2.2.2化学平衡常数 课件（共26张ppt）化学人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 2.2.2化学平衡常数 课件（共26张ppt）化学人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 685.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-08 23:03:16 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第二节
化学平衡
第2课时 化学平衡常数
第二章 化学反应速率与化学平衡
学习目标
1. 化学平衡常数的概念。
3. 运用化学平衡常数进行计算。
2. 运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断。
序号 起始时浓度mol/L 平衡时浓度mol/L 平衡时
c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 1.197×10-2 6.944×10-3 0 5.617×10-3 5.936×10-4 1.270×10-2
2 1.228×10-2 9.964×10-3 0 3.841×10-3 1.524×10-3 1.687×10-2
3 1.201×10-2 8.403×10-3 0.0 4.580×10-3 9.733×10-4 1.486×10-2
4 0 0 1.520×10-2 1.696×10-3 1.696×10-3 1.181×10-2
5 0 0 1.287×10-2 1.433×10-3 1.433×10-3 1.000×10-2
6 0 0 3.777×10-2 4.213×10-3 4.213×10-3 2.934×10-2
I2(g) + H2(g) 2HI(g)
密闭容器 457.6℃
48.37
48.62
49.54
48.49
48.70
48.50
根据数据通过计算分析出平衡时数据中的规律。
【问题探究】分析上表，你得出什么结论？
结论2：常数和起始加入反应物的浓度无关。
结论1：
结论3：温度改变该常数也发生改变。
= 常数（K）
一、化学平衡常数
1. 概念
在一定温度下，当一个可逆反应反应达到平衡状态时，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，称为化学平衡常数，用K表示。
2. K的表达式
对于下列可逆反应：mA + nB pC + qD，则有：
其中c为各组分的平衡浓度
K 的单位一般不作要求
3、平衡常数的书写
① C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)
② FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g)
③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)
K3=c(CO)/[c(CO2)·c(H2)]
K1=c(CO)·c(H2)/c(H2O)
K2=c(CO2)/c(CO)
化学平衡常数书写要点：
(1)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数“1”而不代入公式。
一定温度下
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。
+ H2O
+ 2H+
如：
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])
N2+3H2 2NH3
2NH3 N2+3H2
1/2N2+3/2H2 NH3
K1 = 1/K2 = K32
(2)平衡常数的表达式与方程式的书写有关
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
(3)多重平衡规则
若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)
K 3 = K1 K2
例如: 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1
2NO2(g) N2O4 (g) K2
2NO(g) +O2(g) N2O4 (g) K 3
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
请写出下表中各反应的平衡常数表达式
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 FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)
⑤ AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
⑥ (aq)+H2O 2 (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。
（2）K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
（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
5、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。
练习：在一定体积密闭容器中，进行如下反应CO2(g)+
H2(g) CO(g) +H2O(g)，其平衡常数K和温度t的关系如下：
t/ C 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
(1)K的表达式为 。
(2)该反应为 反应（“吸热”或“放热”）
(3)若c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，此时温度为 。
吸热
830 C
K=c(CO)·c(H2O)/ c(CO2)·c(H2)
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：
任何状态的
称浓度商（Q）
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：
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
3．判断反应进行的程度
例题．在相同的温度下，测得反应：①N2(g)＋O2(g) 2NO(g)的平衡常数K＝3.84×10－31；②2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K＝3.10×1026。则在此温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系是 ( )
A．①>② B．①<②
C．①＝② D．无法判断
分析：K值越大，反应进行的程度越大，即反应程度②>①。 答案：B
二、化学平衡的相关计算
(1)基本模式——“三部曲解法”
转化浓度(mol/L) ： mx nx px qx
平衡浓度(mol/L) ： a-mx b-nx px qx
(2)基本关系
②生成物：平衡浓度＝起始浓度＋转化浓度
①反应物：平衡浓度＝起始浓度－转化浓度
例： mA + nB pC + qD
起始浓度(mol/L) ： a b 0 0
(3)利用K求平衡时反应物的转化率
