2.2.2 化学平衡常数 课件（共27张PPT）化学（人教版）选择性必修1

(共27张PPT)
化学平衡常数
化学（人教版）选择性必修1 第二章 第二节 第二课时
课堂引入
可逆反应到达平衡状态的标志：
（1）ν正= ν逆≠0
（2）各组分浓度（或含量）保持不变
能否从定量的角度研究一个可逆反应是否到达平衡状态呢？
——化学平衡常数
课堂引入
在457.6℃时，反应体系H2(g) + I2(g) 2HI(g)总各物质的浓度如下表所示：
分析上表，你得出什么结论？
课前引入
通过分析实验数据得出：
结论2：常数与反应物的起始浓度大小无关；
与正向建立还是逆向建立平衡无关。
c2(HI)
c(H2) · c(I2)
结论1： 为常数
浓度商的概念与表达式
一、浓度商的概念与表达式
2．表达式
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，浓度商Q ＝ 。
在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，常用Q表示。
1．浓度商的概念
化学平衡常数的概念与表达式
二、化学平衡常数的概念与表达式
1．化学平衡常数的概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，该常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。
2．表达式
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，化学平衡常数K＝ 。
化学平衡常数的概念与表达式
【思考】浓度商与平衡常数有什么区别？
1. 在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，都为浓度商，而化学平衡常数，则是在一定温度下，可逆反应达到平衡时的浓度商。
2. 当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明该反应已达到化学平衡状态。
随堂练习
写出下列反应的化学平衡常数：
1. 固体或液体纯物质一般不列入浓度商和平衡常数。
2. 当H2O为液态时，其浓度为固定常数，不能代入平衡常数表达式；
当H2O是气态时，则需要代入平衡常数表达式。
【注意】
c(H2)·c(I2)
c2(HI)
c(H2O)
c(CO) · c(H2)
思考交流
写出下列平衡常数表达式，并思考，K1、K2、K3之间有何关系？
c(H2)·c(I2)
c2(HI)
c(H2)·c(I2)
c2(HI)
c2 (H2)·c2 (I2)
c4(HI)
平衡常数与方程式的关系
三、平衡常数与方程式的关系
1．对于同一可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数互为倒数；
2．若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的 n 次幂或 1/n 次幂。
3．若干方程式相加，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积；若干方程式相减，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之商。
随堂练习
已知方程式A(g) C(g) K1 和 B(g) D(g) K2
用K1、K2表示下列反应的平衡常数。
（1）C(g) A(g) K3 = __________
（2）2B(g) 2D(g) K4 = __________
（3）A(g) + B(g) C(g) + D(g) K5 = __________
（4）2A(g) + D(g) B(g) + 2C(g) K6 = __________
1/ K1
K1·K2
K2
2
K1/K2
2
平衡常数的影响因素及意义
四、平衡常数的影响因素及意义
1．化学平衡常数的影响因素
化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常情况下只受________影响。
温度
只要温度不变，化学平衡常数就不变。哪怕改变浓度等。
温度不变，化学平衡常数不变。可以利用这一点求相同温度下，不同体系的平衡状态。
典例详解
【例1】在某温度下，将含有H2和I2各0.10 mol 的气态混合物充入10 L 的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，测得c(H2)＝0.0080 mol·L－1：
（1）计算该反应的平衡常数。
（2）在上述温度下，若起始时向该容器中通入H2和I2(g)各0.2 mol，试求达到化学平衡时各物质的浓度。
【解】（1）依题意可知，平衡时c(H2)＝0.0080 mol·L－1
I2(g) ＋ H2(g) 2HI(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.010 0.010 0
变化浓度/(mol·L－1)
平衡浓度/(mol·L－1)
K＝
c(H2)·c(I2)
c2(HI)
＝
(0.0080)2
(0.0040)2
＝ 0.25
0.0020
0.0080
0.0040
0.0080
0.0040
0.0020
典例详解
【例1】在某温度下，将含有H2和I2各0.10 mol 的气态混合物充入10 L 的密闭容器中，充分反应并达到平衡后，测得c(H2)＝0.0080 mol·L－1：
