2.2 课时1 化学平衡常数 课件 (共22张PPT)2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

(共22张PPT)
第2节 化学反应的限度 课时1
第2章 化学反应的方向、限度与速率
1.认识化学平衡常数是表征反应限度的物理量，知道化学平衡常数的含义，能书写平衡常数表达式，能进行平衡常数的简单计算；
2.能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向。
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在工业生产和实验室中，人们会遇到各种各样的可逆反应，如合成氨的反应：
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
高温、高压
催化剂
该反应在一定条件下不可能进行完全，即存在一定的限度，而反应限度的大小对于生产和生活实际有着直接的影响。
如何定量地描述化学反应的限度呢？
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表中所列为测量反应I2(g) +H2(g) 2HI(g)在698.6K时各物质的初始浓度和平衡浓度所获得的数据，计算填写表中的空格。
初始浓度×10-2 mol/L 平衡浓度×10-2 mol/L
c始(H2) c始(I2) c始(HI) c平(H2) c平(I2) c平(HI)
1.067 1.196 0 0.183 0.313 1.767
1.135 0.904 0 0.356 0.125 1.559
1.134 0.751 0 0.457 0.074 1.354
0 0 1.069 0.114 0.114 0.841
0 0 0.449 0.048 0.048 0.353
c平2(HI)
c平(H2)c平(I2)
54.5
54.6
54.2
54.1
54.4
在一定温度下，反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)， 的数值与H2(g)、I2(g)、HI(g)的初始浓度大小有关吗？
c平2(HI)
c平(H2)c平(I2)
无关
数值相同
一、化学平衡常数
1.定义：
温度一定时，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。
化学平衡状态
①相同条件下；
②正、逆反应同时进行；
③反应物与生成物同时存在。
对于： a A(g)＋b B(g) c C(g)＋d D(g)
c平(A) c平(B)
K＝
c
c平(C) c平(D)
d
a
b
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。
2.影响因素：
(1)内因：反应物本身的性质
(2)外因：只受温度影响
与浓度、压强等外界因素无关
与反应的过程无关
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写出下表中各反应的平衡常数表达式，并讨论下面问题。
反应 K 单位
① N2(g)+ H2 (g) NH3(g) (mol·L-1)-1
② N2(g)+3H2 (g) 2NH3 (g) (mol·L-1)-2
③ 2NH3(g) N2(g)+3H2 (g) (mol·L-1)2
K2＝
c2 (NH3)
c(N2) c3 (H2)
K3＝
c2 (NH3)
c(N2) c3 (H2)
K1＝
c (NH3)
c (N2) c (H2)
Ⅰ.对于一个反应，其平衡常数的表达式是唯一的吗？
不唯一，平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。
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写出下表中各反应的平衡常数表达式，并讨论下面问题。
反应 K 单位
① N2(g)+ H2 (g) NH3(g) (mol·L-1)-1
② N2(g)+3H2 (g) 2NH3 (g) (mol·L-1)-2
③ 2NH3(g) N2(g)+3H2 (g) (mol·L-1)2
K2＝
c2 (NH3)
c(N2) c3 (H2)
K3＝
c2 (NH3)
c(N2) c3 (H2)
K1＝
c (NH3)
c (N2) c (H2)
Ⅱ.①×2=②，K1和K2有什么关系？
= K2
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写出下表中各反应的平衡常数表达式，并讨论下面问题。
反应 K 单位
① N2(g)+ H2 (g) NH3(g) (mol·L-1)-1
② N2(g)+3H2 (g) 2NH3 (g) (mol·L-1)-2
③ 2NH3(g) N2(g)+3H2 (g) (mol·L-1)2
K2＝
c2 (NH3)
c(N2) c3 (H2)
K3＝
c2 (NH3)
c(N2) c3 (H2)
K1＝
c (NH3)
c (N2) c (H2)
Ⅲ.对于一可逆反应，其正反应和逆反应的平衡常数之间有什么关系？
互为倒数，单位不同。 K2·K3 = 1
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如果浓度的单位是mol L-1，将浓度单位代入化学平衡常数表达式，可得到K的单位。写出下列三个反应的K 的单位。
反应 K 单位
④ NH3·H2O(aq) (aq)+OH-(aq)
⑤ FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)
⑥ AgCI(s) Ag+(aq)+CI—(aq)
(mol·L-1)2
mol·L-1
1
K5＝
c (CO)
c (CO2 )
K4＝
c (NH3 H2O)
c (NH4) c (OH )
+
K6＝
c (Ag+ ) c (Cl )
平衡常数的单位与化学方程式的表示形式相对应
分析不同反应的K 值，你认为K 值大小与反应进行的程度存在怎样的关系？