典例3： 445℃时，将0.1 mol I2与0.02 mol H2通入2 L密闭容器中，达平衡后有0.03 mol HI生成。求：各物质的平衡浓度 。
c始(mol/L) 0.01 0.05 0
c变(mol/L) x x 2x
c平(mol/L) 0.01-x 0.05-x 2x=0.015
平衡浓度：c(I2) 平=0.05 mol/L -0.0075 mol/L=0.0425 mol/L
c(H2)平=0.01-0.0075=0.0025 mol/L
c(HI)平=0.015 mol/L
H2 (g) + I2(g) 2HI
2x=0.015 mol/L x=0.0075mol/L
典例4：一氧化碳变换反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在773K时，平衡常数K=9，如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 mol/L，计算在这条件下，CO的转化率最大是多少？
c(始) : 0.020 0.020 0 0
c(平) : 0.020-x 0.20-x x x
解得：x=0.015 (mol/L)
解：设平衡时CO2和H2的浓度为x mol/L。
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
K = ———— = 9
x2
(0.020-x)2
答: 该反应在所给条件下的最大转化率是75%。
转化率 = —— ×100% = 75 %
0.015
0.020
(1) K只是温度的函数，不随起始浓度大小而变化。由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。 若正反应是吸热反应，升高温度，K 增大；若正反应是放热反应，升高温度，K 减少。
(2) K与方程式写法有关。
(3) K值大小标志反应能达到的最大限度，可推断反应进行的程度。K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反应越完全。K值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。一般来说，反应的平衡常数K＞105，认为正反应进行得较完全；K ＜10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。
(4)利用K值可以判断反应是否处于平衡状态，并判断平衡的移动方向。
课堂小结
(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)
×
×
×
√
当堂检测
1.在一定温度下，将等物质的量A和B充入一密闭容器中，发生如下反应：A(g)+2B(g) 2C(g)，反应达到平衡时，若A和B的物质的量之和与C相等，则此时A的转化率为( )
A．50 % B．60 % C．40 % D．70 %
2.将气体A放入密闭容器中，在一定温度时反应： 2A(g) B(g)+nC(g)达到平衡时，压强增大m%，测得A的转化率也为m%，则n的值为（ ）
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
C
C
3.在一个固定体积的密闭容器中，放入3LX和2LY,,在一定条件下反应：
4X(气)+3Y(气) 2Q(气)+nR(气)达到平衡后，容器内温度不变，容器内压强比原来增加5%,X的浓度减小1/3，则反应方程中的n值为( )
A. 5 B.3 C. 6 D. 2
4.在一定体积的密闭容器中加入1molA气体和nmolB气体，按下式反应生成气体C：A(g) + nB(g) mC(g)，反应达到平衡时测得A的转化率为50%，在同温同压下平衡时气体的密度是反应前的4/3，则n和m的数值可能是( )
A.n=3,m=3; B.n=2,m=3; C.n=3,m=2; D.n=1,m=1
CD
C
5.在一定温度下，向容积不变的密闭容器中通入8 mol SO2和4 molO2后，容器中的压强为3.03×105 Pa，经一段时间后，反应达到平衡，测得容器中的压强为2.22×105Pa，试计算平衡时SO2的物质的量和转化率。
1.6mol，80%
第二节
化学平衡
第2课时 化学平衡常数
第二章 化学反应速率与化学平衡
学习目标
1. 化学平衡常数的概念。
3. 运用化学平衡常数进行计算。
2. 运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断。
序号 起始时浓度mol/L 平衡时浓度mol/L 平衡时
c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1 1.197×10-2 6.944×10-3 0 5.617×10-3 5.936×10-4 1.270×10-2
2 1.228×10-2 9.964×10-3 0 3.841×10-3 1.524×10-3 1.687×10-2
3 1.201×10-2 8.403×10-3 0.0 4.580×10-3 9.733×10-4 1.486×10-2
4 0 0 1.520×10-2 1.696×10-3 1.696×10-3 1.181×10-2
5 0 0 1.287×10-2 1.433×10-3 1.433×10-3 1.000×10-2
6 0 0 3.777×10-2 4.213×10-3 4.213×10-3 2.934×10-2
I2(g) + H2(g) 2HI(g)
密闭容器 457.6℃
48.37
48.62
49.54
48.49
48.70
48.50
根据数据通过计算分析出平衡时数据中的规律。
【问题探究】分析上表，你得出什么结论？
结论2：常数和起始加入反应物的浓度无关。
结论1：
结论3：温度改变该常数也发生改变。
= 常数（K）
一、化学平衡常数
1. 概念
在一定温度下，当一个可逆反应反应达到平衡状态时，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，称为化学平衡常数，用K表示。
2. K的表达式
对于下列可逆反应：mA + nB pC + qD，则有：
其中c为各组分的平衡浓度
K 的单位一般不作要求
3、平衡常数的书写
① C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)
② FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g)
③CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)
K3=c(CO)/[c(CO2)·c(H2)]
K1=c(CO)·c(H2)/c(H2O)
K2=c(CO2)/c(CO)
化学平衡常数书写要点：
(1)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数“1”而不代入公式。
一定温度下
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。
+ H2O
+ 2H+
如：
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])
N2+3H2 2NH3
2NH3 N2+3H2
1/2N2+3/2H2 NH3
K1 = 1/K2 = K32
(2)平衡常数的表达式与方程式的书写有关
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
(3)多重平衡规则
若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)
