化學(xué)人教版（2019）選擇性必修 化學(xué)平衡常數(shù)

第二節(jié)化學(xué)平衡

第2課時化學(xué)平衡常數(shù)

判斷平衡狀態(tài)的證據(jù)：正逆相等變量不變知識回顧溫故知新我們知道可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)判斷的方法：定性【思考】能否從定量的角度研究一個可逆反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)呢？在一定溫度下，化學(xué)平衡體系中反應(yīng)物濃度與生成物濃度之間有什么關(guān)系呢？【導(dǎo)】1.什么是濃度商?濃度商的表達式是什么？2.什么是平衡常數(shù)?平衡常數(shù)的表達式是什么？3.如何用濃度商、平衡常數(shù)判斷化學(xué)平衡？4.如何快速計算平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率?（解題技巧）課前預(yù)習(xí)【導(dǎo)】課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1、知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能書寫化學(xué)平衡常數(shù)表達式并進行簡單計算2、能利用平衡常數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)是否達到平衡

1、證據(jù)推理：通過化學(xué)平衡狀態(tài)時的濃度數(shù)據(jù)分析，認(rèn)識化學(xué)平衡常數(shù)的概念，并能分析推測其相關(guān)應(yīng)用。2、模型認(rèn)知：構(gòu)建化學(xué)平衡常數(shù)相關(guān)計算的思維模型(三段式法)，理清計算的思路，靈活解答各類問題。素養(yǎng)目標(biāo)重點難點化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)的計算與應(yīng)用

【導(dǎo)】序號起始時各物質(zhì)的濃度mol/L平衡時各物質(zhì)的濃度mol/LH2I2HIH2I2HI11.197×10-26.944×10-305.617×10-35.936×10-41.270×10-248.3721.228×10-29.964×10-303.841×10-31.524×10-31.687×10-248.6231.201×10-28.403×10-304.580×10-39.733×10-41.486×10-249.544001.520×10-21.696×10-31.696×10-31.181×10-248.495001.287×10-21.433×10-31.433×10-31.000×10-248.706003.777×10-24.213×10-34.213×10-32.934×10-248.502c(HI)c(H2)·c(I2)在457.6℃時反應(yīng)體系I2(g)+H2(g)?2HI(g)中各物質(zhì)的濃度如圖所示課本P31表2-1

【查閱文獻】課本P31表2-1(1)某溫度下時，為常數(shù)c2(HI)c(H2)·c(I2)(2)該常數(shù)與反應(yīng)的起始濃度大小無關(guān)；(3)該常數(shù)與正向還是逆向建立平衡無關(guān)，即與平衡建立的途徑無關(guān)?！舅肌?.概念：在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)，用符號K

表示。2.表達式對于一般的可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，當(dāng)該反應(yīng)在一定溫度下達到平衡時，一、化學(xué)平衡常數(shù)K=生成物濃度冪之積反應(yīng)物濃度冪之積=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)注意：(2)固體或純液體濃度看作常數(shù)“1”，不代入表達式；(1)其中c為各組分的平衡濃度(3)

H2O：液態(tài)時，不能代入平衡常數(shù)表達式；氣態(tài)時，需要代入平衡常數(shù)表達式【展】【例題1】寫出下表中各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式：2NO2(g)

N2O4(g)3Fe(s)＋4H2O(g)

Fe3O4(s)＋4H2(g)Br2＋H2O

H＋＋Br－＋HBrOCaCO3(s)

CaO(s)+CO2(g)

一、化學(xué)平衡常數(shù)K=c(CO2)mol·L-11(mol·L-1)-1(mol·L-1)2【檢】K1)H(c)N(c)NH(c23232=K2)NH(c)H(c)N(c32232=K3)H(c)N(c)NH(c//2232213=①N2+3H22NH3②2NH3N2+3H2N2+H2NH31232③（2）K1=K32?；瘜W(xué)計量數(shù)變?yōu)樵瓉韓倍，K變?yōu)镵n。即方程式系數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍，則平衡常數(shù)變?yōu)镵2；系數(shù)變?yōu)樵瓉淼?/2,則平衡常數(shù)變?yōu)镵1/2（1）K1=1/K2。正逆反應(yīng)，K互為倒數(shù)。3.

