高二化學(xué)蘇教版2019選擇性必修第一冊同步課件223化學(xué)平衡常數(shù)

第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向與限度課時3

化學(xué)平衡常數(shù)

第二章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡授課人：學(xué)習(xí)目標(biāo)1.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.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。課程導(dǎo)入回顧：化學(xué)平衡狀態(tài)及判斷當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，有多少反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成了生成物？反應(yīng)物和生成物的濃度之間又有怎樣的定量關(guān)系？課程導(dǎo)入化學(xué)平衡狀態(tài)是在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行的最大限度。一、化學(xué)平衡常數(shù)NO2、N2O4的相互轉(zhuǎn)化是一個可逆反應(yīng)：2NO2(g)

?

N2O4(g)。1.081.381.613.891.71×1021.71×1021.71×1021.71×102一定溫度下，平衡時

近似相等一、化學(xué)平衡常數(shù)定義：在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)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)(簡稱平衡常數(shù))，用符號K表示。K

＝cp(C)?

cq(D)

cm(A)?

cn(B)對于一般的可逆反應(yīng)

m

A(g)+n

B(g)

p

C(g)+q

D(g)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時，各物質(zhì)平衡時的濃度滿足的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：一、化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)方程式平衡常數(shù)表達(dá)式2NO2(g)

N2O4(g)K＝___________________3Fe(s)＋4H2O(g)

Fe3O4(s)＋4H2(g)K＝_____________________Br2＋H2O

H＋＋Br－＋HBrOK＝_______________________

25℃

時，生成鹵化氫反應(yīng)的平衡常數(shù)化學(xué)方程式平衡常數(shù)

(K)F2(g)+H2(g)2HF(g)6.5×1095Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)2.57×1033Br2(g)+H2(g)2HBr(g)1.91×1019I2(g)

+H2(g)2HI(g)8.67×102生成鹵化氫的平衡常數(shù)K值從上到下依次減小，反應(yīng)進(jìn)行的程度也依次減小。在上述反應(yīng)中，生成氟化氫的反應(yīng)進(jìn)行得最為完全。一、化學(xué)平衡常數(shù)平衡常數(shù)的大小定量反映了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度。意義：即：反應(yīng)的限度一、化學(xué)平衡常數(shù)12Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipiscingelit.K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大；K值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行得越不完全。Loremipsumdolorsitamet,consecteturadipiscingelit.一般地，K＞10-5時，認(rèn)為該反應(yīng)進(jìn)行得就基本完全了。當(dāng)K<10－5時，該正反應(yīng)很難發(fā)生。一、化學(xué)平衡常數(shù)1、化學(xué)平衡常數(shù)的大小反映的是反應(yīng)進(jìn)行的程度大小，并不涉及反應(yīng)時間和化學(xué)反應(yīng)速率。即：某個化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)很大，可能化學(xué)反應(yīng)速率卻很小。注意：2、化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡時的濃度，且不出現(xiàn)固體、純液體或水溶液中水的濃度。一、化學(xué)平衡常數(shù)25℃

時，生成鹵化氫反應(yīng)的平衡常數(shù)化學(xué)方程式平衡常數(shù)

(K)F2(g)+H2(g)2HF(g)6.5×1095Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)2.57×1033Br2(g)+H2(g)2HBr(g)1.91×1019I2(g)

+H2(g)2HI(g)8.67×102化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素-內(nèi)因：反應(yīng)中物質(zhì)的性質(zhì)一、化學(xué)平衡常數(shù)

H2(g)+I2(g)2HI(g)不同條件下的平衡常數(shù)序號起始濃度（×10－2mol·L-1）不同溫度下的平衡常數(shù)(K)c(H2)c(I2)c(HI)457.6℃425.6℃25℃11.1970.694048.3854.5186721.2280.996048.6154.6286731.2010.840049.5454.218674001.52048.4854.108675001.28748.7154.42867外因：對于同一可逆反應(yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)一、化學(xué)平衡常數(shù)寫出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式。1.2.3.

N2(g)

+3H2(g)

2NH3(g)1.2.3.2NH3(g)

N2(g)

+3H2(g)N2(g)+H2(g）

NH3(g）1232c2(NH3)

K1＝c(N2)?c3(H2)

K2＝c2(NH3)c(N2)?c3(H2)

K3＝c1/2(N2）?c3/2(H2)c(NH3)

K1和K2、K3是什么關(guān)系呢？K1＝K21＝

K32若反應(yīng)方向改變、化學(xué)計量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，化學(xué)平衡常數(shù)都會相應(yīng)改變。已知兩反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫有關(guān)。2、若兩反應(yīng)相減，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝K1/K2。1、若兩反應(yīng)相加，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝K1·K2。一、化學(xué)平衡常數(shù)4、若兩反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物相同，反應(yīng)1的系數(shù)是反應(yīng)2

