第二节 化学平衡 第2课时 优秀课件(共23张PPT)

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第2课时 化学平衡常数
第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡
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一、化学平衡常数
【交流讨论】
阅读课本P31表2—1，请思考：当可逆反应达到化学平衡状态时，反应物和生成物的浓度之间有什么样的关系
1.定义：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。
2.数学表达式：
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
【交流讨论】
写出下列反应的平衡常数的表达式
Cr2O72- (aq)+H2O(l) 2CrO2- (aq)+2H+(aq)
Fe3O4(s)+4H2(g) 3Fe(s)+4H2O(g)
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) K1
1/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g) K2
2NH3(g) N2(g)+3H2(g) K3
K1 K2 K3有什么关系，由以上平衡常数的表达式可以得出什么结论
K1＝K22 、K2·K3＝1 、K1·K32＝1
3、注意事项：
①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。
②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。
一、化学平衡常数
已知：25 ℃时，卤化氢生成反应的平衡常数：
化学方程式 平衡常数K
F2＋H2 2HF 6.5×1095
Cl2＋H2 2HCl 2.57×1033
Br2＋H2 2HBr 1.91×1019
I2＋H2 2HI 8.67×102
请比较表中K值的相对大小，说明平衡常数与反应进行程度的关系是什么？
【交流讨论】
4.平衡常数表示的意义：
K值越大，该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大；反之，K值越小，该反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。一般来说，当K＞105，该反应就进行的基本完全了。
一、化学平衡常数
已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下：
T/K 373 473 573 673 773
K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103
【交流讨论】
由上表数据分析，可得出什么结论？
5.化学平衡常数影响因素
平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常只受温度影响。如果正反应为放热反应，温度升高，K值减小；如果正反应为吸热反应，温度升高，K值增大；
一、化学平衡常数
二、平衡常数的应用
1.判断反应的热效应
若升高温度，K增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K减小，则正反应为放热反应。
T/K 373 473 573 673 773
K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103
反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) △H＜0平衡常数与温度的关系
T(℃) 700 800 1000
K 0.6 1.0 1.7
反应CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g) △H＞0平衡常数与温度的关系
【思考】根据下列两个反应平衡常数与温度的关系，判断反应的热效应。
【交流讨论】思考任意时刻的浓度幂之积的比值与平衡常数有何关系？
任意时刻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)，Q＝
Q＞K：可逆反应向逆反应方向进行；
Q＝K：可逆反应处于平衡状态；
Q＜K：可逆反应向正反应方向进行。
二、平衡常数的应用
三、化学平衡常数的有关计算
【交流讨论】阅读教材【例题1】、【例题2】，思考什么是“三段式”计算法？找出“三段式”计算法模型。
aA(g) ＋ bB(g) cC(g) ＋ dD(g)
起始浓度/mol·L－1 n1 n2 0 0
变化浓度/mol·L－1 x bx /a cx /a dx/a
平衡浓度/mol·L－1 n1－x n2－bx /a cx /a dx/a
平衡常数K＝
特点：①“三段”指起始量、变化量、平衡量；
②变化量与化学方程式中各物质系数成比例；
③这里的变量可指物质的量、浓度、气体的分压等。
【课堂练习】
1.恒温下，在容积为2 L的恒容密闭容器A中通入1 mol N2与1 mol H2的混合气体，发生如下反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，一段时间后，达到平衡，若平衡时氢气的物质的量为0.4 mol。
(1)计算此温度时该反应的K值为________。
