2.2.2化學(xué)平衡常數(shù)（課件）高二化學(xué)（人教版2019選擇性必修1）

第二單元化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第二節(jié)化學(xué)平衡第2課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義，會(huì)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)書寫化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式；2.應(yīng)用化學(xué)平衡常數(shù)判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度、方向以及反應(yīng)的熱效應(yīng)；3.能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。復(fù)習(xí)回顧化學(xué)平衡狀態(tài)及判斷當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，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？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。新課導(dǎo)入【問(wèn)題探究】起始時(shí)各物質(zhì)的濃度/（mol·L）平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度/（mol·L）平衡時(shí)c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)c2(HI)/c(H2)·c(I2)1.197×10-26.944×10-305.617×10-35.936×10-41.270×10-248.371.228×10-29.964×10-303.841×10-31.524×10-31.687×10-248.621.201×10-28.403×10-304.580×10-39.733×10-41.486×10-249.54001.520×10-21.696×10-31.696×10-31.181×10-248.49001.287×10-21.433×10-31.433×10-31.000×10-248.70003.777×10-24.213×10-34.213×10-32.934×10-248.50c2(HI)/c(H2)·c(I2)平均值48.70457.6℃時(shí)反應(yīng)體系H2(g)+I2(g)2HI(g)中個(gè)物質(zhì)的濃度如下：c2(HI)c(H2)·c(I2)457.6℃達(dá)到平衡時(shí)，是一個(gè)常數(shù)。新課導(dǎo)入通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：

結(jié)論2：常數(shù)與反應(yīng)物的起始濃度大小無(wú)關(guān)；

與正向建立還是逆向建立平衡無(wú)關(guān)。c2(HI)c(H2)·c(I2)結(jié)論1：為常數(shù)

與物質(zhì)起始濃度有關(guān)嗎？叫什么？1．化學(xué)平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度關(guān)系分析各物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：

①無(wú)論該反應(yīng)從正、逆哪個(gè)反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡時(shí)的值近似相等，即與平衡狀態(tài)建立的途徑

。

②無(wú)論反應(yīng)物或生成物的起始濃度如何改變，平衡時(shí)，的值近似相等，與各物質(zhì)的濃度

。無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式：對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)，濃度商Q＝

。在任意時(shí)刻，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，稱為濃度商，常用Q表示。（1）濃度商2．化學(xué)平衡常數(shù)任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù)在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，稱為化學(xué)平衡常數(shù)，簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)，符號(hào)：K=K（常數(shù)）(化學(xué)平衡時(shí)）cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(2)固體或純液體濃度看作常數(shù)“1”，不代入表達(dá)式(1)其中c為各組分的平衡濃度(3)一般不寫K的單位概念：表達(dá)式：注意：濃度商，常用Q表示K的單位為(mol·L-1)nn=(p+q)-(m+n)（2）化學(xué)平衡常數(shù)任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù)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(dá)到平衡后，測(cè)得c(H2)＝0.0080mol·L－1：（1）計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)。（2）在上述溫度下，若起始時(shí)向該容器中通入H2和I2(g)各0.2mol，試求達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度。【解】（1）依題意可知，平衡時(shí)c(H2)＝0.0080mol·L－1

起始濃度/(mol·L－1)0.0100.0100變化濃度/(mol·L－1)平衡濃度/(mol·L－1)K＝c(H2)·c(I2)c2(HI)＝(0.0080)2(0.0040)2＝0.250.00200.00800.00400.00800.00400.0020【課堂練習(xí)1】

（2）依題意可知，c(H2)＝0.020mol·L－1，c(I2)＝0.020mol·L－1mol·L－1。起始濃度/(mol·L－1)0.0200.0200變化濃度/(mol·L－1)xx2x平衡濃度/(mol·L－1)0.020－x0.020－x2xK只隨溫度發(fā)生變化，因此：K＝c(H2)·c(I2)c2(HI)＝(0.020－x)2(2x)2＝0.25解得：x＝0.0040平衡時(shí)：c(H2)＝c(I2)＝0.016mol·L－1，c(HI)＝0.0080mol·L－1【思考】濃度商與平衡常數(shù)有什么區(qū)別？1.在任意時(shí)刻，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，都為濃度商，而化學(xué)平衡常數(shù)，則是在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的濃度商。2.當(dāng)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度商等于平衡常數(shù)時(shí)，表明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)：

c(H2)·c(I2)c2(HI)c(H2O)c(CO)·c(H2)【課堂練習(xí)2】(1)反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體存在時(shí),由于其濃度可看作“1”而不代入公式。(2)水的處理①氣態(tài)水或非水溶液中的反應(yīng)，如有水生成或有水參加反應(yīng)，此時(shí)水的濃度不可視為常數(shù)。②稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度視為常數(shù)“1”而不代入公式3．化學(xué)平衡常數(shù)的書寫任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù))H(c)OH(c2424K=CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)K=)Cr2O72-(c)CrO42-(c2)H+(c2Cr2O72-(aq)+H2O(l）2CrO42-(aq)+2H+(aq)K=

C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2OK=

非水溶液中的反應(yīng)Fe3O4(s)+4H2(g)

3Fe(s)+4H2O(g)【課堂練習(xí)3】寫出下列平衡常數(shù)表達(dá)式，并思考，K1、K2、K3之間有何關(guān)系？c(H2)·c(I2)c2(HI)c(H2)·c(I2)c2(HI)c2(H2)·c2(I2)c4(HI)思考交流4、化學(xué)平衡常數(shù)與方程式的關(guān)系①N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)K1

