人教版选择性必修1 2.2.2 化学平衡常数 课件（33张ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版选择性必修1 2.2.2 化学平衡常数 课件（33张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-12 14:21:06 | ||
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文档简介
(共33张PPT)
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 化学平衡常数
在一定条件下，当一个可逆反应达到平衡状态时，即该反应达到了该条件下的最大限度。
分析教材数据，计算平衡时 的数值。
c2(HI)
c(H2) c(I2)
如何更加准确描述反应所进行的程度呢？
请大家分析表中的数据，你能从中得到什么结论？
I2(g)+H2(g) 2HI(g)
观察数据
密闭容器457.6℃
通过分析表数据得出：
(1)温度不变时，不管如何改变起始投料（投入反应物、投入生成物、改变各组分的浓度） 数值基本不变，是一个常数,用K表示；化学上叫化学平衡常数
(2)常数K与反应的起始浓度大小无关；
(3)常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡建立的过程无关。
(4)常数K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度变化无关。
c(H2) c(I2)
c2(HI)
1、定义：
化学平衡常数
在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。用符号K表示。
人们对其他化学平衡体系的数据进行分析，也发现了类似的关系,平衡常数的含义是什么？
对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，
（1）在任意时刻的
cp(C) · cq(D)
cm(A) · cn (B)
= Q（浓度商）
（2）当该反应在一定温度下达到化学平衡时
cp(C) · cq(D)
cm(A) · cn (B)
= K（化学平衡常数）
影响因素：温度
小结：使用平衡常数书写注意事项
浓度商中的浓度为任意时刻的浓度，而平衡常数中的浓度为平衡时的浓度。
2、平衡常数的数学表达式及单位：
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
cp (C) ·cq (D)
cm (A)·c n (B)
K =
浓度的单位为mol·L-1 K的单位为(mol·L-1) n；
其中c为各组分的平衡浓度
注：纯固体和纯液体浓度计为1，不列入平衡常数表达式
当浓度的单位为 mol·L-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位。
一般标准平衡常数不写单位
请写出下表中各反应的平衡常数表达式并回答问题
反应 K
① 1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g)
② N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
③ 2NH3(g) N2(g)+3H2(g)
④ Fe0(s)+C0(g) Fe(s)+CO2(g)
⑤ AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
⑥ Cr2072-(aq)+H20 2Cr042-(aq)+2H+(aq)
①对给定的反应来说，K值越大，反应程度越大，转化率越高；反之则转化率越低。
4、平衡常数的意义
K值越大，正向反应进行的程度越大。
③一般：K ＞105，认为正反应进行得较完全
K ＜10-5 认为 正反应很难进行（逆反应较完全）
10-5 ≤K ≤ 105 认为是可逆反应
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。
②K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
【学习评价】
1.在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K分别是
①H2＋F2 = 2HF K＝1047；
②H2＋Cl2 = 2HCl K＝1017；
③H2＋Br2 = 2HBr K＝109；
④H2＋I2?? 2HI K＝1。比较K大小可知，各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是( )
A．①②③④ B．④②③①
C．①④③② D．无法确定
A
例1：在某温度下，将H2和I2各0.10mol气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080mol/L
(1)求该反应的平衡常数和H2的转化率；
2)在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各
0.20mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度
和H2的转化率。
【学习任务三】化学平衡常数的相关计算
(1).已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化
三段式法——“始、变、平、列方程”
温度不变，K不变
计算模型——三段式法
(2).知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率
[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 C，达到下列平衡:
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。
【小结】
请根据该三段式总结常考的计算关系。
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 化学平衡常数2
1.写出下列反应的平衡常数K的表达式：
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
Cr2O72—+H2O 2CrO42— +2H+
C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O
例2:
C (s) + CO2(g) 2CO(g) K
C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1
CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2
K = K1/K2
练习：已知下列反应的平衡常数：
①H2(g) + S(s) H2S(g) K1
②S(s) + O2(g) SO2(g) K2
