均反应速率为0.2 mol·L－1·min－1，求：(1)B的转化率为________。(2)x＝________。(3)平衡时压强与初始时压强之比为________。(4)该温度下此反应的平衡常数K＝________。 20% 2 5：6 1/16 1、不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) ⇌2HI(g),的平衡常数与温度的关系如下： 温度 623K 698K 763K 浓度平衡常数 66 .9 54.4 45.9 通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断 上面可逆反应的正方向是 ________ . 放热反应 [课堂专练] 2.合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)　ΔH＜0，在某温度下达到平衡时，各物质的浓度是c(N2)＝3 mol·L－1，c(H2)＝9 mol·L－1，c(NH3)＝4 mol·L－1，回答下列问题：(1)该温度时的平衡常数为________；起始浓度c(N2)＝________。(2)H2的转化率为________。 练一练 (1)7.3×10－3　5 mol·L－1　(2)40% 3.一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)⇌2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.08 mol·L－1，则下列判断不正确的是(　　)A．c1∶c2＝1∶3B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为3∶2C．c2的取值范围为0＜c2＜0.4 mol·L－1D．c1的取值范围为0＜c1＜0.14 mol·L－1 C 4.恒温恒容下，将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L的密闭容器中发生如下反应：2A(g)＋B(g) ⇌xC(g)＋2D(s)，2 min时反应达到平衡状态，此时剩余1.2 mol B，并测得C的浓度为1.2 mol·L－1。(1)从开始反应至达到平衡状态，生成C的平均反应速率为__________。(2)x＝________。(3)下列可作为该反应达到平衡状态的标志的是________。A．压强不再变化B．气体密度不再变化C．A的消耗速率与B的消耗速率之比为2∶1D．A的百分含量保持不变 (1)0.6 mol·L－1·min－1　(2)3　(3)BD 课堂小结 以后的你会感谢现在努力奋斗的你！ 28 K＝ K＝ $