2.2.2 化学平衡常数 课件-2026-2027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 第二节 化学平衡 第2课时 化学平衡常数 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) P34表 457.6 ℃ ，容积不变的密闭容器中发生反应： 常数 与起始浓度无关 与平衡建立方向无关 新课导入 在一定温度下，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） 1.概念： 2.表达式： 注：①必须为平衡浓度 任务一：化学平衡常数 K mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g) = K cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) 高温 1.写出下列可逆反应的平衡常数表达式 Br2＋H2O H＋＋Br－＋HBrO 2NO2(g) N2O4(g) 典例精讲 C2H5OH(l)+CH3COOH(l) CH3COOC2H5(l)+H2O(l) ②固体、纯液体浓度为常数不写入K表达式。非水体系H2O(l)浓度代入 Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g) K= K有单位，(mol·L-1)n一般不书写 ③溶液中反应要写成离子反应方程式表达式 × 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 K1＝ K2=K1 2 K2= 1 K3 任务二：K与化学方程式的关系 ①K 表达式与具体的反应方程式一一对应 ②同一条件下，正、逆反应，K互为倒数。 ③化学计量数变为原来n倍，K变为Kn ① 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 ② 2NO2 (g) N2O4 K2 ③ 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K3 方程 ①+ ②= ③ 则有 方程 ③ - ②= ① 则有 K1= K3=K1  K2 ④方程式相加(减)，则K相乘(除) 任务二：K与化学方程式的关系 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 任务三：化学平衡常数的影响因素 内因：反应物本身的性质 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 外因：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。 任务三：化学平衡常数的影响因素 任务四：化学平衡常数的意义 定量衡量化学反应正向进行程度 K值越大，表示反应正向进行的程度越大，反应物的转化率也越大； 一般 K>105 时，该反应基本完全 当K<10-5时，该反应很难进行 注：K的大小反映反应正向进行的最大程度，与v没有必然联系 某个化学反应的平衡常数很大，可能化学反应速率却很小。 1.判断反应进行方向 Q >K 逆向进行 v正____v逆； Q = K 平衡状态 v正____v逆 Q < K 正向进行 v正____v逆 平衡时： 任意时刻： K 浓度商Q 可逆反应 mA(g)+nB(g) ⇌pC(g)+qD(g) 0 K Q < K Q >K 起点 平衡状态 任务五：化学平衡常数的应用 > = < Q ①吸热反应，T ↑ , K↑ ②放热反应，T ↑ , K ↓ 【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 任务五：化学平衡常数的应用 2.判断反应热效应 同吸异放 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 0.0080 0.010 0.010 0 任务六：化学平衡常数的计算 “三段式” 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 【解】设H2变化的浓度为 x mol/L 0.020 0.020 0 任务六：化学平衡常数的计算 2.反应NO2(g)+SO2(g)⥫⥬SO3(g)+NO(g)达到平衡后，保持温度不变，再通入O2，重新达到平衡，则新平衡与旧平衡相比，的值 A.变小 B.变大 C.不变 D.无法确定 √ =，K只与温度有关，温度不变，则K不变，故选C。 典例精讲 3.一定条件下，某可逆反应的平衡常数表达式K=，则该反应的化学方程式为 A.M(g)+3N(g)⥫⥬2Q(g)+R(g) B.2Q(g)+R(g)⥫⥬M(g)+3N(g) C.Q(g)+R(g)⥫⥬M(g)+N(g) D.M(g)+N(g)⥫⥬Q(g)+R(g) √ 典例精讲 4.(2026·山东滕州第一中学月考)在300 mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)+4CO(g)⥫⥬Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如下： 温度/℃ 25 80 230 平衡常数 5×104 2 1.9×10-5 下列说法不正确的是 A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为吸热反应 B.25 ℃时，反应Ni(CO)4(g)⥫⥬Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5 C.