2.2.2 化学平衡常数 课件(共25张PPT)-高二化学人教版选择性必修1课件1
文档属性
| 名称 | 2.2.2 化学平衡常数 课件(共25张PPT)-高二化学人教版选择性必修1课件1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 4.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-31 21:20:44 | ||
图片预览
文档简介
(共25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
教 学 目 标
核 心 素 养
1．知道化学平衡常数的含义，会写化学平衡常数表达式。
2．能运用化学平衡常数进行简单计算。
3．运用化学平衡常数判断反应进行的程度。
构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题，培养模型认知的核心素养。
交流与讨论
t
v
0
时间
反
应
速
率
v（逆）
v（正）
化学平衡状态
v（正）=v（逆）
一定条件下可逆反应进行的最大限度。
是可逆反应，进行到一定程度就会达到平衡状态，你知道这时平衡体系中反应物和生成物各占多少吗？在一定温度时反应到底进行到什么程度？
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
在500 ℃ 时， 反应体系中各物质的浓度
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
序号 平衡时的浓度/( mol·L-1) 平衡时
c(H2) c(N2) c(NH3)
1 1.15 0.75 0.261
2 0.51 1.00 0.087
3 1.35 1.15 0.412
4 2.43 1.85 1.27
5 1.47 0.75 0.376
6.00×10－2
5.98×10－2
5.71×10－2
5.93×10－2
6.08×10－2
☆在一定温度下，以化学计量数为指数，生成物平衡时浓度幂之积与反应物平衡时浓度幂之积的比值是一个定值（扣除实验误差）。
该结论适用于其他可逆反应吗？
交流与讨论
457.6℃时，反应体系 中各物质浓度
起始浓度/mol·L－1 平衡浓度/mol·L－1 平衡时
c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI)
1.197×10－2 6.944×10－3 0 5.617×10－3 5.936×10－4 1.270×10－2 48.37
1.228×10－2 9.964×10－3 0 3.841×10－3 1.524×10－3 1.687×10－2 48.62
1.201×10－2 8.430×10－3 0 4.580×10－3 9.733×10－4 1.486×10－2 49.54
0 0 1.520×10－2 1.696×10－3 1.696×10－3 1.181×10－2 48.49
0 0 1.287×10－2 1.433×10－3 1.433×10－3 1.000×10－2 48.70
0 0 3.777×10－2 4.213×10－3 4.213×10－3 2.934×10－2 48.50
平均值 48.70
I2(g) +H2(g) 2HI(g)
交流与讨论
分析归纳
通过分析实验数据得出：
(1) 457.6℃时，达到化学平衡状态时， 为一常数；
(2)这个常数与反应的起始浓度大小无关；
(3)这个常数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。
2．表达式
对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到
平衡时，K＝_____________。
一、化学平衡常数
1．概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，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(简称平衡常数)，用符号K表示。
交流与讨论
序号 初始浓度×10-2 mol·L-1 平衡浓度×10-2 mol·L-1 平衡常数
K
c0(H2) c0(I2) c0(HI) c平(H2) c平(I2) c平(HI)
698.6 K 1 1.067 1.196 0 0.183 1 0.312 9 1.76 7
2 0 0 1.069 0.1141 0.1141 0.8410
730.6 K 3 1.228 9.964 0 0.3841 0.1524 1.687
4 0 0 1.520 0.1696 0.1696 1.181
54.5
54.3
根据表中数据计算平衡常数K值，并分析其中规律。
48.6
48.5
I2(g) +H2(g) 2HI(g)
ΔH=-9.48 kJ·mol－1
分析归纳
(1)温度相同时，K相同；
(2)同温时，K与反应的起始浓度大小无关；
(3)同温时，K与平衡建立的过程无关。
(4)因为正反应是放热反应，升高温度，K减小。
一、化学平衡常数
☆ K值越大，表示正反应进行得越完全，当K>105时，该反应进行完全。
3．意义
平衡常数的大小定量反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
☆ K值越小，表示正反应进行得越不完全，当K<10－5时，该反应很难发生。
