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

该高中化学课件聚焦化学平衡常数，从可逆反应平衡状态的定性判断（正逆相等、变量不变）切入，通过“能否定量研究平衡”的思考引入浓度商，再结合H₂与I₂反应的实验数据推导平衡常数，构建从定性到定量的学习支架。 其亮点在于以实验数据为支撑（如多组起始浓度下平衡常数近似相等）培养科学探究能力，通过K与Q比较、方程式系数对K的影响等训练发展科学思维，课堂例题（如转化率计算）强化模型建构。助力学生形成定量分析思维，教师可直接用于教学，提升课堂效率。

判断平衡状态的证据： 正逆相等 变量不变 知识回顾 温故知新 我们知道可逆反应到达平衡状态判断的方法 ： 定性 【思考】能否从定量的角度研究一个可逆反应是否达到平衡状态呢？ 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？ 学习 目标 第2课时 化学平衡常数 PART 01 PART 02 PART 03 认识平衡常数的意义。 掌握有关平衡常数的相关计算。 能利用平衡常数去解决相关问题。 浓度商 1、定义： 一定温度下的某可逆反应，在任意时刻生成物与反应物浓度的系数次方的乘积之比，称为浓度商，用Q表示。 2. 表达式 对于可逆反应：mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g) Q = 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 = 注意：固体、液体纯物质不写入公式 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 平均值 48.70 思考:H2(g)+I2(g) ⇋2HI(g) 密闭容器457.6℃，观察数据 近似相等 化学平衡常数的推导 从正反应开始 从逆反应开始 【问题探究】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 分析下表，你得出什么结论？ 通过分析实验数据得出： (1)某温度下时， 为常数 2 c (HI) c(H2) · c(I2) (2)该常数与反应的起始浓度大小无关； (3)该常数与正向还是逆向建立平衡无关, 即与平衡建立的途径无关。 小结 即在一定温度下，可逆反应平衡时生成物浓度幂（以化学计量数为指数）之积与反应物平衡时浓度幂（以化学计量数为指数）之积的比值是一个定值（扣除实验误差）。 2、 表达式： 1、定义： 化学平衡常数—K 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，用 K 表示 例如：mA + nB ⇋ pC + qD ， 当该反应在一定温度下达到平衡时： 其中c为各组分的平衡时浓度 3、 单位： 与方程式的化学计量数有关，不用写出。 Q= 生成物浓度幂之积 反应物浓度幂之积 = =K 25 ℃ 时，生成卤化氢反应的平衡常数 化学方程式 平衡常数 ( K ) 6.5 ×1095 2.57 ×1033 1.91 ×1019 8.67 ×102 分析与思考：平衡常数受哪些因素影响？ 请根据以下资料提供的数据，分析影响平衡常数的因素。 平衡常数的大小，与反应中物质的性质有关。 8 序 号 起始时各物质的浓度 ×10-3 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 11.97 6.944 0 48.38 54.51 867 2 12.28 9.964 0 48.61 54.62 867 3 12.01 8.403 0 49.54 54.21 867 4 0 0 15.20 48.48 54.10 867 5 0 0 12.87 48.71 54.42 867 不同条件下的平衡常数 化学平衡常数—K 4、 影响化学平衡常数的因素： 内因： 外因： 反应物本身的性质 对于同一可逆反应，平衡常数K只与温度有关 5、 意义： 平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度 K值越大，平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，反应进行得越完全，反应物的转化率越大；反之，正向进行的程度就越小，转化率就越小。当K>105时，该反应进行得就基本完全了。 写出下列反应的平衡常数K的表达式 ①C(s) + H2O(g) ⇋CO(g) + H2(g) ②FeO(s) + CO(g) ⇋Fe(s) + CO2(g) ③2KClO3(s) ⇋KCl(s) + 3O2(g) 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1而不代入公式。 ④Cr2O72-+H2O ⇋2CrO42-+2H+ ①N2(g)+3H2(g)⇋2NH3(g) ② N2(g) + H2(g) ⇋NH3(g) ③2NH3(g) ⇋N2(g) + 3H2(g) K1 = 1/K3 = K22 注意2：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。 