在80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1，则此时v正<v逆 D.80 ℃达到平衡时，测得n(CO)=0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1 √ 典例精讲 由表中数据分析，平衡常数随温度升高而减小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应，故A错误； 25 ℃时反应Ni(CO)4(g)⥫⥬Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为反应Ni(s)+4CO(g) ⥫⥬Ni(CO)4(g)的平衡常数的倒数，即=2×10-5，故B正确； 在80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 mol·L-1，Q= ==8>2，反应逆向进行，故v正<v逆，故C正确； 80 ℃达到平衡时，测得n(CO)=0.3 mol，c(CO)==1 mol·L-1，K= =2，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L-1，故D正确。 典例精讲 5.在773 K时，CO(g)+H2O(g)⥫⥬CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L-1，则在此条件下CO的转化率是 A.60%　　　　B.50%　　　　C.75%　　　　D.25% √ 设达到平衡时CO转化的浓度为x mol·L-1，则平衡时c(CO)=c(H2O)= (0.020-x)mol·L-1，c(CO2)=c(H2)=x mol·L-1。K===9，解得x=0.015，则CO的转化率为×100%=75%。 典例精讲 6.(2026·北京广渠门中学期中)一定温度下，在1 L的恒容密闭容器中发生反应：A(g)+2B(g)⥫⥬4C(g)，反应过程中的部分数据如下表所示。下列说法不正确的是 A.0~5 min内用A表示的平均反应 　速率为0.04 mol·L-1·min-1 B.此温度下，反应的平衡常数K 　为1.6 C.物质B的平衡转化率约为33% D.15 min后，再加入A、B、C各1.6 mol，反应仍处于平衡状态 时间/min 物质的量/mol n(A) n(B) n(C) 0 2.0 2.4 0 5     0.8 10 1.6     15   1.6   √ 典例精讲 0~5 min内C的物质的量增加0.8 mol，根据反应比例，A的消耗量为=0.2 mol，反应速率为=0.04 mol·L-1·min-1，A正确； 反应进行到10 min时，A的物质的量减少0.4 mol，根据物质反应转化关系可知B的物质的量减少0.8 mol，剩余B的物质的量为2.4 mol-0.8 mol =1.6 mol，B的物质的量等于15 min时B的物质的量，则此时反应已达到平衡，此时C物质的量为1.6 mol，则平衡时A、B、C的浓度均为1.6 mol·L-1，代入平衡常数公式K==1.6，B正确； 典例精讲 B的初始量为2.4 mol，平衡时转化0.8 mol，转化率为×100%≈33%，C正确； 加入A、B、C各1.6 mol后，浓度商Q==3.2>K=1.6，反应向逆反应方向进行，D错误。 典例精讲 7.一定温度下，向一容积为5 L的恒容密闭容器中充入0.4 mol SO2和0.2 mol O2，发生反应：2SO2(g)+ O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH=-196 kJ·mol-1。当反应达到平衡时，容器内压强变为起始时的，下列说法错误的是 A.当容器内气体的压强不变时说明该反应达到化学平衡状态 B.SO2的转化率为90% C.达到平衡时反应放出的热量为196 kJ D.此温度下该反应的平衡常数K=20 250 √ 典例精讲 该反应是一个恒容条件下的化学反应，反应前后气体物质的量不相等，故压强不变，说明气体总物质的量不变，反应达到了化学平衡状态，A项正确； 设反应的SO2的物质的量为2x mol，列三段式： 　　　　　　2SO2(g)+O2(g)⥫⥬2SO3(g) 起始/mol　　0.4　　　 0.2　　　0 转化/mol　　2x　　　　x　　　2x 平衡/mol　　0.4-2x　　0.2-x　　2x 典例精讲 则=，解得x=0.18，所以SO2的转化率为× 100%=90%，B项正确； 参与反应的SO2为0.36 mol，根据热化学方程式可求得放出的热量为35.28 kJ，C项错误； 此温度下，该反应的平衡常数K==20 250，D项正确。 典例精讲 8.(2026·中国人民大学附属中学期中)在不同条件下进行化学反应：2A(g)⥫⥬ B(g)+D(g)　ΔH，B、D的起始浓度均为0，反应物A的浓度随反应时间的变化如表。 下列说法不正确的是 A.①中D在0~20 min内的平均反应 　速率为1.75×10-2 mol·L-1·min-1 B.②中反应的化学平衡常数K=0.25 C.③中y=2.64 D.④中反应的化学平衡常数K=4， 　该反应为吸热反应 √ 序号 T/℃ c(A)/(mol·L-1) 0 min 20 min 40 min 60 min ① 500 2.0 1.3 1.0 1.0 ② 500 x 1.0 1.0 1.0 ③ 500 y 1.5 1.2 1.2 ④ 600 2.0 0.5 0.4 0.4 典例精讲 A在0~20 min内的平均反应速率为=3.5×10-2 mol·L-1·min-1，v(D)=v(A)=1.75×10-2 mol·L-1·min-1，A正确； ②的反应温度与①相同，故平衡常数也相同，由①的数据可知，40 min时反应已达到平衡，c(A)=1 mol·L-1，c(B)=c(D)=0.5 mol·L-1，K= =0.25，B正确； 典例精讲 ③反应温度与①相同，故③的平衡常数K=0.25=，解得y=2.4，C错误； ④中反应的平衡常数K==4，①中温度为500 ℃，K=0.25，④中温度为600 ℃，K=4，升温K增大，故该反应为吸热反应，D正确。 典例精讲 K＝ K＝ K＝ N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) K2 2NH3(g) N2(g)＋3H2(g) K3 K2＝ K3＝ N2(g)＋H2(g) NH3(g) K1 $