(2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。
减小
增大
4．影响因素
(1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素 。
①放热反应，温度升高，K值 ；
②吸热反应，温度升高，K值 。
化学方程式 平衡常数表达式
①2NO2 N2O4
②NO2 N2O4
③2Fe3＋＋Fe 3Fe2＋
④Br2＋H2O H＋＋Br－＋HBrO
例1．写出下表中各反应的平衡常数表达式
K
K
理解应用
化学平衡常数表达式书写注意事项
(2)分析③④可知：☆ 化学平衡常数表达式中不出现固体或纯液体的浓度。
(1)分析①②可知：☆ 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。
☆ 同一化学反应正逆反应的化学平衡常数互为倒数。
分析归纳
①写出K1和K2的关系式： ；
②写出K2和K3的关系式： ；
③写出K1和K3的关系式： 。
K2·K3＝1
☆ 两反应的平衡常数分别为K1、K2，若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。
理解应用
归纳总结
可逆反应
正向反应
逆向反应
同时存在
化学平衡时各物质的量不再改变， v(正)＝v(逆)≠0
反应条件改变
化学平衡 可能变化
化学平衡常数
m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)
定量描述
K
二、化学平衡常数的应用
1．判断反应的方向
(1)浓度商：任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商，用Q表示)，
如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，
(2)以平衡常数的值为标准，可以判断正在进行的可逆反应是否处于平衡状态，
以及将向哪个方向进行最终建立新的平衡。Q与K相比较：
Q＞K：可逆反应向 进行；
Q＝K：可逆反应 状态；
Q＜K：可逆反应向 进行。
逆反应方向
处于平衡
正反应方向
交流与讨论
平衡移动的条件
、
实质
改变Q
增加反应物、生成物
减少反应物、生成物
改变容器体积
体积、物质的量同时改变
改变温度
平衡破坏
建立新平衡
改变K
C．升高体系温度，平衡常数K减小
D．增加C(s)的量，v正增大
B．增大体系压强，平衡常数K不发生变化
理解应用
B
解析 A．C为固体，无浓度变化，因此 K ，A错误；
B．K只受温度影响，与压强无关，B正确；
C．正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K增大，C错误；
D．C为固体，增加固体， v无影响，D错误。
若升高温度，K增大，则正反应为 反应；
若升高温度，K减小，则正反应为 反应。
吸热
放热
3．利用平衡常数可计算物质的平衡浓度、物质的量分数和转化率等。
平衡转化率：α
二、化学平衡常数的应用
2．判断反应的热效应
例4．在一定体积的密闭容器中进行化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数和温度的关系如下表所示：
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝_________________。
(2)该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。
吸热
解析 由表中数据可知温度升高，K增大，故升高温度，平衡正向移动，则正反应为吸热反应。
理解应用
(3)在800 ℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)＝2 mol·L－1，c(H2)＝1.5 mol·L－1，c(CO)＝1 mol·L－1，c(H2O)＝3 mol·L－1。下一时刻，反应______(填“正向”或“逆向”)进行。
逆向
解析 Q
理解应用
一、化学平衡常数（K）
(3) K值大小标志反应能达到的最大限度，K值越大，反应越完全。
(1) K与温度有关。
(2) K与方程式写法有关。
二、化学平衡常数的应用
(2)判断反应的热效应
(3)利用平衡常数可计算物质的平衡浓度、物质的量分数和转化率等。
(1)判断反应的方向
课堂小结
起始浓度/(mol·L-1 ) 0.01 0.01 0 0
变化浓度/(mol·L-1 ) 0.005
平衡浓度/(mol·L-1 ) 0.005
1．将0.1 mol CO与0.1 mol H2O气体混合充入10 L密闭容器中，加热到800 ℃ ，充分反应达到平衡后，测得CO的浓度为0.005 mol·L-1 。求该反应的平衡常数及平衡时CO的转化率。
列出三段式：
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
0.005 0.005 0.005
0.005 0.005 0.005
α(CO)
K
随堂练习
解析
2．可逆反应：2A(g)＋3B(g) 4C(g)＋D(g)，已知起始浓度c(A)＝4 mol·L－1，c(B)＝3 mol·L－1，C、D浓度均等于0，反应开始2 s后达到平衡状态，此时D的平衡浓度为0.5 mol·L－1，则下列说法不正确的是( )
A．反应速率v(C)＝1 mol·L－1·s－1 B．C的平衡浓度为4 mol·L－1
C．A的转化率为25% D．B的平衡浓度为1.5 mol·L－1
解析 2A(g)＋3B(g) 4C(g)＋D(g)