的n倍，則K1＝K2n。 3、若兩反應(yīng)互為逆反應(yīng)，則K1?K2＝1。一、化學(xué)平衡常數(shù)判斷反應(yīng)的方向1濃度商：用任意狀態(tài)的濃度冪之積的比值，用Q表示Q

＝cp(C)?

cq(D)

cm(A)?

cn(B)m

A(g)+n

B(g)

p

C(g)+q

D(g)Q＜K：可逆反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。Q＞K：可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；Q＝K：可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；應(yīng)用一、化學(xué)平衡常數(shù)

判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)2應(yīng)用利用平衡常數(shù)可計算物質(zhì)的平衡濃度、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)和轉(zhuǎn)化率等。若升高溫度，K增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，K減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。相關(guān)計算3典例解析例1將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng)：

①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)；

②2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)。

達(dá)到平衡時，c(H2)＝0.5mol/L，c(HI)＝4mol/L，下列說法錯誤的是(

)A.①的平衡常數(shù)為20B.②的平衡常數(shù)為

C.同溫時H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)和②的平衡常數(shù)互為倒數(shù)

D.溫度升高，反應(yīng)①②的平衡常數(shù)可以保持不變

D二、平衡轉(zhuǎn)化率

α

＝

×100%反應(yīng)物的減少量反應(yīng)物的起始量平衡轉(zhuǎn)化率達(dá)到化學(xué)平衡時，反應(yīng)達(dá)到該條件下物質(zhì)轉(zhuǎn)化的最大“限度”，即反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大。平衡轉(zhuǎn)化率與平衡常數(shù)均能表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度，但平衡常數(shù)不直觀，轉(zhuǎn)化率能更直觀地表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度。二、平衡轉(zhuǎn)化率某溫度下，在容積不變的密閉容器中N2與H2反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，請根據(jù)以下數(shù)據(jù)計算達(dá)到化學(xué)平衡時H2的轉(zhuǎn)化率。各物質(zhì)的起始量/mol化學(xué)平衡時各物質(zhì)的量/molN2H2NH3

N2H2NH3

5150394起始量/mol

變化量/mol

平衡量/mol

5150

2

64

α＝

×100%＝40%6mol15mol平衡時H2的轉(zhuǎn)化率

3

94

N2+3H2

2NH3二、平衡轉(zhuǎn)化率二、平衡轉(zhuǎn)化率計算模型——三段式法

aA(g)＋bB(g)?

cC(g)＋dD(g)

n1

n200

c(初)/(mol·L－1)Δc/(mol·L－1)c(平)/(mol·L－1)bacadabacada

x

x

x

xn1－x

n2－

x

x

x二、平衡轉(zhuǎn)化率計算思路根據(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、平衡量列表。明確“始”、“轉(zhuǎn)”、“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。確定三個量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)化量為x。巧設(shè)未知數(shù)解題設(shè)問題二、平衡轉(zhuǎn)化率注意：2、多種反應(yīng)物參加反應(yīng)時，可通過增加一種反應(yīng)物的濃度來提高另一種反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，而其本身的平衡轉(zhuǎn)化率會降低。1、在一定溫度下，一個具體的化學(xué)反應(yīng)，只有一個平衡常數(shù)，但不同反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率可能不同。二、平衡轉(zhuǎn)化率例2在容積不變的密閉容器中，將2molCO(g)與3molH2O(g)混合加熱到一定溫度，發(fā)生反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)，反應(yīng)達(dá)到平衡時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為1.0。下列說法正確的是(

) A.該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝

B.反應(yīng)達(dá)到平衡時，c(CO2)＋c(H2O)＋c(H2)＝4.2mol?L－1

C.CO的平衡轉(zhuǎn)化率為40% D.不管反應(yīng)進(jìn)行到何種程度，容器中原子個數(shù)之比N(H)：N(C)：N(O)＝6：2：5保持不變

D三、壓強(qiáng)平衡常數(shù)及其應(yīng)用分壓定義計算公式分壓定律相同溫度下，當(dāng)某組分氣體B單獨存在且具有與混合氣體總體積相同體積時，該氣體B所具有的壓強(qiáng)，稱為氣體B的分壓強(qiáng)?；旌蠚怏w中某組分的分壓＝總壓×該組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，pB＝p總×

?；旌蠚怏w的總壓等于相同溫度下各組分氣體的分壓之和，即p總＝pA＋pB＋pC＋…nBn總?cè)?、壓?qiáng)平衡常數(shù)及其應(yīng)用一定溫度下，氣相反應(yīng)達(dá)平衡時，氣態(tài)生成物分壓冪之積與氣態(tài)反應(yīng)物分壓冪之積的比值為一個常數(shù)，稱為該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)，用符號Kp表示Kp

＝pp(C)?

pq(D)pm(A)?

pn(B)m

A(g)+n

B(g)

p

C(g)+q

D(g)壓強(qiáng)平衡常數(shù)三、壓強(qiáng)平衡常數(shù)及其應(yīng)用計算步驟典例解析一定溫度下，向密閉容器中加入焦炭(C)和一定量的C