平衡常數(shù)與方程式的關(guān)系一、化學(xué)平衡常數(shù)【思】【展】①2NO(g)+O2(g)2NO2

K1②2NO2(g)N2O4

K2③2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K3K1、K2、K3三者關(guān)系為K3=①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2③C(s)+CO2(g)2CO(g)K3K1、K2、K3三者關(guān)系為K3=K1K2（3）方程式相加(減)，則K相乘(除)。一、化學(xué)平衡常數(shù)K1?K2【展】【思】結(jié)論：1．對于同一可逆反應(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)；2．若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)都擴大或縮小至原來的n倍，則化學(xué)平衡常數(shù)變?yōu)樵瓉淼膎次冪或1/n次冪。3．若干方程式相加，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積；若干方程式相減，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之商。【評】4.化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素溫度(1)內(nèi)因：化學(xué)反應(yīng)本身的性質(zhì)。(2)外因：在化學(xué)方程式一定的情況下，K只受

影響。與壓強、起始濃度、起始反方向均無關(guān)。I2(g)+H2(g)?2HI(g)一、化學(xué)平衡常數(shù)【評】5.濃度商（1）定義：對于一般的可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，在任意時刻的，稱為

，常用

表示，即濃度商Q（2）Q與K的關(guān)系：當(dāng)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度商

平衡常數(shù)時，表明反應(yīng)達到限度，即達到化學(xué)平衡狀態(tài)。等于一、化學(xué)平衡常數(shù)注意：其中c為各組分任意時刻的濃度.【展】（1）判斷反應(yīng)進行的程度①平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進行的

(也叫

)。②K越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，正反應(yīng)進行的程度越大，即該反應(yīng)進行得越

，平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越

，反之，K越小，該反應(yīng)進行得越

，平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越

。程度反應(yīng)的限度完全大不完全小105③當(dāng)K＞

時，該反應(yīng)就進行的基本完全了;K＜10-5,很難進行。1.化學(xué)平衡常數(shù)的意義二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用【展】【注意事項】①平衡常數(shù)數(shù)值大，不代表此溫度下反應(yīng)速率快，也不代表反應(yīng)很容易發(fā)生。②平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應(yīng)，說明正反應(yīng)在該溫度下不能進行，如:N2+O2?

2NOK=10-30(298K)所以常溫下用此反應(yīng)固定氮氣是不可能的。因此沒有必要在該溫度下進行實驗，以免浪費人力物力。（2）判斷反應(yīng)進行的方向1.化學(xué)平衡常數(shù)的意義Q＜K，反應(yīng)向正方向進行Q=K，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)Q＞K，反應(yīng)向逆方向進行對于一般的可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用【展】【例題2】高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下:FeO(s)+CO(g)?Fe(s)+CO2(g)(條件省略)已知1100℃，K=0.263，某時刻測得高爐中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1在這種情況下：(1)該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_____(填“是”或“否”)；(2)此時反應(yīng)會向______進行？（填“正向”或“逆向”）；(3)此時化學(xué)反應(yīng)速率是ν正_____ν逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。否正向大于Qc=

c(CO2)c(CO)=

0.025mol·L-10.1mol·L-1=0.25QC＜K，反應(yīng)向正方向進行二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用【檢】2.計算思路(1)巧設(shè)未知數(shù)：具體題目要具體分析，靈活設(shè)立，一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量n為x。(2)確定三個量：根據(jù)反應(yīng)物、生成物及變化量的三者關(guān)系代入未知數(shù)確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、變化量、平衡量并按1中“模式”列表。(3)解決問題：明確“始”“變”“平”三個量的具體數(shù)值，再根據(jù)相應(yīng)關(guān)系求平衡時某成分的濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率等，得出題目答案。二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用2.化學(xué)平衡常數(shù)的計算【展】（1）已知初始濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率【例題3】在某溫度下，將H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c(H2)=0.0080mol/L，求：(1)反應(yīng)的平衡常數(shù)。(2)在上述溫度下，該容器中若通入H2(g)和I2(g)各0.2mol，試求達平衡時各物質(zhì)的濃度。(3)計算(1)、(2)問條件下H2、I2的轉(zhuǎn)化率，通過比較你有什么想法？