则反应③H2(g) + SO2(g) O2(g) + H2S(g)的平衡常数是( )
A.K1 + K2 B.K1–K2
C.K1×K2 D.K1/K2
D
一、使用平衡常数应注意的问题
（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态
（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即速率大，K值不一定大
（3）在进行K值的计算时，纯固体、纯液体不作考虑，表达式中不需表达
Fe3O4(s) + 4H2(g)
高温
3Fe(s) + 4H2O(g)
如：
一定温度下
（4）在进行K值的计算时，稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中。
Cr2O72- + H2O
2CrO42- + 2H+
如：
一定温度下
非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应
C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O
K=[CH3COOC2H5][H2O]/([C2H5OH][CH3COOH])
（5）平衡常数的表达式与方程式的书写有关
N2+3H2 2NH3
2NH3 N2+3H2
某温度下
1/2N2+3/2H2 NH3
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。由于反应物、生成物的系数不同，所以平衡常数的表达式就不同。对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。
二、平衡常数的应用
①判断反应的热效应
对给定的反应来说，K值只随温度变化，不随反应物的浓度变化。吸热反应，升高温度，K会变大。放热反应，升高温度，K会变小
②判断反应进行的方向
利用化学平衡常数可以判断一个化学反应是否达到平衡状态。
利用温度改变时K值的变化可判断反应的热效应
Q＜K ，V正＞V逆，反应向正方向进行
Q＝K ，V正＝V逆，反应处于平衡状态
Q＞K ，V正＜V逆，反应向逆方向进行
则：
如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：
任何状态的
称浓度商（Q）
浓度商中的浓度为任意时刻的浓度，而平衡常数中的浓度为平衡时的浓度。
某温度下,反应H2(g)+I2(g) 2HI（g）的平衡常数K=0.25,请判断H2、I2、HI的浓度分别是下列数值时，体系是否处于平衡状态，如不处于平衡状态，反应将向哪方向进行？
(1)c(H2)=0.1mol/L, c(I2)=0.1mol/L,c (HI)=0.2mol/L
(2)c(H2)=0.16mol/L,c(I2)=0.16mol/L,c(HI)=0.08mol/L
否
平衡
Q＞K，v正＜v逆，反应向逆方向进行
③判断反应进行的程度
K增大→产物所占的比例增大→正反应进行程度增大→反应进行越完全→反应物转化率增大
一般来说，当K>105时，反应基本完全（不可逆反应）；
当K<10-5时，反应很难进行
(1)在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，生成物浓度用平衡浓度。 ( )
(2)对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数一定增大。( )
(3)某反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，其平衡常数表达式为K＝
( )
(4)平衡常数的大小只与温度有关，而与浓度、压强、催化剂等无关。
( )
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
c(N2)·c(H2)
c(NH3)
×
×
×
√
2．对于可逆反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),在一定温度下,其平衡常数为K,下列条件的变化中,能使K发生变化的是 ( )
A.将C(s)的表面积增大 B.增大体系压强
C.升高体系温度 D.使用合适的催化剂
C
三、平衡转化率
用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。
对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)
反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：
转化率越大，反应越完全！
【例】450K时一容器中通入N2和H2，在一定条件下反应达平衡后，测得c(N2)＝3mol/L，c(H2)＝9mol/L，c(NH3)＝4 mol/L，求K、N2的转化率。
3 9 4
0
4
2 6
5 15
K＝c(NH3)2/[c(N2)c(H2 )3]＝42/(3×93)＝7.3×10－3
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
起始浓度
＝
αN2
＝
2/5
×100%
40%
【解】
转化浓度
平衡浓度
练一练：现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：
H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)
已知c(H2)始=0.4mol/L，c(I2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K=64，试判断，
达平衡状态时，H2的转化率应为多少？
例题2:已知可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的初始浓度分别为c0(M)=1 mol·L-1,
c0(N)=2.4 mol·L-1;达到平衡后,M的平衡转化率为60%,此时N的平衡转化率为 ;
(2)若反应温度不变,反应物的初始浓度分别为
c0(M)=4 mol·L-1,c0(N)=a mol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,
a= 。
答案:(1)25% (2)6
解析:(1)根据题意: M(g) + N(g) P(g) + Q(g)
初始浓度/(mol·L-1) 1 2.4 0 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡浓度/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6
衡量反应进行的程度
判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向
判断反应的吸（放）热情况
计算转化率及浓度
K值越大，则正向反应进行的程度越大，反应物转化率越大；反之，正向反应进行的程度就越小，反应物转化率就越小
用浓度商Q与K比较：
Q＜K，反应向正反应方向移动；
Q＝K，反应处于平衡状态；
