2.2.3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

化学反应速率与化学平衡 2.2.3 化学平衡常数 根据下表数据计算平衡时 的值并分析其中规律： 2 c (HI) c(H2) · c(I2) I2(g)+H2(g) 2HI(g) 起始时浓度mol/L 平衡时浓度mol/L 平衡时 c (H2) c(I2) c (HI) c[H2] c[I2] c[HI] 0.01197 0.006944 0 0.005617 0.0005936 0.01270 48.38 0.01228 0.009964 0 0.003841 0.001524 0.01687 48.61 0.01201 0.008403 0 0.004580 0.0009733 0.01486 49.54 0 0 0.01520 0.001696 0.001696 0.01181 48.48 0 0 0.01287 0.001433 0.001433 0.01000 48.71 0 0 0.03777 0.004213 0.0004213 0.02934 48.74 2 c (HI) c(H2)·c(I2) 温度不变时，该比值是 一个常数。 导 通过分析实验数据得出： 1.温度不变时， 为常数用K表示； 2.常数K与反应的起始浓度大小无关； 3.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。 思考：人们对其他化学平衡体系的数据进行分析，也发现了类似的关系,该常数的含义是什么？ 思+议 阅读课本31-34页，思考以下问题 1.什么是化学平衡常数？平衡常数表达式如何书写？ 2.化学平衡常数意义？ 3.什么叫平衡转化率？如何利用平衡常数计算转化率？ 一、化学平衡常数 在一定温度下，当一个可逆反应 ， 是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号 表示。 1、定义： 2、表达式：对于反应: aA(g) + bB(g) ⇌cC(g) + dD(g) 但一般不写单位 3、单位：浓度的单位为mol·L-1 。K的单位：为(mol·L-1)n 4、平衡常数的影响因素： 。 仅温度 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 K 例：N2(g)+O2(g) ⇌ 2NO(g) K=1×10-30(298K) (1)K越大，可逆反应越向 向进行， 反应物转化率 ； aA(g) + bB(g) ⇌cC(g) + dD(g) 正 越大 (2)当K>105,认为该反应进行的比较完全。 当K<10-5,认为该反应很难进行。 二、平衡常数的意义： 这意味着298K时，N2和O2基本上没有进行反应。 请写出下表中各反应的平衡常数表达式并回答问题 比较①和②，分析正、逆反应的平衡常数之间的关系； 比较①和③，分析平衡常数表达式的书写与哪些因素有关? ① ② ③ 三、书写平衡常数关系式的规则以及注意事项 1.平衡常数的表达式及单位与方程式的书写形式有关。 2.方程式反向，K变为 ； 方程式的系数扩大或缩小n倍，K变为原来的 。 方程式相加，K ；方程式相减，K ； 3.有纯固体或溶剂参加的反应， 。 4.对于离子反应，应以离子方程式为准来写平衡常数的表达式。 注意： a.稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中。 b.非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应， 此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。 原来的倒数——1/K n次方或者1/n次方 相乘 相除 不列入平衡常数表达式或将其看做“1” 5.化学方程式固定时，K值只受 影响，与浓度、压强、催化剂无关。当改变温度时才会引起K值改变。也就是说K是温度的函数。 温度 [练习1]请写出下表中各反应的平衡常数表达式并回答问题 反应 K的表达式 Fe0(s)+C0(g)⇌Fe(s)+CO2(g)   AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)   Cr2072-(aq)+H20(l)⇌2Cr042-(aq)+2H+(aq)   Fe3O4(s)+4H2(g)⇌3Fe(s)+4H2O(g) [练习2]判断 1.在平衡常数表达式中, 反应物浓度用起始浓度,生成物浓度用平衡浓度。（ ） 2.从平衡常数的大小可以推断一个反应的进行程度。 (　　) 3.在任何条件下,化学平衡常数都是一个恒定值。 (　　) 4.两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数都不变。 (　　) 5.温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数。(　） 6.化学平衡常数K越大,反应物的转化率越小。 (　　) 7.平衡常数的大小只与温度有关,而与浓度、压强、催化剂等无关。（ ） [练习3]对于可逆反应:C(s)+CO2(g)⇌2CO(g),在一定温度下,其平衡常数为K,下列条件的变化中,能使K发生变化的是 (　　) A.将C(s)的表面积增大 B.增大体系压强 C.升高体系温度 D.使用合适的催化剂 C [练习4]已知450℃时，反应H2（g)+I2（g)⇌2HI（g）的k=50，由此推测在450 ℃时，反应2HI（g） ⇌ H2（g)+I2（g）的化学平衡常数为（ ） A.50 B. 0.02 C.100 D.无法确定 B [练习5]已知下列反应在某温度下的平衡常数:　　　　　　　　　　　　　　　　　 H2(g)+S(s)⇌H2S(g)　K1 S(s)+O2(g)⇌SO2(g)　K2 在该温度下反应H2(g)+SO2(g)⇌O2(g)+H2S(g)的平衡常数为(　　) A.K1+K2 B.K1-K2 C.K1·K2 K1 K2 D. D [练习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）求反应的平衡常数。 （2）在上述温度下，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。 解： （1） H2 + I2 ⇌ 2HI 起始浓度 0.010 0.010 0 变化浓度 平衡浓度 0.0080 0.002 0.002 0.004 0.008 0.004 :（2） H2 + I2 ⇌ 2HI 0.02 0.02 0 X X 2X 0.02-X 0.02-X 2X 解得 x=0.004 mol/L 所以平衡时:c(H2)=c(I2)=0.016 mol/L， c(HI)=0.008 mol/L 四.判断平衡移动方向 在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商Q与K比较大小来判断。 在一定温度下任意时刻： Q（浓度商） ＝ cp(C) • cq(D) cm(A) • cn(B) Q = K   体系处于 。 Q ＜ K   反应 进行 Q ＞ K   反应 进行 化学平衡 正向 逆向 五、平衡转化率 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观， 常用平衡转化率α（平衡状态下的转化率）来表示反应限度。 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： 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 所以 α(CO)= 50% α(H2O)= 50% 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 所以 α(CO)= 80% α(H2O)= 20% 例： 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。 (1-x)(1-x ) x2 K = =1 (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， 而本身转化率减小。 结论： 课堂小结 [检]1.现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应： 已知C(H2)始=1mol/L，C(I2)始=0.4mol/L， 经测定该反应在该温度下的平衡常数K≈4，试判断： （1）当I2转化率为50％时，该反应是否达到平衡状态， 若未达到，向哪个方向进行？ （2）达平衡状态时， I2的转化率应为多少？ 解： （1） H2 + I2 ⇌ 2HI 起始浓度 变化浓度 平衡浓度 1 0.4 0 0.2 0.2 0.4 0.8 0.2 0.4 ∴向正方向移动 （2） H2 + I2 ⇌ 2HI 1 0.4 0 X X 2X 1-X 0.4-X 2X 解得 X=0.286 则达平衡状态时， I2的转化率为: 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“>”、“<”或“=”)。 Q= c(CO2) c(CO) = 0.025mol·L-1 0.1mol·L-1 =0. 25 否 正向 > Q＜K ，反应向正方向进行 K = eq \f(c2(HI), c(H2)·c(I2)) = eq \f((0.0040)2,(0.0080)2) = 0.25 K= eq \f(c2(HI), c(H2)·c(I2)) = eq \f((2x)2,(0.020-x)2) = 0.25 K = eq \f(c2(HI), c(H2)·c(I2)) = eq \f((0.0040)2,(0.0080)2) = 0.25 $