c(起始)/mol·L－1 4 3 0 0
c(转化)/mol·L－1 1 1.5 2 0.5
c(平衡)/mol·L－1 3 1.5 2 0.5
v(C)＝ =1 mol·L－1·s－1
2 mol·L－1
α(A)
B
随堂练习
本节内容结束
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
教 学 目 标
核 心 素 养
1．知道化学平衡常数的含义，会写化学平衡常数表达式。
2．能运用化学平衡常数进行简单计算。
3．运用化学平衡常数判断反应进行的程度。
构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题，培养模型认知的核心素养。
交流与讨论
t
v
0
时间
反
应
速
率
v（逆）
v（正）
化学平衡状态
v（正）=v（逆）
一定条件下可逆反应进行的最大限度。
是可逆反应，进行到一定程度就会达到平衡状态，你知道这时平衡体系中反应物和生成物各占多少吗？在一定温度时反应到底进行到什么程度？
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
在500 ℃ 时， 反应体系中各物质的浓度
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
序号 平衡时的浓度/( mol·L-1) 平衡时
c(H2) c(N2) c(NH3)
1 1.15 0.75 0.261
2 0.51 1.00 0.087
3 1.35 1.15 0.412
4 2.43 1.85 1.27
5 1.47 0.75 0.376
6.00×10－2
5.98×10－2
5.71×10－2
5.93×10－2
6.08×10－2
☆在一定温度下，以化学计量数为指数，生成物平衡时浓度幂之积与反应物平衡时浓度幂之积的比值是一个定值（扣除实验误差）。
该结论适用于其他可逆反应吗？
交流与讨论
457.6℃时，反应体系 中各物质浓度
起始浓度/mol·L－1 平衡浓度/mol·L－1 平衡时
c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI)
1.197×10－2 6.944×10－3 0 5.617×10－3 5.936×10－4 1.270×10－2 48.37
1.228×10－2 9.964×10－3 0 3.841×10－3 1.524×10－3 1.687×10－2 48.62
1.201×10－2 8.430×10－3 0 4.580×10－3 9.733×10－4 1.486×10－2 49.54
0 0 1.520×10－2 1.696×10－3 1.696×10－3 1.181×10－2 48.49
0 0 1.287×10－2 1.433×10－3 1.433×10－3 1.000×10－2 48.70
0 0 3.777×10－2 4.213×10－3 4.213×10－3 2.934×10－2 48.50
平均值 48.70
I2(g) +H2(g) 2HI(g)
交流与讨论
分析归纳
通过分析实验数据得出：
(1) 457.6℃时，达到化学平衡状态时， 为一常数；
(2)这个常数与反应的起始浓度大小无关；
(3)这个常数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。
2．表达式
对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到
平衡时，K＝_____________。
一、化学平衡常数
1．概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，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(简称平衡常数)，用符号K表示。
交流与讨论
序号 初始浓度×10-2 mol·L-1 平衡浓度×10-2 mol·L-1 平衡常数
K
c0(H2) c0(I2) c0(HI) c平(H2) c平(I2) c平(HI)
698.6 K 1 1.067 1.196 0 0.183 1 0.312 9 1.76 7
2 0 0 1.069 0.1141 0.1141 0.8410
730.6 K 3 1.228 9.964 0 0.3841 0.1524 1.687
4 0 0 1.520 0.1696 0.1696 1.181
54.5
54.3
根据表中数据计算平衡常数K值，并分析其中规律。
48.6
48.5
I2(g) +H2(g) 2HI(g)
ΔH=-9.48 kJ·mol－1
分析归纳
(1)温度相同时，K相同；
(2)同温时，K与反应的起始浓度大小无关；
(3)同温时，K与平衡建立的过程无关。
(4)因为正反应是放热反应，升高温度，K减小。
一、化学平衡常数
☆ K值越大，表示正反应进行得越完全，当K>105时，该反应进行完全。
3．意义
平衡常数的大小定量反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
☆ K值越小，表示正反应进行得越不完全，当K<10－5时，该反应很难发生。
(2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。
减小
增大
4．影响因素
(1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素 。
