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

第二节 化学平衡 第2课时 化学平衡常数 第二章　化学反应速率与化学平衡 1 问题导入 N2 + 3H2 2NH3 可逆反应在一定条件下是不可能进行完全的，即存在一定的限度 如何定量描述化学反应的限度呢？ 化学平衡常数 一、化学平衡常数 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？ H2(g)＋I2(g) 2HI(g) 示例：457.6 ℃ ，容积不变的密闭容器中发生反应： 课本33页表2-1 近似相等 与起始浓度无关 与平衡建立方向无关 一、化学平衡常数 c2(HI) c(H2)c(I2) 为常数 通过分析I2(g) +H2(g) ⇌2HI(g) 反应的实验数据得出： 结论1： 结论2：常数与反应物的起始浓度大小无关； 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。 化学平衡常数 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。 cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) 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(简称平衡常数) 2、符号： K 3、表达式 对于反应：mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g) = K 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 c 为各组分平衡时浓度 一、化学平衡常数 一般不写K的单位 平衡状态时刻： 任意时刻： 对于一般可逆反应：mA(g) + nB(g) ⇌pC(g) + qD(g) 化学平衡常数 c 为任一时刻浓度 浓度商 Q c 为平衡时浓度 K ★ 一定温度下，可逆反应达平衡状态时，Q = K 注意：固体和纯液体物质一般不列入浓度商和平衡常数的表达式 可互相推证 平衡时的浓度商称化学平衡常数。固体或纯液体浓度看作常数“1”，不列入表达式 二、化学平衡常数关系式的书写 Fe3O4(s)＋4H2(g) 3Fe(s)＋4H2O(g) 高温 写出下列可逆反应的平衡常数表达式 K＝ c4(H2O) c4(H2) Br2＋H2O H＋＋Br－＋HBrO K＝ 稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度不列入方程式 固体、纯液体 不列入方程式 2NO2(g) N2O4(g) K＝ 之前溶液中有水，水作为溶剂，水参加反应，浓度是常数，不列入。如果水作为反应物或者生成物，不是溶剂，要列入 二、化学平衡常数关系式的书写 结论1：正、逆反应， K 互为倒数 K1 ＝ K32 结论2：方程式的系数扩大n倍，则 K 变为 Kn 写出下列可逆反应的平衡常数表达式，思考平衡常数与方程式的关系 K1 和K2、K3是什么关系呢？ 二、化学平衡常数关系式的书写 写出下列可逆反应的平衡常数表达式，思考平衡常数与方程式的关系 ① 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1= ② 2NO2 (g) N2O4 K2= ③ 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K= 方程 ①+ ②= ③ 则有 方程 ③ - ②= ① 则有 K1= K=K1  K2 结论3：方程式相加(减)，则K相乘(除) 三、化学平衡常数的影响因素 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 化学平衡常数的影响因素——内因：反应中物质的性质 三、化学平衡常数的影响因素 H2(g) + I2(g) 2HI(g) 不同条件下的平衡常数 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 化学平衡常数是表明化学 反应限度的一个特征值(定值)，通常只受温度影响。 外因：对于同一可逆反应，化学平衡常数只与温度有关 四、化学平衡常数的应用 判断反应进行程度 1 平衡常数的大小定量反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度) K值 平衡时 生成物浓度 平衡时 反成物浓度 正反应进行程度 反应物 转化率 越大 越小 越大 越小 越大 越高 越小 越大 越小 越低 ★ K越大，正反应进行得越完全，当K>105 时，该反应进行完全； ★ K越小，正反应进行得越不完全，当K<10－5 时，该反应很难发生。 四、化学平衡常数的应用 化学平衡常数的大小反映的是反应进行的程度大小， 不涉及反应时间和化学反应速率。 某个化学反应的平衡常数很大，可能化学反应速率却很小。 常温下 K＝5×108 常温下限度较大，但化学反应速率很小 例如：合成氨： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 注意 四、化学平衡常数的应用 判断是否平衡、反应方向 2 Q > k 未达平衡，反应向逆方向进行 Q = k 达到平衡状态 Q < k 未达平衡，反应向正方向进行 平衡时： 任意时刻： K Q 可逆反应 mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g) 比较浓度商Q和平衡常数K大小 0 K Q < k Q > k 起点 平衡状态 判断反应的热效应 3 ①吸热反应，升高温度，K 值增大； ②放热反应，升高温度，K 值减小。 