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

组织建设 第二节　化学平衡 第二章 化学反应速率与化学平衡 课时2 化学平衡常数 表1：800 ℃时反应体系中各物质的浓度 序号 起始时的浓度 （×10－2 mol·L-1） 平衡时的浓度 （×10－2 mol·L-1） 平衡时 c(CO) c(H2O) c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O) c(CO2) c(H2) 1 1 1 0 0 0.5 0.5 0.5 0.5 2 1 3 0 0 0.25 2.25 0.75 0.75 3 0.25 3 0.75 0.75 0.21 2.96 0.79 0.79 800 ℃，在容积不变的密闭容器中发生反应： CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 1.0 1.0 1.0 教学引入 在一定温度下，表1中的反应达到化学平衡状态时，生成物浓度的乘积与反应物浓度的乘积的比值是一个定值。 该发现是否适用于其他可逆反应？ 表2 ： 457.6 ℃ 时反应体系H2(g) + I2(g) 2HI(g)中各物质的浓度 序号 起始时的浓度 （×10－3 mol·L-1） 平衡时的浓度 （×10－3 mol·L-1） 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 11.97 6.944 0 5.617 0.594 12.70 2 12.28 9.964 0 3.841 1.524 16.87 3 12.01 8.403 0 4.580 0.973 14.86 4 0 0 15.20 1.696 1.696 11.81 5 0 0 12.87 1.433 1.433 10.00 6 0 0 37.77 4.213 4.213 29.34 3806 2882 3335 4106 4870 1653 教学内容 比较两个反应，结果的不同可能跟什么因素有关？ 化学计量数？ c(CO2) • c(H2) c(CO) • c(H2O) 是定值 H2(g) + I2(g) 2HI(g) CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 不是定值 c (HI) c(H2)• c(I2) 教学内容 如果将反应的书写形式改变，会出现什么结果呢？ c(CO2) • c(H2) c(CO) • c(H2O) 是定值 H2(g)+I2(g) 2HI(g) CO(g)+H2O(g) CO2(g) + H2(g) H2(g) +I2(g) HI(g) + HI(g) 是定值？ c (HI) • c(HI) c(H2) • c(I2) 是定值？ c2 (HI) c(H2)• c(I2) 即 教学内容 表2 ： 457.6 ℃ 时反应体系H2(g) + I2(g) 2HI(g)中各物质的浓度 序号 起始时的浓度 （×10－3 mol·L-1） 平衡时的浓度 （×10－3 mol·L-1） 平衡时 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 11.97 6.944 0 5.617 0.594 12.70 2 12.28 9.964 0 3.841 1.524 16.87 3 12.01 8.403 0 4.580 0.973 14.86 4 0 0 15.20 1.696 1.696 11.81 5 0 0 12.87 1.433 1.433 10.00 6 0 0 37.77 4.213 4.213 29.34 3806 2882 3335 4106 4870 1653 48.38 48.61 49.54 48.48 48.71 48.81 教学内容 序号 平衡时的浓度/( mol·L-1) 平衡时 c(H2) c(N2) c(NH3) 1 1.15 0.75 0.261 2 0.51 1.00 0.087 3 1.35 1.15 0.412 4 2.43 1.85 1.27 5 1.47 0.75 0.376 6.00×10－2 5.98×10－2 5.71×10－2 5.93×10－2 6.08×10－2 在一定温度下，达到化学平衡时，生成物浓度幂（对应物质化学计量数）的乘积与反应物浓度幂（对应物质化学计量数）的乘积的比值近似是一个常数。 该结论适用于其他可逆反应吗？ 表3: 在500 ℃ 时，3H2(g) + N2(g) 2NH3(g)反应体系中各物质的浓度 教学内容 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化学平衡时，生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘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。 2、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= 教学内容 写出下列反应的化学平衡常数： 教学反馈 易错提醒 （1）固体（s）或液体（l）纯物质其浓度可看成1，一般不列入浓度商和平衡常数！ （2）当H2O为液态时，其浓度为固定常数，不能代入平衡常数表达式； 当H2O是气态时，则需要代入平衡常数表达式。 教学内容 3.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 Q是任意时刻的生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值 K是平衡时刻的生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值 浓度商与平衡常数的区别？ 教学内容 （1）Q < K： （2）Q = K： （3）Q > K： 对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 反应向正反应方向进行，v正 > v逆 ； 反应处于化学平衡状态，v正 = v逆 ； 反应向逆反应方向进行，v正 < v逆 。 利用Q与K判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行 教学内容 　 判断反应进行程度。K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。一般当K＞105时，该反应进行得基本完全 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 　　注意：平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢， 即速率大，K值不一定大。 4、化学平衡常数的意义 教学内容 写出下表中各反应的平衡常数表达式： 5、影响化学平衡常数的因素 2NO2(g)　　 N2O4(g) 3Fe(s)＋4H2O(g)　　Fe3O4(s)＋4H2(g) Br2＋H2O　　H＋＋Br－＋HBrO CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) K= c(CO2) （1）内因：不同的化学反应其化学平衡常数不同，是决定化学平衡常数的主要因素。 教学内容 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受 影响。与压强、起始浓度、起始反方向均无关。 温度 I2(g) + H2(g) 2HI(g) 教学内容 2 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 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 ①K1= 1/K2。即正反应的平衡常数为“K”,则逆反应的平衡常数为1/K 写出下列平衡常数表达式，并思考，K1、K2、K3之间有何关系？ 不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。 6、化学平衡常数与化学方程式关系 教学内容 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K3 K3与K1、K2之间的关系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 K3与K1、K2之间的关系K3 = K1 K2 ③化学方程式如果相加(或减)，则平衡常数则为两方程式平衡常数的乘积(或商)。 6、化学平衡常数与化学方程式关系 教学内容 1、已知方程式A(g) ⇌ C(g) K1 和 B(g) ⇌ D(g) K2 用K1、K2表示下列反应的平衡常数。 （1）C(g) ⇌ A(g) K3 = __________ （2）2B(g) ⇌ 2D(g) K4 = __________ （3）A(g) + B(g) ⇌ C(g) + D(g) K5 = __________ （4）2A(g) + D(g) ⇌ B(g) + 2C(g) K6 = __________ 1/ K1 K22 K1· K2 2K1/K2 教学反馈 利用化学平衡常数计算 　　 依据起始浓度（或平衡浓度）和平衡常数可以计算平衡浓度（或起始浓度），从而计算反应物的转化率。 教学内容 解(1)根据题意有: K= C(HI)2 C(H2)C(I2) =0.25 H2 + I2 2HI C(始)/mol .L-1 ∆C/ mol .L-1 C(平)/mol .L-1 0.010 0.010 0 0.0020 0.0020 0.0040 0.0080 0.0080 0.0040 　　练习：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和转化率 　　(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. 解(2)设H2的消耗浓度为x H2 + I2 2HI C(始)/mol .L-1 0.020 0.020 0 ∆C/ mol .L-1 X x 2x C(平)/mol .L-1 0.020-x 0.020-x 2x K= C(HI)2 C(H2)C(I2) =0.25 = (2x)2 (0.020-x)2 X=0.0040mol/L C(H2)=c(I2)=0.016mol/L C(HI)=0.0080mol/L 【课本P32例1】 H2的转化率为20%，I2的转化率为20% 教学反馈 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 （3）在上述温度下，该容器中若通入通入 H2 为0.1 mol和 I2 蒸汽为0.2 mol，试计算H2、I2的转化率，通过与(1)的转化率比较，你能得出什么结论？ 教学反馈 K＝ K＝ K＝ $