①放热反应，温度升高，K值 ；
②吸热反应，温度升高，K值 。
化学方程式 平衡常数表达式
①2NO2 N2O4
②NO2 N2O4
③2Fe3＋＋Fe 3Fe2＋
④Br2＋H2O H＋＋Br－＋HBrO
例1．写出下表中各反应的平衡常数表达式
K
K
理解应用
化学平衡常数表达式书写注意事项
(2)分析③④可知：☆ 化学平衡常数表达式中不出现固体或纯液体的浓度。
(1)分析①②可知：☆ 化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。
☆ 同一化学反应正逆反应的化学平衡常数互为倒数。
分析归纳
①写出K1和K2的关系式： ；
②写出K2和K3的关系式： ；
③写出K1和K3的关系式： 。
K2·K3＝1
☆ 两反应的平衡常数分别为K1、K2，若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。
理解应用
归纳总结
可逆反应
正向反应
逆向反应
同时存在
化学平衡时各物质的量不再改变， v(正)＝v(逆)≠0
反应条件改变
化学平衡 可能变化
化学平衡常数
m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)
定量描述
K
二、化学平衡常数的应用
1．判断反应的方向
(1)浓度商：任意状态的浓度幂之积的比值(称为浓度商，用Q表示)，
如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，
(2)以平衡常数的值为标准，可以判断正在进行的可逆反应是否处于平衡状态，
以及将向哪个方向进行最终建立新的平衡。Q与K相比较：
Q＞K：可逆反应向 进行；
Q＝K：可逆反应 状态；
Q＜K：可逆反应向 进行。
逆反应方向
处于平衡
正反应方向
交流与讨论
平衡移动的条件
、
实质
改变Q
增加反应物、生成物
减少反应物、生成物
改变容器体积
体积、物质的量同时改变
改变温度
平衡破坏
建立新平衡
改变K
C．升高体系温度，平衡常数K减小
D．增加C(s)的量，v正增大
B．增大体系压强，平衡常数K不发生变化
理解应用
B
解析 A．C为固体，无浓度变化，因此 K ，A错误；
B．K只受温度影响，与压强无关，B正确；
C．正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K增大，C错误；
D．C为固体，增加固体， v无影响，D错误。
若升高温度，K增大，则正反应为 反应；
若升高温度，K减小，则正反应为 反应。
吸热
放热
3．利用平衡常数可计算物质的平衡浓度、物质的量分数和转化率等。
平衡转化率：α
二、化学平衡常数的应用
2．判断反应的热效应
例4．在一定体积的密闭容器中进行化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数和温度的关系如下表所示：
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝_________________。
(2)该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。
吸热
解析 由表中数据可知温度升高，K增大，故升高温度，平衡正向移动，则正反应为吸热反应。
理解应用
(3)在800 ℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)＝2 mol·L－1，c(H2)＝1.5 mol·L－1，c(CO)＝1 mol·L－1，c(H2O)＝3 mol·L－1。下一时刻，反应______(填“正向”或“逆向”)进行。
逆向
解析 Q
理解应用
一、化学平衡常数（K）
(3) K值大小标志反应能达到的最大限度，K值越大，反应越完全。
(1) K与温度有关。
(2) K与方程式写法有关。
二、化学平衡常数的应用
(2)判断反应的热效应
(3)利用平衡常数可计算物质的平衡浓度、物质的量分数和转化率等。
(1)判断反应的方向
课堂小结
起始浓度/(mol·L-1 ) 0.01 0.01 0 0
变化浓度/(mol·L-1 ) 0.005
平衡浓度/(mol·L-1 ) 0.005
1．将0.1 mol CO与0.1 mol H2O气体混合充入10 L密闭容器中，加热到800 ℃ ，充分反应达到平衡后，测得CO的浓度为0.005 mol·L-1 。求该反应的平衡常数及平衡时CO的转化率。
列出三段式：
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
0.005 0.005 0.005
0.005 0.005 0.005
α(CO)
K
随堂练习
解析
2．可逆反应：2A(g)＋3B(g) 4C(g)＋D(g)，已知起始浓度c(A)＝4 mol·L－1，c(B)＝3 mol·L－1，C、D浓度均等于0，反应开始2 s后达到平衡状态，此时D的平衡浓度为0.5 mol·L－1，则下列说法不正确的是( )
A．反应速率v(C)＝1 mol·L－1·s－1 B．C的平衡浓度为4 mol·L－1
C．A的转化率为25% D．B的平衡浓度为1.5 mol·L－1
解析 2A(g)＋3B(g) 4C(g)＋D(g)
c(起始)/mol·L－1 4 3 0 0
c(转化)/mol·L－1 1 1.5 2 0.5
c(平衡)/mol·L－1 3 1.5 2 0.5
v(C)＝ =1 mol·L－1·s－1
2 mol·L－1
α(A)
B
随堂练习
本节内容结束