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

第二章 化学反应速率与 化学平衡 2.2 化学平衡 第二章 化学反应速率与 化学平衡 2.2 化学平衡 2.2.2 平衡常数 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 3 浓度商的概念与表达式 平衡常数的概念、表达式、意义 平衡常数的影响因素及应用 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 4 在457.6℃时，反应体系H2(g) + I2(g)⇌2HI(g)总各物质的浓度如下表所示： 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？ 思考1 一、浓度商的概念与表达式 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 5 1．浓度商的概念 在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，常用Q表示。 2．表达式 对于可逆反应mA(g) + nB(g)⇌pC(g) + qD(g) 其浓度商Q= 二、化学平衡常数的概念与表达式 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 6 1．化学平衡常数的概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，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，该常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号K表示。   2．表达式 对于可逆反应mA(g) + nB(g)⇌pC(g) + qD(g)，化学平衡常数 K＝ (其中c为各组分的平衡时浓度) 单位： (mol·L-1) (p+q)-(m+n)，但通常不写 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 7 浓度商与化学平衡常数有何关联？ 思考2 在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，都为浓度商，而化学平衡常数，则是在一定温度下，可逆反应达到平衡时的浓度商。 当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明该反应已达到化学平衡状态。 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 8 平衡常数和反应的起始浓度大小无关 平衡常数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。 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 9 1.写出下列反应的化学平衡常数： 注意1：反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数而不代入公式。 三、平衡常数的影响因素及意义 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 10 1．化学平衡常数的影响因素 化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常情况下只受温度的影响。 即：只要温度不变，化学平衡常数就不变。哪怕其他反应条件如浓度、压强等条件改变，K 不变。 可以利用这一点求相同温度下，不同体系的平衡状态。如课本P33 (2) 查阅文献 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 11 2.化学平衡常数的意义 (1)通常，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，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大；反之，K越小，该反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。 (2)一般来说，当K＞105时，该反应就进行得基本完全了。 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 12 2.化学平衡常数的应用 (1)衡量化学反应进行的程度 (2)判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行 QC＜K ，反应向正方向进行 QC＝K ，反应处于平衡状态 QC＞K ，反应向逆方向进行 比较浓度商(Qc)和 平衡常数(K)的大小 v正 > v逆 v正 = v逆 v正 < v逆 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 13 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”)。 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 14 2.化学平衡常数的应用 (3)利用K可判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则反应程度增大，则正反应为吸热反应； 反应正向进行 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，则反应程度减小，则正反应为放热反应。 反应逆向进行 若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 3.在一定体积密闭容器中，进行如下反应 CO2(g)+H2(g) ⇋CO(g) +H2O(g),其平衡常数Ｋ和温度t的关系如下： t/ºC 700 800 830 1000 1200 k 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 (1)k的表达式为：　 　　　　　； (2)该反应为　　　　反应(“吸热”或“放热”)； (3)若c(CO2) ·c(H2)=c(CO) ·c(H2O),此时温度为 ； (4)在上述温度下,______℃时,反应物转化率最大。 (5)在800 ℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 mol·L-1,c(H2)为1.5 mol·L-1,c(CO)为1 mol·L-1,c(H2O)为3 mol·L-1,则下一时刻,反应向哪个方向进行? 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 16 4.写出下列平衡常数表达式，并思考，K1、K2、K3之间有何关系？ 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。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，平衡常数也会改变。 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 17 5.下列三个反应的平衡常数K之间有什么关系 ①2NO(g) + O2(g) ⇋ 2NO2(g) K1 ②2NO2(g) ⇋ N2O4 (g) K2 ③2NO(g) +O2(g) ⇋ N2O4 (g) K3 K3 = K1  K2 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) 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 18 4.平衡常数与方程式的关系 (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)．若干方程式相加减，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)。 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 19 练手小训练 3.加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5(g)⇌N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g) ⇌N2O(g)＋O2(g)。在容积为2.0 L的恒容密闭容器中充入8.0 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡后O2的物质的量为9.0 mol，N2O3的物质的量为3.4 mol。则t ℃时反应①的平衡常数为 ( ) A．10.7　　B．8.5　　C．9.6　　D．10.2 4. 电石(主要成分为CaC2)是重要的基本化工原料。已知2 000 ℃时，电石生产原理如下： ①CaO(s)＋C(s)⇌Ca(g)＋CO(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1，平衡常数为K1; ②Ca(g)＋2C(s) ⇌CaC2(s)　ΔH2＝b kJ·mol－1，平衡常数为K2。 则下列说法不正确的是 ( C ) A．反应①K1＝c(Ca)·c(CO) B．反应Ca(g)＋C(s) ⇌CaC2(s)的平衡常数K＝ C．2 000 ℃时增大压强，K1减小，K2增大 D．反应2CaO(s)＋CaC2(s) ⇌3Ca(g)＋2CO(g)　ΔH＝(2a－b)kJ·mol－1 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 20 5、与平衡常数有关的计算 有关化学平衡计算的基本模式——“三段式法” 起始: a b 0 0 转化: mx nx px qx 平衡: a-mx b-nx px qx (1)转化量与化学方程式中各物质的计量数成比例。 (2)这里a、b可指物质的量、浓度等。 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 21 6. 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)求该反应的平衡常数 (2)在上述温度下,该容器中若通入H2和I2蒸汽各0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度. 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 22 6、平衡转化率 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： 转化率越大，反应越完全！ 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 23 7. 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)求该反应的平衡常数 (2)在上述温度下,该容器中若通入H2和I2蒸汽各0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度. (3)求在(1)、(2)情况下H2的转化率 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 24 8.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。 c(CO) : c(H2O) = 1:1 时 CO + H2O⇌CO2 + H2 起始c 1 1 0 0 转化c x x x x 平衡c 1-x 1-x x x 解得 x = 0.5 α(CO)= 50% α(H2O)= 50% (1-x)(1-x ) x2 K = =1 c(CO) : c(H2O) = 1:4 时 CO + H2O ⇌ CO2 + H2 起始c 1 4 0 0 转化c x x x x 平衡c 1-x 4-x x x 解得 x = 0.8 α(CO)= 80% α(H2O)= 20% (1-x)(4-x ) x2 K = =1 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 结论： 2025/9/10 恩施高中 卿恩平 25 5.已知可逆反应CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g)，达到平衡时，K＝，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。 (1)830 K时，若起始浓度c(CO)＝2 mol·L－1，c(H2O)＝3 mol·L－1，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为　　　　，K值为　　　　。  (2)830 K时，若只将起始时c(H2O)改为6 mol·L－1，则水蒸气的转化率为　　　　。  (3)若830 K时，起始浓度c(CO)＝a mol·L－1，c(H2O)＝b mol·L－1，H2的平衡浓度c(H2)＝c mol·L－1。 ①a、b、c之间的关系式是　　　　。  ②当a＝b时，a＝　　　　。  练手小训练 　　mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) $