四、化学平衡常数的应用 【例】不同温度时，反应 H2(g)+I2(g)2HI(g) 的平衡常数与温度的关系 如表所示，可以判断该可逆反应的正方向是______反应。 温度 623K 698K 763K 平衡常数 66 .9 54.4 45.9 放热 (K只与温度有关) 习题 某温度下，反应2X(g)+Y(g) 3Z(g)的平衡常数 K=1.0，下列说法正确的是(　　) A、K 随温度的改变而改变，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、对于某一可逆反应，在任何条件下K均为一定值 D、K 越大，化学反应的速率越大 A 五、化学平衡常数的计算 【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）求反应的平衡常数。 H2 + I2 ⇌ 2HI C始 ∆c C平 0.0080 0.0040 0.0020 0.0020 0.0040 c2(HI) c(H2) · c(I2) K ＝ （0.0040）2 （0.0080）2 ＝ ＝ 0.25 课本35页 ①列三段 ②填数字 ③列等式 0.0080 0.010 0.010 0 五、化学平衡常数的计算 课本35页 【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 。 (2)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。 H2 + I2 ⇌ 2 HI C始 ∆c C平 x 2x x 0.020-x 0.020-x 2x c2(HI) c(H2) · c(I2) K ＝ （2x）2 （0.020-x）2 ＝ ＝ 0.25 x = 0.0040 C(H2)=C(I2)=0.016mol/L C(HI)=0.0080mol/L 温度不变，K不变 K=0.25 【解】设H2变化的浓度为 x mol/L 0.020 0.020 0 【例2】容积不变的容器中，将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到830℃，达到平衡： CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)反应的 K 为1.0。求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 五、化学平衡常数的计算 课本35页 2.0/y 10/y 0 0 x/y x/y x/y x/y (2.0－x)/y (10－x)/y x/y x/y x＝5/3 ＝ mol/2.0mol×100%＝83% 【解】设到达平衡时CO转化为CO2的物质的量为x mol，容器的容积为y L。 α = 100% = CO的转化率为： c(CO)· c(H2O) c(CO2)· c(H2) K＝ CO(g) ＋ H2O(g) CO2(g) ＋ H2(g) C始 ∆c C平 对于可逆反应: mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 反应物A的平衡转化率可表示： 五、化学平衡常数的计算 达到化学平衡时，反应达到该条件下物质转化的最大“限度”，即反应物的转化率最大。 α (A)= 100% = 平衡转化率与平衡常数均能表示化学反应进行的程度，但平衡常数不直观，转化率能更直观地表示化学反应进行的程度。 三段式计算模式 1、分析三个量：起始量、变化量、平衡量。 2、明确三个关系 （1）对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 （2）对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 （3）各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 巧设 未知数 确定 三个量 解题 设问题 设某物质的转化量为x 代入起始量、变化量、平衡量并按三段式列式 求平衡时某成分的浓度、 反应物转化率和平衡常数等 压强平衡常数及其应用 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) 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 Kp ＝ 气态生成物分压幂之积 气态反应物分压幂之积 压强平衡常数及其应用 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) Kp ＝ pp(C) • pq(D) pm(A) • pn(B) x 为该气体的体积分数或物质的量分数 [p总x(A)]m•[p总x(B)]n Kp＝ [p总x(C)]e•[p总x(D)] f 有气体参与的反应，也可以用平衡分压(总压p乘以各物质的物质的量分数)表示平衡常数(压强平衡常数)。 pB＝p总× n总 nB 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＋… 压强平衡常数及其应用 计算步骤 小结 (1)K越大，反应进行得越完全； (2)对于确定反应的K只与温度有关； (3)升温，吸热反应的K 增大，放热反应的K 减小。 一、 化学平衡常数 K= 可逆反应 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 二、任意状态时： 浓度商Q = Q = K 平衡状态；Q < K 反应正向进行；Q > K 反应逆向进行。 cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) 平 平 平 平  $