写出下列反应的平衡常数K的表达式 ①在同一温度下，正、逆反应的平衡常数K互为倒数 【例】2NO2(g) ⇋N2O4(g) N2O4(g) ⇋2NO(g) K2 = c2(NO2) c(N2O4) K1 = c2(NO2) c(N2O4) ②方程式系数扩大几倍，平衡常数K就扩大几次方倍 【例】2NO2(g) ⇋N2O4(g) 4NO2(g) ⇋2N2O4(g) K1 = c2(NO2) c(N2O4) K2 = c4(NO2) c2(N2O4) K1 = 1 K2 K2 = K12 平衡常数K与方程式的关系 【例】 ① 2NO (g) + O2 (g) ⇋2NO2 K1 ② 2NO2 (g) ⇋N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) ⇋N2O4 (g) K K = K1×K2 【例】 ① C (s) + H2O (g) ⇋CO (g) + H2 (g) K1 ② CO (g) +H2O (g) ⇋CO2 (g) + H2 (g) K2 C (s) + CO2(g) ⇋2CO(g) K K = K1 K2 ③若总反应是由几个反应相加(减)得到的，则总反应的平衡常数等于这几个反应的平衡常数相乘(除)。 ① + ②得 ①－②得 1、判断可逆反应进行的程度 化学平衡常数的应用 K值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大 K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小 一般来说， K ＞105 ，认为正反应进行得较完全 K ＜10-5 ，认为 正反应很难进行（逆反应较完全） 10-5 ≤ K ≤ 105 ， 认为是可逆反应 【注意】①平衡常数数值大，不代表此温度下反应速率快，也不代表反应很容易发生。 ②平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该温度下不能进行，如:N2+O2 ⇌ 2NO K=10-30(298K)故常温下用此反应固定N2是不可能的。因此没有必要在该温度下进行实验，以免浪费人力物力。 在相同的温度下，已知反应： ①N2(g)+O2(g) ⇋2NO(g) 平衡常数 K=3.84×10-31 ②2SO2(g)+O2 (g) ⇋2SO3平衡常数 K=3.1×1026 则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为（ ） A、①＞② B、①＜② C、① ＝② D、不能确定 B 2、判断可逆反应的热效应 根据温度变化对K值的影响来判断 若升高温度，K值增大： 则反应向正反应方向进行，正反应是吸热反应。 若升高温度，K值减小： 则反应向逆反应方向进行，正反应是放热反应。 化学平衡常数的应用 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)该反应正向为　　　　反应(“吸热”或“放热”) c(CO)·c(H2O) c(CO2)·c(H2) 吸热 如某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g) ⇋pC(g)＋qD(g)的平衡常数为K，若任意时刻，反应物和生成物的浓度关系如下： 比较K值与浓度商(Q)的大小来判断 Q = cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) 则： 当Q = K时 ，反应处于平衡状态，v(正) = v(逆)； 当Q < K时 ，反应向正反应方向进行，v(正) > v(逆)； 当Q > K时 ，反应向逆反应方向进行，v(正) < v(逆)； 3、判断可逆反应是否达到平衡及反应进行的方向 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”)。 否 正向 大于 化学平衡常数的应用 4、计算平衡时的浓度和转化率 在aA(g)+bB(g) ⇋cC(g)+ dD(g)中，计算关系为： 计算模型——三段式法 始 转 平 单位 统一 p q 0 0 ax bx cx dx p-ax q-bx cx dx 已知条件 化学计量数之比 加、减计算 (1)、平衡浓度： ①、反应物：平衡浓度＝ ———————————————— ②、生成物：平衡浓度＝ ———————————————— 起始浓度－变化浓度 起始浓度＋变化浓度 这里p、q可指物质的量、浓度等。 (2)、平衡转化率： 在反应aA(g)+bB(g) ⇋cC(g)+ dD(g)中，计算关系为： 注意：①转化率是对反应物而言的； ②一定温度下，K值越大，转化率就越高； ③生成物的产率= 实际产量 理论产量 ×100% 22 ①已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率 【课本例题】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)、 (2)问条件下H2、I2的转化率，通过比较你有什么想法？ (1)：H2的转化率为20%，I2的转化率为20% (2)：H2的转化率为20%，I2的转化率为20% ②已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率 【课本例题】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。 [拓展•延伸] ☑ 气体的体积分数= 物质的量分数 n(该气体) n(总) = ×100% ☑ 气体的分压 某气体的分压= 气体的总压×该气体的体积分数(物质的量分数) ☑ 恒温恒容 P1 P2 n1 n2 = P平 P始 n平 n始 = [拓展•延伸] ☑压强平衡常数(Kp) 对于有气体参与的反应，用某气体(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数。 如反应mA(g)+nB(g) ⇋pC(g)+ qD(g)： 平衡常数(K ) 化学平衡状态 一定条件下 定量表达 只受温度影响 可逆反应 与Q 比较判断是否达到平衡 计算平衡时各物质的浓度和反应物的转化率 课堂小结 $