2.2.2化学平衡常数课件2026-2027学年上学期高二化学人教版选择性必修一

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 2.2.2 化学平衡常数 学习目标 1、知道化学平衡常数的含义，能书写化学平衡常数表达式并进行简单计算；能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向，提升从定量的角度分析化学反应的能力。 【思考】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？ 457.6 ℃时反应体系H2(g) + I2(g) ⇋2HI(g)中各物质的浓度 起始时各物质的浓度 / (mol ∙ L-1) 平衡时各物质的浓度 / (mol ∙ L-1) 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1.197 × 10-2 6.944 × 10-2 0 5.617 × 10-3 5.936 × 10-4 1.270 × 10-2 48.37 1.228 × 10-2 9.964 × 10-3 0 3.841 × 10-3 1.524 × 10-3 1.687 × 10-2 48.62 1.201 × 10-2 8.403 × 10-3 0 4.580 × 10-3 9.733 × 10-4 1.486 × 10-2 49.54 0 0 1.520 × 10-2 1.696 × 10-3 1.696 × 10-3 1.181 × 10-2 48.49 0 0 1.287 × 10-2 1.433 × 10-3 1.433 × 10-3 1.000 × 10-2 48.70 0 0 3.777 × 10-2 4.213 × 10-3 4.213 × 10-3 2.934 × 10-2 48.50 平均值 48.70 化学平衡常数 对于一般的可逆反应： mA(g) + nB(g) ⇋pC(g) + qD(g)，K = ? 一、化学平衡常数 1、定义： 一定温度下，对于已达平衡的可逆反应体系中，生成物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积是个常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数 2、符号： K 3、表达式： 【例】H2(g) + I2(g) ⇋2HI(g)，K = ? 457.6 ℃时反应体系H2(g) + I2(g) ⇋2HI(g)中各物质的浓度 起始时各物质的浓度 / (mol ∙ L-1) 平衡时各物质的浓度 / (mol ∙ L-1) 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1.197 × 10-2 6.944 × 10-2 0 5.617 × 10-3 5.936 × 10-4 1.270 × 10-2 48.37 1.228 × 10-2 9.964 × 10-3 0 3.841 × 10-3 1.524 × 10-3 1.687 × 10-2 48.62 1.201 × 10-2 8.403 × 10-3 0 4.580 × 10-3 9.733 × 10-4 1.486 × 10-2 49.54 0 0 1.520 × 10-2 1.696 × 10-3 1.696 × 10-3 1.181 × 10-2 48.49 0 0 1.287 × 10-2 1.433 × 10-3 1.433 × 10-3 1.000 × 10-2 48.70 0 0 3.777 × 10-2 4.213 × 10-3 4.213 × 10-3 2.934 × 10-2 48.50 平均值 48.70 ★ 化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常情况下只受温度影响，浓度、压强、催化剂等变化对其无影响 一、化学平衡常数 mA(g) + nB(g) ⇋pC(g) + qD(g)，K = 【例1】Fe3O4(s) + 4H2(g) ⇋3Fe(s) + 4H2O(g)，K = ? 高温 【例2】Cr2O72-(aq) + H2O(l) ⇋2CrO42-(aq) + 2H+(aq)，K = ? ★ 化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。反应中有固体和纯液体参加时，它们的浓度是固定不变的，固体或液体纯物质一般不列入浓度商和平衡常数 b. K越小，该反应进行得越 ，平衡时反应物的转化率 ； 一、化学平衡常数 4、意义： mA(g) + nB(g) ⇋pC(g) + qD(g)，K = ① 平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度，估计反应的可能性 a. K越大，说明平衡体系中生成物所占的比例 ，正反应进行的程度 ，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率 ； 越大 越大 越大 不完全 越小 K的取值范围 反应进行的程度 K ＞ 105 K ＜ 10-5 10-5 ≤ K ≤ 105 正反应进行得基本完全 正反应很难进行(逆反应进行得基本完全) 可逆反应 ★ 化学平衡常数与物质本身的性质有关 ② 同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数 一、化学平衡常数 4、意义： mA(g) + nB(g) ⇋pC(g) + qD(g)，K = 【例】 N2(g) + 3H2(g) ⇋2NH3(g) K1 = 1.60  10-5 N2(g) + H2(g) ⇋NH3(g) K2 = 3.87  10-2 2NH3(g) ⇋N2(g) + 3H2(g) K3 = 6.25  104 ？ ？ ？ 【思考】K1和K3有什么关系？K1和K2有什么关系？ K1 = K22 K1与K3互为倒数 ★ 正、逆反应的K互为倒数； ★ 若方程式系数扩大n倍，K变为原来的n次方 △H =？ 【例】 ① 2NO(g) + O2(g) ⇋2NO2(g) K1 ② 2NO2(g) ⇋N2O4(g) K2 ③ 2NO(g) + O2(g) ⇋N2O4(g) K3 问：③ = ，K3 = ； ③ 多重平衡规则: 一、化学平衡常数 4、意义： mA(g) + nB(g) ⇋pC(g) + qD(g)，K = 若干方程式相加，总反应的K等于分步的K之积 = ① + ② = = K1  K2 (相减) (之商) ① = ，K1 = 。 ③ - ② ④ 平衡常数数值大小，只能大致反映一个可逆反应的正向反应进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间，不表示化学反应速率 一、化学平衡常数 4、意义： mA(g) + nB(g) ⇋pC(g) + qD(g)，K = 【例】2SO2(g) + O2(g) ⇋2SO3(g)，在25 ℃时K很大，但常温时，由于速度太慢，几乎不发生反应 浓度商 对于一般的可逆反应： mA(g) + nB(g) ⇋pC(g) + qD(g)，K = 在任意时刻，Q = ① Q = K，反应处于化学平衡状态，v正 = v逆 ② Q ＜ K，反应向 （填“正向”、“逆向”，下同）进行，v正 v逆（填“＞”、“＜”或“=”，下同） 正向 ＞ ③ Q ＞ K，反应向 进行，v正 v逆 逆向 ＜ 1、高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s) + CO(g) ⇋Fe(s) + CO2(g) △H < 0 （1）其平衡常数可表示为： ； （2）已知1100 ℃，K = 0.263。若反应向右进行，高炉内CO2和CO的体积比会 ，平衡常数K （填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）1100 ℃时，测得高炉中c(CO2) = 0.025 mol/L，c(CO) = 0.1 mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡状态 （填“是”或“否”），此时反应向 （填“正向”或“逆向”）进行，v正 v逆（填“＞”“＜”或“=”）。 增大 不变 否 正向 ＞ H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) c始 / (mol ∙ L-1) △c / (mol ∙ L-1) c平 / (mol ∙ L-1) 【例题1】在某温度下，将含有H2和I2各0.10 mol的气态混合物充入容积为10 L的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，测得c(H2) = 0.0080 mol ∙ L-1。 （1）计算该反应的平衡常数。 0 0.010 0.010 0.0080 0.0020 0.0020 0.0040 0.0080 0.0040 ★ 本书不考虑有关量的单位 H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g) c始 / (mol ∙ L-1) △c / (mol ∙ L-1) c平 / (mol ∙ L-1) 【例题1】在某温度下，将含有H2和I2各0.10 mol的气态混合物充入容积为10 L的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，测得c(H2) = 0.0080 mol ∙ L-1。 （2）在上述温度下，若起始时向该容器中通入H2和I2(g)各0.20 mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。 设H2的变化浓度为x mol ∙ L-1，则： 0 0.020 0.020 x x 2x 0.020 - x 0.020 - x 2x 解得：x = 0.0040 平衡时：c(H2) = c(I2) = 0.016 mol ∙ L-1，c(HI) = 0.0080 mol ∙ L-1 CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) n始 / (mol) △n / (mol) n平 / (mol) 【例题2】在容积不变的密闭容器中，将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到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。求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 设达到平衡时CO转化的物质的量为x mol，则： 0 2.0 10 0 x x x x x 2.0 - x 10 - x x 解得：x = 达到平衡时CO转化为CO2的转化率 = 100% = 83% 1、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： CO(g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) 其化学平衡常数K和温度T的关系如下表： 回答下列问题： （1）该反应的化学平衡常数表达式K = 。 （2）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。 A. 容器中压强不变 B. 混合气体中c(CO)不变 C. v正(H2) = v逆(H2O) D. c(CO2) = c(CO) （3）某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2) · c(H2) = c(CO) · c(H2O)，试判断此时的温度为 ℃。 T / ℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 BC 830 一、化学平衡常数 4、意义： mA(g) + nB(g) ⇋pC(g) + qD(g)，K = ⑤ 判断某反应的热效应 a. 若升高温度，且K值增大，正反应为 反应（填“吸热”、“放热”，下同），△H 0（填“＞”、“＜”或“=”，下同）； 吸热 ＞ b. 若降低温度，且K值减小，正反应为 反应，△H 0 放热 ＜ 化学平衡的计算—— 一个模式“三段式” 　　　　　　　　 mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g) c始 / (mol ∙ L-1) a b 0 0 △c / (mol ∙ L-1) mx nx px qx c平 / (mol ∙ L-1) a - mx b - nx px qx 则：① 平衡常数K = ② 平衡时A的转化率：α(A) = ×100% ③ 平衡时A的体积分数 = ×100% ④ 平衡时和开始时的压强之比： ⑤ 生成物的产率 = $