（1）计算该反应的平衡常数。
（2）在上述温度下，若起始时向该容器中通入H2和I2(g)各0.2 mol，试求达到化学平衡时各物质的浓度。
I2(g) ＋ H2(g) 2HI(g)
【解】（2）依题意可知，c(H2)＝0.020 mol·L－1，c(I2)＝0.020 mol·L－1mol·L－1。
起始浓度/(mol·L－1) 0.020 0.020 0
变化浓度/(mol·L－1) x x 2x
平衡浓度/(mol·L－1) 0.020－x 0.020－x 2x
K只随温度发生变化，因此：
K＝
c(H2)·c(I2)
c2(HI)
＝
(0.020－x)2
(2x)2
＝ 0.25
解得：x＝0.0040
平衡时：c(H2)＝c(I2)＝0.016 mol·L－1，c(HI)＝0.0080 mol·L－1
平衡常数的影响因素及意义
2．化学平衡常数的意义
（1）通常，K越大，说明平衡体系中________所占的比例越大，______反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大；反之，K越小，该反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。
（2）一般来说，当K＞______时，该反应就进行得基本完全了。
生成物
正
105
平衡常数的影响因素及意义
3．化学平衡常数的应用
（1）判断正在进行的可逆反应进行的方向
Q < K：反应向正反应方向进行，v正 > v逆 ；
Q = K：反应处于化学平衡状态，v正 = v逆 ；
Q > K：反应向逆反应方向进行，v正 < v逆 。
典例详解
【例2】已知反应C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) 的平衡常数K＝1.0，某时刻H2O(g)、CO(g)、H2(g)的浓度分别为1.0mol/L，2.0mol/L，1.5mol/L。试回答：
（1）此时反应是否处于平衡状态？
（2）如果不平衡，此时反应朝哪个方向进行？
Q＞K，v正＜v逆，反应向逆方向进行
【解析】
Q＝
c(CO)·c(H2)
c(C)· c(H2O)
＝
2.0×1.5
1.0
＝3.0 >K
平衡常数的影响因素及意义
3．化学平衡常数的应用
（2）用平衡常数计算反应物的平衡转化率
（1）判断正在进行的可逆反应进行的方向
Q < K：反应向正反应方向进行，v正 > v逆 ；
Q = K：反应处于化学平衡状态，v正 = v逆 ；
Q > K：反应向逆反应方向进行，v正 < v逆 。
典例详解
【例3】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℃，达到下列平衡：
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)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。
【解】设到达平衡时CO转化为CO2的物质的量为x mol，容器的容积为y L。
CO(g) ＋ H2O(g) CO2(g) ＋ H2(g)
起始浓度/(mol·L－1) 2.0/y 10/y 0 0
变化浓度/(mol·L－1) x/y x/y x/y x/y
平衡浓度/(mol·L－1) (2.0－x)/y (10－x)/y x/y x/y
x2＝(2.0－x)(10－x)
＝20－12x＋x2
x＝5/3
CO转化为CO2的转化率为：
mol/2.0mol×100%＝83%
c(CO)· c(H2O)
c(CO2)· c(H2)
课堂小结
对点训练
1. 下列关于化学平衡常数的说法中正确的是（ ）
A. 在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值
B. 由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的限度
C. 化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关
D. 当改变反应物的浓度时，化学平衡常数一定会发生改变
B
对点训练
C
对点训练
3. 某温度时N2＋3H2 2NH3的平衡常数K＝a，则此温度下NH3 H2＋ N2的平衡常数为
A
对点训练
4.将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为
A.4 B.0.25 C.0.4 D.0.2
A
对点训练
5.在1 000 K时，已知反应Ni(s)＋H2O(g) NiO(s)＋H2(g)的平衡常数K＝0.059，当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，此反应
A.已达到平衡状态
B.未达到平衡状态，反应正向进行
C.未达到平衡状态，反应逆向进行
D.无法确定
C
对点训练
6. 在773 K时，CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L－1，则在此条件下CO的转化率是
A.60% B.50% C.75% D.25%
C
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人教版化学 选择性必修一 第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡 第二课时 化学平衡常数