高中化学鲁科版（2019）选择性必修一同步课件 2.2.1 平衡常数 课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
第1课时　平衡常数
第2章　第2节　　
1.掌握化学平衡状态的特征，会判断化学反应是否达到平衡状态(重点)。
2.理解化学平衡常数的概念，掌握平衡常数表达式的书写及应用(重、难点)。
学习目标
在工业生产中，必须考虑的两个问题？
(1)反应进行的快慢——化学反应速率
(2)反应进行的完全程度—化学反应的限度即
N2＋3H2 2NH3 ； 2SO2＋O2 2SO3
高温、高压催化剂
催化剂
△
使反应物既快又多地转变成产物
化学平衡
新课引入
1.化学平衡状态
在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和反应产物的组成(浓度、百分含量)不再随时间的延续而变化，正反应速率和逆反应速率相等的状态。
可逆反应在一定条件下达到一定程度时，反应停止了吗？
当v正= v逆时，达到看似不变的“表面静止”状态，但实际反应并未停止，一直在进行中。
思考
2.化学平衡状态的特征
逆
定
动
等
变
——研究对象为可逆反应
——平衡时，反应仍在继续进行，是一种动态平衡
——达到限度时，反应混合物各组分的浓度或百分含量保持
一定（宏观）
——平衡时，v正= v逆≠0（微观）
——外界条件改变时，化学平衡状态可能发生改变
3.平衡状态的判断方法
(1)直接判据——定义法
特别提示：各组成成分不适用于总质量、总物质的量、气体总体积等。
定
等
v正＝v逆
①同一种物质：v生成＝v消耗。
②不同的物质：“各物质v之比”=“化学计量数之比” ，必须不同方向。
反应体系中各组成成分的质量、物质的量、浓度百分含量(质量分数、物质的量分数、气体的体积分数等)保持恒定不变。
(2)间接判据
当反应过程中变化的量不再改变时，化学反应达到平衡状态。
——“变量不变”时即为平衡
反应前后始终不变的量不能作为判据
思考交流
1.正误判断
(1)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆
(2)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果
(3)化学反应达到化学平衡状态后反应物和生成物的浓度相等
(4)化学反应达到化学平衡状态后，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例
×
√
×
×
思考交流
2.在一定温度下，将2 mol SO2和1 mol O2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－197 kJ·mol－1，当达到化学平衡时，下列说法正确的是
A.用SO2表示的化学反应速率等于0
B.SO2和SO3共2 mol
C.放出197 kJ热量
D.生成O2的速率与生成SO3的速率相同
√
v不等于0
化学反应中原子守恒
反应不彻底，因此放出的热量小于197 kJ
反应计量数不同，速率不同
思考交流
3.在恒温恒容条件下，下列三个可逆反应的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一定达到了平衡状态。
N2(g)＋3H2(g) 2NH3 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) C(s)＋CO2(g)
2CO(g)
①混合气体的总质量m总 _______ _______ ___
②混合气体的总物质的量n总 ___ _______ ___
③混合气体的密度ρ _______ _______ ___
④体系的压强p ___ _______ ___
⑤混合气体的平均摩尔质量 ___ _______ ___
⑥混合气体的颜色 ___
不一定
不一定
是
是
不一定
是
不一定
不一定
是
是
不一定
是
是
不一定
是
是
认识化学平衡常数
二
1.下表是698.6 K时，反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)以不同初始浓度测得和计算的数据。
初始浓度/(mol·L－1) 平衡浓度/(mol·L－1)
c始(H2) c始(I2) c始(HI) c平(H2) c平(I2) c平(HI)
0.010 67 0.011 96 0 0.001 83 0.003 13 0.017 67 54.51
0.011 35 0.009 04 0 0.003 56 0.001 25 0.015 59 54.62
0.011 34 0.007 51 0 0.004 57 0.000 74 0.013 54 54.21
0 0 0.004 49 0.000 48 0.000 48 0.003 53 54.08
0 0 0.010 69 0.001 14 0.001 14 0.008 41 54.42
化学平衡常数
2.平衡常数的概念
在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，体系内反应产物浓度幂(以其化学计量数为幂)之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数，叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数。
符号：K
3.平衡常数表达式
对于一般的可逆反应：
aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) K＝