△H1②2NH3(g)?N2(g)

+3H2(g)K2

△H2③1/2N2(g)+3/2H2(g)?NH3(g)K3

△H3

△H1、△H2兩者關(guān)系為

K1、K2兩者關(guān)系為

△H1、△H3兩者關(guān)系為

K1、K3兩者關(guān)系為

△H1=-△H2△H1=2△H2K1=1/K2K1=K22任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù)【課堂練習(xí)4】①2NO(g)+O2(g)?2NO2(g)

K1

△H1

②2NO2(g)?N2O4(g)

K2

△H2

③2NO(g)+O2(g)?N2O4(g)K3

△H3

△H1、△H2、△H3三者關(guān)系為

K1、K2、K3三者關(guān)系為△H1+△H2=△H3K1·K2=K3·【課堂練習(xí)4】①C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)

K1

△H1

②CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)

K2

△H2③C(s)+CO2(g)?2CO(g)

K3

△H3△H1、△H2、△H3三者關(guān)系為K1、K2、K3三者關(guān)系為△H1-△H2=△H3K1/K2=K3·【課堂練習(xí)5】(1)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān)，對(duì)于同一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，由于書寫方式不同，各反應(yīng)物、生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，平衡常數(shù)的表達(dá)式不同。K與化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小成冪指數(shù)關(guān)系。(2)對(duì)于給定的化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。4、化學(xué)平衡常數(shù)與方程式的關(guān)系任務(wù)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(hào)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化學(xué)平衡常數(shù)是表明化學(xué)反應(yīng)限度的一個(gè)特征值，通常情況下只受溫度影響。不受濃度的影響。5、平衡常數(shù)的影響因素任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù)(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(qiáng)、起始濃度、起始反方向均無(wú)關(guān)。溫度5、平衡常數(shù)的影響因素任務(wù)一化學(xué)平衡常數(shù)（1）平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度(也叫反應(yīng)的限度)。（2）通常，K越大，說(shuō)明平衡體系中________所占的比例越大，______反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越

，平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越

；反之，K越小，該反應(yīng)進(jìn)行得越不完全，平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。（3）一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)K＞______時(shí)，該反應(yīng)就進(jìn)行得基本完全了。生成物正1051、判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度完全大任務(wù)二化學(xué)平衡常數(shù)的意義（1）Q<K：反應(yīng)向

方向進(jìn)行，V正>V逆；（2）Q=K：反應(yīng)處于

，V正=V逆；（3）Q>K：反應(yīng)向

方向進(jìn)行，V正<V逆。2、判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向正反應(yīng)逆反應(yīng)化學(xué)平衡狀態(tài)任務(wù)二化學(xué)平衡常數(shù)的意義Q＞K，v正＜v逆，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行【解析】Q＝c(CO)·c(H2)c(C)·c(H2O)＝2.0×1.51.0＝3.0>K【課堂練習(xí)6】

可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)，在體積為VL的恒容密閉容器中，反應(yīng)物A、B的初始加入量分別為amol、bmol，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，設(shè)A物質(zhì)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為mxmol。1、計(jì)算模型——“三段式”法

mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)

起始量/mol

ab00

轉(zhuǎn)化量/mol

平衡量/molmxa－mxnxpxqxb－nxpxqx任務(wù)三化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算2．思維模型——三步驟(1)巧設(shè)未知量，列全三段式：找已知量，設(shè)轉(zhuǎn)化量(若由已知量能列三段式就不必設(shè)量)。(2)抽提關(guān)鍵量，找準(zhǔn)關(guān)系式：依據(jù)轉(zhuǎn)化量之比等于

之比或關(guān)鍵量列等式關(guān)系。(3)解答設(shè)問(wèn)題，求解問(wèn)題項(xiàng)：根據(jù)求解量，計(jì)算問(wèn)題項(xiàng)。化學(xué)計(jì)量數(shù)任務(wù)三化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算3．常見(jiàn)的計(jì)算量(1)平衡常數(shù)K＝(2)平衡時(shí)A的物質(zhì)的量濃度：(3)平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率：

A、B的轉(zhuǎn)化率之比為

mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)起始量/mol

a

b

0

0轉(zhuǎn)化量/mol

mx

nx

px

qx平衡量/mol

a－mx

b－nx

px

qxc(A)＝mol·L－1。α(A)∶α(B)＝任務(wù)三化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算3．常見(jiàn)的計(jì)算量(4)平衡時(shí)A的體積分?jǐn)?shù)：(5)平衡時(shí)和開(kāi)始時(shí)的壓強(qiáng)之比：

(6)生成物產(chǎn)率＝mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)起始量/mol

a

b

0

0轉(zhuǎn)化量/mol

mx

nx

px

qx平衡量/mol

a－mx

b－nx

px

qx任務(wù)三化學(xué)平衡常數(shù)的相關(guān)計(jì)算【解】設(shè)到達(dá)平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO2的物質(zhì)的量為xmol，容器的容積為yL。

起始濃度/(mol·L－1)2.0/y10/y00變化濃度/(mol·L－1)x/yx/yx/yx/y平衡濃度/(mol·L－1)(2.0－x)/y(10－x)/yx/yx/yx2＝(2.0－x)(10－x)＝20－12x＋x2