Q＞K，反应向逆反应方向移动
k
K
反应进行程度
反应移动方向
反应热效应
计算相关量
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应
依据起始浓度和平衡常数可计算平衡浓度，从而计算反应物的转化率
课堂小结
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 化学平衡常数
在一定条件下，当一个可逆反应达到平衡状态时，即该反应达到了该条件下的最大限度。
分析教材数据，计算平衡时 的数值。
c2(HI)
c(H2) c(I2)
如何更加准确描述反应所进行的程度呢？
请大家分析表中的数据，你能从中得到什么结论？
I2(g)+H2(g) 2HI(g)
观察数据
密闭容器457.6℃
通过分析表数据得出：
(1)温度不变时，不管如何改变起始投料（投入反应物、投入生成物、改变各组分的浓度） 数值基本不变，是一个常数,用K表示；化学上叫化学平衡常数
(2)常数K与反应的起始浓度大小无关；
(3)常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡建立的过程无关。
(4)常数K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度变化无关。
c(H2) c(I2)
c2(HI)
1、定义：
化学平衡常数
在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。用符号K表示。
人们对其他化学平衡体系的数据进行分析，也发现了类似的关系,平衡常数的含义是什么？
对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，
（1）在任意时刻的
cp(C) · cq(D)
cm(A) · cn (B)
= Q（浓度商）
（2）当该反应在一定温度下达到化学平衡时
cp(C) · cq(D)
cm(A) · cn (B)
= K（化学平衡常数）
影响因素：温度
小结：使用平衡常数书写注意事项
浓度商中的浓度为任意时刻的浓度，而平衡常数中的浓度为平衡时的浓度。
2、平衡常数的数学表达式及单位：
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
cp (C) ·cq (D)
cm (A)·c n (B)
K =
浓度的单位为mol·L-1 K的单位为(mol·L-1) n；
其中c为各组分的平衡浓度
注：纯固体和纯液体浓度计为1，不列入平衡常数表达式
当浓度的单位为 mol·L-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位。
一般标准平衡常数不写单位
请写出下表中各反应的平衡常数表达式并回答问题
反应 K
① 1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g)
② N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
③ 2NH3(g) N2(g)+3H2(g)
④ Fe0(s)+C0(g) Fe(s)+CO2(g)
⑤ AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
⑥ Cr2072-(aq)+H20 2Cr042-(aq)+2H+(aq)
①对给定的反应来说，K值越大，反应程度越大，转化率越高；反之则转化率越低。
4、平衡常数的意义
K值越大，正向反应进行的程度越大。
③一般：K ＞105，认为正反应进行得较完全
K ＜10-5 认为 正反应很难进行（逆反应较完全）
10-5 ≤K ≤ 105 认为是可逆反应
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。
②K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
【学习评价】
1.在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K分别是
①H2＋F2 = 2HF K＝1047；
②H2＋Cl2 = 2HCl K＝1017；
③H2＋Br2 = 2HBr K＝109；
④H2＋I2?? 2HI K＝1。比较K大小可知，各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是( )
A．①②③④ B．④②③①
C．①④③② D．无法确定
A
例1：在某温度下，将H2和I2各0.10mol气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.0080mol/L
(1)求该反应的平衡常数和H2的转化率；
2)在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各
0.20mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度
和H2的转化率。
【学习任务三】化学平衡常数的相关计算
(1).已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化
三段式法——“始、变、平、列方程”
温度不变，K不变
计算模型——三段式法
(2).知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率
[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 C，达到下列平衡:
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。
【小结】
请根据该三段式总结常考的计算关系。
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时 化学平衡常数2
1.写出下列反应的平衡常数K的表达式：
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
Cr2O72—+H2O 2CrO42— +2H+
C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2O
例2:
C (s) + CO2(g) 2CO(g) K
C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1
CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2
K = K1/K2
练习：已知下列反应的平衡常数：
①H2(g) + S(s) H2S(g) K1
②S(s) + O2(g) SO2(g) K2
则反应③H2(g) + SO2(g) O2(g) + H2S(g)的平衡常数是( )
A.K1 + K2 B.K1–K2
C.K1×K2 D.K1/K2
D
一、使用平衡常数应注意的问题