K 3 = K1 K2
例如: 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1
2NO2(g) N2O4 (g) K2
2NO(g) +O2(g) N2O4 (g) K 3
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
请写出下表中各反应的平衡常数表达式
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 FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)
⑤ AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)
⑥ (aq)+H2O 2 (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。
（2）K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
（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
5、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。
练习：在一定体积密闭容器中，进行如下反应CO2(g)+
H2(g) CO(g) +H2O(g)，其平衡常数K和温度t的关系如下：
t/ C 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
(1)K的表达式为 。
(2)该反应为 反应（“吸热”或“放热”）
(3)若c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，此时温度为 。
吸热
830 C
K=c(CO)·c(H2O)/ c(CO2)·c(H2)
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：
任何状态的
称浓度商（Q）
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：
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
3．判断反应进行的程度
例题．在相同的温度下，测得反应：①N2(g)＋O2(g) 2NO(g)的平衡常数K＝3.84×10－31；②2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K＝3.10×1026。则在此温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系是 ( )
A．①>② B．①<②
C．①＝② D．无法判断
分析：K值越大，反应进行的程度越大，即反应程度②>①。 答案：B
二、化学平衡的相关计算
(1)基本模式——“三部曲解法”
转化浓度(mol/L) ： mx nx px qx
平衡浓度(mol/L) ： a-mx b-nx px qx
(2)基本关系
②生成物：平衡浓度＝起始浓度＋转化浓度
①反应物：平衡浓度＝起始浓度－转化浓度
例： mA + nB pC + qD
起始浓度(mol/L) ： a b 0 0
(3)利用K求平衡时反应物的转化率
典例3： 445℃时，将0.1 mol I2与0.02 mol H2通入2 L密闭容器中，达平衡后有0.03 mol HI生成。求：各物质的平衡浓度 。
c始(mol/L) 0.01 0.05 0
c变(mol/L) x x 2x
c平(mol/L) 0.01-x 0.05-x 2x=0.015
平衡浓度：c(I2) 平=0.05 mol/L -0.0075 mol/L=0.0425 mol/L
c(H2)平=0.01-0.0075=0.0025 mol/L
c(HI)平=0.015 mol/L
H2 (g) + I2(g) 2HI
2x=0.015 mol/L x=0.0075mol/L
典例4：一氧化碳变换反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在773K时，平衡常数K=9，如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 mol/L，计算在这条件下，CO的转化率最大是多少？
c(始) : 0.020 0.020 0 0
c(平) : 0.020-x 0.20-x x x
解得：x=0.015 (mol/L)
解：设平衡时CO2和H2的浓度为x mol/L。
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
K = ———— = 9
x2
(0.020-x)2
答: 该反应在所给条件下的最大转化率是75%。
转化率 = —— ×100% = 75 %
0.015
0.020
(1) K只是温度的函数，不随起始浓度大小而变化。由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。 若正反应是吸热反应，升高温度，K 增大；若正反应是放热反应，升高温度，K 减少。
(2) K与方程式写法有关。
(3) K值大小标志反应能达到的最大限度，可推断反应进行的程度。K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反应越完全。K值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。一般来说，反应的平衡常数K＞105，认为正反应进行得较完全；K ＜10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。
(4)利用K值可以判断反应是否处于平衡状态，并判断平衡的移动方向。
课堂小结
(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)
×
×
×
√
当堂检测
1.在一定温度下，将等物质的量A和B充入一密闭容器中，发生如下反应：A(g)+2B(g) 2C(g)，反应达到平衡时，若A和B的物质的量之和与C相等，则此时A的转化率为( )
A．50 % B．60 % C．40 % D．70 %
2.将气体A放入密闭容器中，在一定温度时反应： 2A(g) B(g)+nC(g)达到平衡时，压强增大m%，测得A的转化率也为m%，则n的值为（ ）
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
C
C
3.在一个固定体积的密闭容器中，放入3LX和2LY,,在一定条件下反应：
4X(气)+3Y(气) 2Q(气)+nR(气)达到平衡后，容器内温度不变，容器内压强比原来增加5%,X的浓度减小1/3，则反应方程中的n值为( )
A. 5 B.3 C. 6 D. 2
4.在一定体积的密闭容器中加入1molA气体和nmolB气体，按下式反应生成气体C：A(g) + nB(g) mC(g)，反应达到平衡时测得A的转化率为50%，在同温同压下平衡时气体的密度是反应前的4/3，则n和m的数值可能是( )
A.n=3,m=3; B.n=2,m=3; C.n=3,m=2; D.n=1,m=1
CD
C
5.在一定温度下，向容积不变的密闭容器中通入8 mol SO2和4 molO2后，容器中的压强为3.03×105 Pa，经一段时间后，反应达到平衡，测得容器中的压强为2.22×105Pa，试计算平衡时SO2的物质的量和转化率。
1.6mol，80%