注意　对于有纯固体或纯液体参与的反应，纯固体或纯液体不列入平衡常数的表达式中。
思考交流
1.写出下列可逆反应的平衡常数表达式。
①H2(g)＋I2(g) 2HI(g)， K＝ 。
②C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)，K＝ 。
思考交流
③FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)， K＝ 。
④Cl2(aq)＋H2O(l) H＋(aq)＋Cl－(aq)＋HClO(aq)，
K＝ 。
思考交流
2.写出下列反应的化学平衡常数表达式及单位，并回答下列问题。
(1)①N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
K1＝ ，单位： 。
② N2(g)＋ H2(g) NH3(g)
K2＝ ，单位： 。
(mol·L－1)－2或mol－2·L2
(mol·L－1)－1或mol－1·L
思考交流
③2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)
K3＝ ，单位： 。
(mol·L－1)2或mol2·L－2
思考交流
(2)书写化学平衡常数表达式时应注意哪些问题？
提示　①对于有纯固体或纯液体参与的反应，纯固体或纯液体不列入化学平衡常数的表达式中；
②对于某一化学反应，K的表达式不是唯一的，取决于化学方程式的系数。
思考交流
提示　K2＝ 。
(4)由化学方程式①③得出正向反应和逆向反应的平衡常数有何关系？
提示　互为倒数，即K1·K3＝1。
(3)由化学方程式①②知，若化学方程式①的化学计量数变为原来的倍后成为化学方程式②，化学平衡常数K1、K2有何关系？
思考交流
3.(1)已知在600 ℃时，写出以下三个反应的平衡常数表达式。
反应①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s) K1＝________；
反应②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H2O(g) K2＝________；
反应③：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) K3＝_______________；
思考交流
(2)反应④2CO(g)＋2CuO(s) 2CO2(g)＋2Cu(s)的平衡常数K4与K1的关系是_______。
(3)反应③的K3与K1、K2的关系是_______。
(1)K与化学计量数等倍扩大或缩小成幂指数关系。
(2)对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。
(3)若两反应的平衡常数分别为K1、K2，则：
①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。
②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝ 。
平衡常数的意义及应用
三
1.影响化学平衡常数的因素
温度 425.6 ℃ 457.6 ℃
K 54.5 48.7
(1)内因：反应物本身的性质，同一温度下，不同的反应化学平衡常数不同。
(2)外因：同一化学反应，平衡常数与浓度、压强无关，与温度有关，升高温度，吸热反应的平衡常数增大，反之减小。
H2(g)＋I2(g) 2HI(g)　ΔH＝－14.9 kJ·mol－1
2.意义及应用
K值 <10－5 10－5～105 >105
反应程度 很难进行 可逆 进行得较完全
(1)判断可逆反应进行的程度
平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)。
K值
正反应进行的程度越大
正反应进行的程度越小
说明反应进行得越完全
说明反应进行得越不完全
越大
越小
(2)判断可逆反应是否达到化学平衡状态及反应进行的方向
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定温度下的任意状态，反应物与反应产物的浓度有如下关系：
浓度商Q＝
Q
＜K　反应向正反应方向进行；
＝K　反应处于化学平衡状态；
＞K　反应向逆反应方向进行。
思考交流
1.正误判断
(1)K越大，表明可逆反应正向进行的程度越大
(2)浓度、温度变化时，平衡常数都会改变
(3)K越大，反应越容易进行
(4)K越大，该可逆反应的速率越快
(5)升高温度，平衡常数增大
√
×
×
×
×
思考交流
2.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＝______________。
思考交流
(2)某温度下，平衡浓度符合下式c平(CO2)·c平(H2)＝c平(CO)·c平(H2O)，试判断此时的温度为_____℃。
830
当c平(CO2)·c平(H2)＝c平(CO)·c平(H2O)时，即K＝1，对应表中温度为830 ℃。
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
思考交流
(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，则反应_____(填“正向”或“逆向”)进行。
逆向
Q===1＞K=0.9，反应逆向进行。
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6