（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态
（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即速率大，K值不一定大
（3）在进行K值的计算时，纯固体、纯液体不作考虑，表达式中不需表达
Fe3O4(s) + 4H2(g)
高温
3Fe(s) + 4H2O(g)
如：
一定温度下
（4）在进行K值的计算时，稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中。
Cr2O72- + H2O
2CrO42- + 2H+
如：
一定温度下
非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应
C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O
K=[CH3COOC2H5][H2O]/([C2H5OH][CH3COOH])
（5）平衡常数的表达式与方程式的书写有关
N2+3H2 2NH3
2NH3 N2+3H2
某温度下
1/2N2+3/2H2 NH3
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。由于反应物、生成物的系数不同，所以平衡常数的表达式就不同。对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。
二、平衡常数的应用
①判断反应的热效应
对给定的反应来说，K值只随温度变化，不随反应物的浓度变化。吸热反应，升高温度，K会变大。放热反应，升高温度，K会变小
②判断反应进行的方向
利用化学平衡常数可以判断一个化学反应是否达到平衡状态。
利用温度改变时K值的变化可判断反应的热效应
Q＜K ，V正＞V逆，反应向正方向进行
Q＝K ，V正＝V逆，反应处于平衡状态
Q＞K ，V正＜V逆，反应向逆方向进行
则：
如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：
任何状态的
称浓度商（Q）
浓度商中的浓度为任意时刻的浓度，而平衡常数中的浓度为平衡时的浓度。
某温度下,反应H2(g)+I2(g) 2HI（g）的平衡常数K=0.25,请判断H2、I2、HI的浓度分别是下列数值时，体系是否处于平衡状态，如不处于平衡状态，反应将向哪方向进行？
(1)c(H2)=0.1mol/L, c(I2)=0.1mol/L,c (HI)=0.2mol/L
(2)c(H2)=0.16mol/L,c(I2)=0.16mol/L,c(HI)=0.08mol/L
否
平衡
Q＞K，v正＜v逆，反应向逆方向进行
③判断反应进行的程度
K增大→产物所占的比例增大→正反应进行程度增大→反应进行越完全→反应物转化率增大
一般来说，当K>105时，反应基本完全（不可逆反应）；
当K<10-5时，反应很难进行
(1)在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，生成物浓度用平衡浓度。 ( )
(2)对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数一定增大。( )
(3)某反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，其平衡常数表达式为K＝
( )
(4)平衡常数的大小只与温度有关，而与浓度、压强、催化剂等无关。
( )
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
c(N2)·c(H2)
c(NH3)
×
×
×
√
2．对于可逆反应:C(s)+CO2(g) 2CO(g),在一定温度下,其平衡常数为K,下列条件的变化中,能使K发生变化的是 ( )
A.将C(s)的表面积增大 B.增大体系压强
C.升高体系温度 D.使用合适的催化剂
C
三、平衡转化率
用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。
对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)
反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：
转化率越大，反应越完全！
【例】450K时一容器中通入N2和H2，在一定条件下反应达平衡后，测得c(N2)＝3mol/L，c(H2)＝9mol/L，c(NH3)＝4 mol/L，求K、N2的转化率。
3 9 4
0
4
2 6
5 15
K＝c(NH3)2/[c(N2)c(H2 )3]＝42/(3×93)＝7.3×10－3
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
起始浓度
＝
αN2
＝
2/5
×100%
40%
【解】
转化浓度
平衡浓度
练一练：现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：
H2 (g) + I2 (g) 2HI (g)
已知c(H2)始=0.4mol/L，c(I2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K=64，试判断，
达平衡状态时，H2的转化率应为多少？
例题2:已知可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题:
(1)在某温度下,反应物的初始浓度分别为c0(M)=1 mol·L-1,
c0(N)=2.4 mol·L-1;达到平衡后,M的平衡转化率为60%,此时N的平衡转化率为 ;
(2)若反应温度不变,反应物的初始浓度分别为
c0(M)=4 mol·L-1,c0(N)=a mol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,
a= 。
答案:(1)25% (2)6
解析:(1)根据题意: M(g) + N(g) P(g) + Q(g)
初始浓度/(mol·L-1) 1 2.4 0 0
转化浓度/(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6
平衡浓度/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6
衡量反应进行的程度
判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向
判断反应的吸（放）热情况
计算转化率及浓度
K值越大，则正向反应进行的程度越大，反应物转化率越大；反之，正向反应进行的程度就越小，反应物转化率就越小
用浓度商Q与K比较：
Q＜K，反应向正反应方向移动；
Q＝K，反应处于平衡状态；
Q＞K，反应向逆反应方向移动
k
K
反应进行程度
反应移动方向
反应热效应
计算相关量
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应
依据起始浓度和平衡常数可计算平衡浓度，从而计算反应物的转化率
课堂小结