(1)：H2的轉(zhuǎn)化率為20%，I2的轉(zhuǎn)化率為20%(2)：H2的轉(zhuǎn)化率為20%，I2的轉(zhuǎn)化率為20%二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用2.化學(xué)平衡常數(shù)的計算【檢】在某溫度下，將含有H2和I2各0.10mol

的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)并達到平衡后，測得c(H2)＝0.0080mol·L－1：(1)計算該反應(yīng)的平衡常數(shù)H2(g)＋I2(g)?2HI(g)C起始0.0100.0100C變化0.00200.00200.0040C平衡

0.0080K＝c(H2)·c(I2)c2(HI)＝(0.0080)2(0.0040)2＝0.250.00400.0080計算方法：三段式法

利用化學(xué)平衡常數(shù)計算轉(zhuǎn)化率及濃度【解】依題意可知，c(H2)＝0.010mol·L－1，c(I2)＝0.010mol·L－1mol·L－1【評】(2)在上述溫度下，若起始時向該容器10L通入H2和I2(g)各0.2mol，試求達到化學(xué)平衡時各物質(zhì)的濃度，H2的轉(zhuǎn)化率？I2(g)＋H2(g)?2HI(g)C起始0.0200.0200C變化xx2xC平衡

0.020-xK＝c(H2)·c(I2)c2(HI)＝(0.020-x)2(2x)2＝0.252x0.020-x【解】解得：x＝0.0040平衡時：c(H2)＝c(I2)＝0.016mol·L－1，c(HI)＝0.0080mol·L－1H2的轉(zhuǎn)化率=20%【評】（2）已知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率【例題4】在容積不變的密閉容器中，將2.0molCO(g)與10molH2O加熱到830℃，達到下列平衡：此時該反應(yīng)的K為1.0。求：達平衡時CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率。二、化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用2.化學(xué)平衡常數(shù)的計算某反應(yīng)物B的轉(zhuǎn)化率(α)＝該反應(yīng)物已轉(zhuǎn)化的量該反應(yīng)物的起始總量×100%＝CB(始）－CB(平)CB(始）×100%【檢】

c(CO):c(H2O)=1:1時

CO+H2OCO2+H2

起始c

1100轉(zhuǎn)化c

-x-x+x+x平衡c

1-x1-xxx

解得x=0.5α(CO)=50%α(H2O)=50%

c(CO):c(H2O)=1:4時

CO+H2OCO2+H2

起始c

1400轉(zhuǎn)化c

-x-x+x+x平衡c

1-x4-xxx解得x=0.8α(CO)=80%α(H2O)=20%【隨堂練習(xí)】已知CO(g)+H2O(g)?CO2

(g)+H2

(g)

800℃時K=1；求恒溫恒容體系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4開始，達到平衡時CO和H2O(g)的轉(zhuǎn)化率。(1-x)(1-x)x2K==1(1-x)(4-x)x2K==1【結(jié)論】

增大一種反應(yīng)物的濃度，能提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而本身的轉(zhuǎn)化率減小2.化學(xué)平衡常數(shù)的計算2.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率=×100%變化量起始量1.化學(xué)反應(yīng)速率之比=Δn之比=Δc之比=化學(xué)計量數(shù)之比注意：(1)轉(zhuǎn)化率是對反應(yīng)物而言的；(2)一定溫度下，K值越大，轉(zhuǎn)化率就越高；3.生成物的產(chǎn)率=實際產(chǎn)量理論產(chǎn)量×100%補充：基本計算關(guān)系4.氣體的體積分?jǐn)?shù)=物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=n(該氣體)n(總)×100%5.氣體的分壓某氣體的分壓=氣體的總壓×該氣體的體積分?jǐn)?shù)(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))6.恒溫、恒容：P1P2n1n2=P平P初n平n初=化學(xué)平衡常數(shù)1、表達式及書寫注意事項2、意義及影響因素3、應(yīng)用用濃度商Q與K比較：Q＜K，反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動；Q＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；Q＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動三段式做有關(guān)計算題方法K越大，反應(yīng)進行程度越大。只與溫度有關(guān)三、課堂小結(jié)1.下列關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的說法中正確的