化學平衡常數(shù)及計算 課件 2023-2024學年高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

第二章化學反應速率和化學平衡第二節(jié)化學平衡2.2.2化學平衡常數(shù)及計算1．知道化學平衡常數(shù)的含義,會寫化學平衡常數(shù)表達式。2．能運用化學平衡常數(shù)(三段式計算)進行簡單計算。3．運用化學平衡常數(shù)判斷反應進行的程度。學習目標457.6℃時反應體系H2(g)＋I2(g)?2HI(g)中各物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)起始時各物質(zhì)的濃度/(mol·L－1)平衡時各物質(zhì)的濃度/(mol·L－1)平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)1.970×10－26.994×10－305.617×10－35.936×10－41.270×10－248.371.228×10－29.964×10－303.841×10－31.524×10－31.687×10－248.621.201×10－28.403×10－304.580×10－39.733×10－41.486×10－249.54001.520×10－21.696×10－31.696×10－31.181×10－248.49001.287×10－21.433×10－31.433×10－31.000×10－248.70003.777×10－24.213×10－34.213×10－42.934×10－248.50平均值48.702c(HI)c(H2)·c(I2)2c(HI)c(H2)·c(I2)思考1、分析上表，對于H2(g)＋I2(g)?2HI(g),你得出什么結(jié)論?①在一定溫度下，

是一個常數(shù)，用K表示2c(HI)c(H2)·c(I2)②該常數(shù)K與反應的起始濃度大小無關。③該常數(shù)K與從正向還是從逆向建立平衡無關，即與平衡建立的途徑無關。人們對其他化學平衡體系的數(shù)據(jù)進行分析，也發(fā)現(xiàn)了類似的關系,平衡常數(shù)的含義是什么？一、化學平衡常數(shù)1、概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)(簡稱平衡常數(shù))，用符號K表示2、表達式

對于可逆反應：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)(固體和純液體的濃度視為常數(shù)“1”，通常不計入平衡常數(shù)表達式中)1、請寫出下表中各反應的平衡常數(shù)表達式并回答問題反應Kc①1/2N2(g)+3/2H2(g)?NH3(g)

②N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)

③2NH3(g)?N2(g)+3H2(g)

④Fe0(s)+C0(g)?Fe(s)+CO2(g)

⑤AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)

⑥Cr2072-(aq)+H20?2Cr042-(aq)+2H+(aq)

【練一練】3、化學平衡常數(shù)的意義(1)平衡常數(shù)的大小反映了化學反應進行的程度(也叫反應的限度)(2)K值越大，表示反應進行得越完全，反應物的轉(zhuǎn)化率越大，產(chǎn)物的產(chǎn)率越大；當K＞105時，該反應就進行的基本完全了。K值越小，表示反應進行得越不完全，反應物的轉(zhuǎn)化率越小，產(chǎn)物的產(chǎn)率越小，當K＜10－5時，該反應很難發(fā)生4、化學平衡常數(shù)的影響因素(1)內(nèi)因：不同的化學反應及方程式的書寫形式是決定化學平衡常數(shù)的主要因素(2)外因：在化學方程式一定的情況下，K只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度無關，與壓強無關2、對于可逆反應:C(s)+CO2(g)?2CO(g),在一定溫度下,其平衡常數(shù)為K,下列條件的變化中,能使K發(fā)生變化的是 (

)A.將C(s)的表面積增大 B.增大體系壓強C.升高體系溫度 D.使用合適的催化劑C【練一練】5、化學平衡常數(shù)表達式的書寫(1)平衡常數(shù)表達式中，水(液態(tài))的濃度、固體物質(zhì)及純液體的濃度不寫(2)化學平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫有關。若反應方向改變、化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，化學平衡常數(shù)都會相應改變N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)1/2N2(g)＋3/2H2(g)?NH3(g)NH3(g)?1/2N2(g)＋3/2H2(g)則：K1＝K22；K2·K3＝1；K1·K32＝1(3)若兩反應的平衡常數(shù)分別為K1、K2①若兩反應相加，則總反應的平衡常數(shù)K＝K1·K2②若兩反應相減，則總反應的平衡常數(shù)K＝K1/K2加乘，減除例1、已知450℃時，反應H2（g)+I2（g)?2HI（g）的k=50，由此推測在450℃時，反應2HI（g）?