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化学反应 K
2NO(g) + 2CO(g) N2(g) + 2CO2(g) (570 K) 约为1059 mol 1 L
PCl3(g) + Cl2(g) PCl5(g) (470 K) 约为1 mol 1 L
2HCl(g) H2(g) + Cl2(g) (300 K) 10－17
资料在线
反应的平衡常数与反应可能进行的程度
一般来说，如果一个反应的平衡常数数值大于105（或106），通常认为该反应可以进行得较完全；相反，如果一个反应的平衡常数数值小于10-5（或10-6），则认为这个反应很难进行。
3.化学平衡常数的意义
（1）判断反应进行的程度：
平衡常数的数值越大，说明反应进行得越完全。
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1473 K 时，密闭容器内发生如下反应：
CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
如果按②和③的起始浓度投料，对应的状态是平衡状态吗？如果不是，请分别判断反应将向哪个方向进行？
实验 初始浓度 /(mol·L-1) 平衡浓度 /(mol·L-1)
CO2 H2 CO H2O CO2 H2 CO H2O
① 0.01 0.01 0 0 0.004 0.004 0.006 0.006
② 0.002 0.008 0.004 0.009
③ 0.005 0.002 0.006 0.005
对于： a A(g)＋b B(g) c C(g)＋d D(g)
c平(A) c平(B)
K＝
c
c平(C) c平(D)
d
a
b
平衡时：
温度一定，K 为常数
任意时刻：
c (A) c (B)
Q＝
c
c (C) c (D)
d
a
b
浓度商
比较Q 与K的大小
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1473 K 时，密闭容器内发生如下反应：
CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
实验 初始浓度 /(mol·L-1) 平衡浓度 /(mol·L-1)
CO2 H2 CO H2O CO2 H2 CO H2O
① 0.01 0.01 0 0 0.004 0.004 0.006 0.006
② 0.002 0.008 0.004 0.009
③ 0.005 0.002 0.006 0.005
c平(CO2) c平(H2)
K＝
c平(CO) c平(H2O)
＝2.25
c(CO2) c(H2)
Q＝
c(CO) c(H2O)
＝2.25
由②得
Q ＝K
化学平衡状态
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1473 K 时，密闭容器内发生如下反应：
CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
实验 初始浓度 /(mol·L-1) 平衡浓度 /(mol·L-1)
CO2 H2 CO H2O CO2 H2 CO H2O
① 0.01 0.01 0 0 0.004 0.004 0.006 0.006
② 0.002 0.008 0.004 0.009
③ 0.005 0.002 0.006 0.005
c平(CO2) c平(H2)
K＝
c平(CO) c平(H2O)
＝2.25
c(CO2) c(H2)
Q＝
c(CO) c(H2O)
＝3.0
由③得
Q＞K
化学反应逆向进行
3.化学平衡常数的意义
（2）判断可逆反应是否达到化学平衡状态
Q 与 K Q＜K Q＝K Q＞K
反应进行的方向
（3）预测反应进行的方向
正向
平衡状态
逆向
【练一练】
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度。(　　)
(2)催化剂既能改变速率常数,也能改变化学平衡常数。(　　)
(3)对于同一可逆反应,升高温度,则化学平衡常数增大。(　　)
(4)增大反应物的浓度,平衡正向移动,化学平衡常数增大。(　　)
(5)可逆反应中反应物的转化率不能达到100%。(　　)
2.下列关于某一化学反应的平衡常数的说法中,正确的是 (　　)
A.与该反应的压强有关
B.与反应的温度有关,还与反应本身有关
C.与化学反应本身和温度有关,并且会受到起始浓度的影响
D.只与化学反应本身有关,与其他条件都无关
B
3.1000 K时，已知反应Ni(s)＋H2O(g) ? NiO(s)＋H2(g)的平衡常数K＝0.0059。当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，下列说法正确的是(　　)
A．该反应已达到平衡状态
B．该反应未达到平衡状态，反应正向进行
C．该反应未达到平衡状态，反应逆向进行
D．无法确定该反应是否达到平衡状态
C
4.在0.5 L的密闭容器中进行如下反应：
X(g)＋3Y(g)? 2Z(g) ΔH＝a kJ·mol－1，其化学平衡常数K与温度的关系如下。
温度/℃ 200 300 400
K/mol－2·L2 1.0 0.86 0.5
请回答下列问题：
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：____________，a_____(填“大于”“小于”或“等于”)0。
(2)400 ℃时，2Z(g)? X(g)＋3Y(g)的化学平衡常数为_____，测得X、Y、Z的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，该反应的v正(X)_____(填“大于”“小于”或“等于”)v逆(Y)。
小于
2
大于
符号表达
影响因素
温度
定量
表征
化学反应限度
意义
判断反应进行的程度
判断可逆反应是否达平衡
通过Q与K的关系预测反应进行的方向
c平(A) c平(B)
K＝
c
c平(C) c平(D)
d
a
b
化
学
平
衡
常
数