H2（g)+I2（g）的化學平衡常數(shù)為（）A.50B.0.02C.100D.無法確定B【幾點強調(diào)】①一個化學反應的K大小只與溫度有關。(放熱反應，溫度升高，K越大；吸熱反應，溫度越低，K越大)②平衡常數(shù)的表達式及單位與方程式的書寫形式有關。③化學反應的正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。④有純固體或純液體參加的反應，它們不列入平衡常數(shù)表達式。a.稀溶液中進行的反應，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關系式中。b.非水溶液中的反應，如有水生成或有水參加反應，此時水的濃度不可視為常數(shù)，必須表示在平衡關系式中。6、化學平衡常數(shù)的應用(1)判斷反應進行的程度：K值越大，該反應進行得越完全，反應物的轉(zhuǎn)化率越大；反之，就越不完全，轉(zhuǎn)化率越小K值正反應進行的程度平衡時生成物濃度平衡時反應物濃度反應物轉(zhuǎn)化率生產(chǎn)物產(chǎn)率越大越大越大越小越高越高越小越小越小越大越低越低(2)判斷可逆反應的熱效應①升高溫度：K值增大→正反應為吸熱反應；K值減小→正反應為放熱反應(升大吸，升小放)②降低溫度：K值增大→正反應為放熱反應；K值減小→正反應為吸熱反應(降大放，降小吸)如：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)的平衡常數(shù)與溫度的關系如下，由下表數(shù)據(jù)分析可知：溫度升高，K值減小，則正反應為放熱反應T/K373473573673773K3.35×1091.00×1072.45×1051.88×1042.99×103(3)判斷正在進行的可逆反應是否達到平衡或反應進行的方向?qū)τ谝话愕目赡娣磻?，mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，在任意時刻的

稱為濃度商，常用Q表示，當Q＝K時，反應處于平衡狀態(tài)，v正＝v逆當Q＜K時，反應向正反應方向進行，v正＞v逆當Q＞K時，反應向逆反應方向進行，v正＜v逆3、在一定體積的密閉容器中,進行如下化學反應:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)。其化學平衡常數(shù)K和溫度T的關系如表所示:回答下列問題:(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K=

。

(2)該反應為

(填“吸熱”或“放熱”)反應。

(3)某溫度下,平衡濃度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),試判斷此時的溫度為

℃。此溫度下加入1molCO2(g)和1molH2(g)充分反應,達到平衡時,CO2的轉(zhuǎn)化率為

。

【練一練】(4)在800℃時,發(fā)生上述反應,某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)=2mol·L-1,c(H2)=1.5mol·L-1、c(CO)=1mol·L-1、c(H2O)=3mol·L-1,則正、逆反應速率的比較為v(正)

(填“>”“<”或“=”)v(逆)。

1.反應物的轉(zhuǎn)化率增大,平衡常數(shù)一定增大嗎?2.對于常溫下的反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),若已知反應物的起始濃度和常溫下的平衡常數(shù),可不可以計算平衡時反應物的轉(zhuǎn)化率?不一定;在一定溫度下,對于一個反應可以通過改變外界條件增大反應物的轉(zhuǎn)化率,但因溫度不變,平衡常數(shù)也不變?？梢浴？筛鶕?jù)反應物的起始濃度和平衡常數(shù)計算平衡時的濃度,然后根據(jù)反應物的變化量可求出其轉(zhuǎn)化率。思考二、與化學平衡常數(shù)的相關計算1、化學平衡常數(shù)(K)的計算方法——三段式法三段式法就是依據(jù)化學方程式列出各物質(zhì)的起始量、變化量和平衡量，然后根據(jù)已知條件建立代數(shù)等式而進行解題的一種方法。這是解答化學平衡計算題的一種“萬能方法”，只要已知起始量和轉(zhuǎn)化率就可用平衡模式法解題。對于反應前后氣體體積變化的反應，如果已知反應前氣體的總物質(zhì)的量與反應后氣體的總物質(zhì)的量的差值，也可用差量法解題起始: a

b

0

0變化: mx

nx

px

qx平衡: a-mx

b-nx

px

qx(1)變化量與化學方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)成比例。(2)這里a、b可指物質(zhì)的量、濃度，氣體體積等。例2、在某溫度下，將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，達到平衡后，測得c(H2)=0.0080mol/L。(1)求該反應的平衡常數(shù)。(2)在上述溫度下，該容器中若通入H2和I2蒸氣各0.20mol，試求達到化學平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度。2、利用K計算平衡濃度和反應物的轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度)，從而計算反應物的轉(zhuǎn)化率。對于反應：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，反應物A的轉(zhuǎn)化率(α)可以表示為例3、在密閉容器中，將2.0molCO與10molH2O混合加熱到800℃，達到下列平衡：CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)K=1.0，求達到平衡時CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率。

例4、已知CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)800℃時K=1.0；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。3、三段式法進行化學平衡的有關計算可逆反應：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，在體積為V的恒容密閉容器中，反應物A、B的初始加入量分別為amol、bmol，達到化學平衡時，設A物質(zhì)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為mxmolmA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)起始量/mola

b00變化量/molmx

nx

px

qx平衡量/mola－mx

b－nx

px

qx對于反應物：n(平)＝n(始)－n(變)對于生成物：n(平)＝n(始)＋n(變)⑨在密閉容器中有氣體參加的可逆反應，在計算時經(jīng)常用到阿伏加德羅定律的兩個推論恒溫、恒容時：P1/P2=n1/n2恒溫、恒壓時：V1/V2=n1/n2三、壓強平衡常數(shù)1.含義在化學平衡體系中，用各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度計算的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù)Kp2.表達式對于可逆反應：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)3.計算技巧(1)直接根據(jù)分壓強計算壓強平衡常數(shù)例1、用測壓法在剛性密閉容器中研究T℃時4NO(g)?N2(g)＋2NO2(g)的分解反應，現(xiàn)將一定量的NO充入該密閉容器中，測得體系的總壓強隨時間的變化如下表所示：反應時間/