(2)若在此温度下，向另一容积为1 L的恒容密闭容器B中按物质的量分别为2 mol、1 mol、1 mol充入N2、H2、NH3，此时，该反应是否处于平衡状态________(填“是”或“否”)，此时若没有达到平衡，反应向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
【答案】(1)12.5　(2)否；正反应
三、化学平衡常数的有关计算
【解析】
K＝ ＝ ＝12.5 。
(2)c(N2)＝2 mol·L－1，c(H2)＝1 mol·L－1，c(NH3)＝1 mol·L－1，Qc＝ ＝ 【课堂练习】
三、化学平衡常数的有关计算
2.已知：Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)　ΔH＝a kJ·mol－1，平衡常数为K，测得在不同温度下，K值如下：
温度/℃ 500 700 900
K 1.00 1.47 2.40
(1)若500 ℃时进行上述反应，CO2起始浓度为2 mol·L－1，CO的平衡浓度为________。
(2)方程式中的a______(填“大于”“小于”或“等于”)0。
【课堂练习】
【答案】　(1)1 mol·L－1　(2)大于
三、化学平衡常数的有关计算
【解析】　(1)设500 ℃时，CO的平衡浓度为x mol·L－1，则
Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)
起始/mol·L－1 2 0
变化/mol·L－1 x x
平衡/mol·L－1 2－x x
则K＝c(CO)/c(CO2) ＝x/2－x＝1，解得x＝1。
故CO的平衡浓度为1 mol·L－1。
(2)由表格中数据可知，温度越高K值越大，推知温度升高平衡向正反应方向移动，故此反应的正反应为吸热反应，即a大于0。
【课堂练习】
三、化学平衡常数的有关计算
【课堂练习】
3.H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g) COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
(1)H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。
(2)在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。
【答案】　(1)2.5　2.8×10－3　(2)>　>　
三、化学平衡常数的有关计算
【解析】　(1) H2S(g) + CO2(g) COS(g）+ H2O(g)
起始/mol 0.40 0.10 0 0
变化/mol x x x x
平衡/mol 0.40－x 0.10－x x x
由题意得：x/（0.40－x）＋（0.10－x）＋x＋x＝0.02，解得：x＝0.01
H2S的平衡转化率α1＝0.01 mol/0.40 mol×100%＝2.5%。
K＝c（COS）·c（H2O）)/c（H2S）·c（CO2） ＝1/351 ≈ 2.8×10－3。
(2)温度升高，水的平衡物质的量分数增大，说明升温平衡右移，则H2S的转化率增大，故α2>α1。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故ΔH>0。
【课堂练习】
三、化学平衡常数的有关计算
课堂小结
课堂检测
1.在某温度下，可逆反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是(　　)
A． 正、逆反应的平衡常数数值相同，符号相反
B． 升高温度，K值增大
C．K越大，说明该反应的进行程度越大，转化率越高
D． 该反应的K＝
【解析】反应吸热放热未知，K值变化不能确定；K越大，说明该反应的进行程度越大，转化率越高。
C
2.在淀粉—KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq) I3-(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：
下列说法正确的是(　　)
A． 反应I2(aq)＋I－(aq) I3-(aq)的ΔH>0
B． 其他条件不变，升高温度，溶液中c(I3-)减小
C． 该反应的平衡常数表达式为K＝
D． 25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K大于689
B
【解析】根据题中提供的数据知温度升高，平衡常数减小，正反应为放热反应，H<0；其他条件不变，升高温度，K值减小，溶液中c(I3-)减小；平衡常数只与温度有关，25 ℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数不变。
课堂检测
3.某温度下，在密闭容器中进行SO2的催化氧化反应。若起始时c（SO2）=c（O2）=6 mol·L－1，平衡时测得c（O2）=4.5 mol·L－1，则下列叙述中正确的是（　 ）
A． SO2的转化率为60%
B． SO3的产率为60%
C． 平衡时总压强与起始压强之比为7∶8
D． 平衡时v（SO2）∶v（O2）∶v（SO3）=3∶3∶1
C
课堂检测
4.一定条件下，在密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。SO2的起始浓度是0.4 mol·L－1，O2的起始浓度是1 mol·L－1，当SO2的转化率为80%时，反应达到平衡状态。
(1)求反应在该温度下的平衡常数。
(2)若将平衡时体系的压强增大1倍，
试利用平衡常数及有关计算判断
反应向哪个方向进行。
【答案】K＝400/21 反应向正反应方向进行
【解析】 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
起始浓度/(mol·L－1) 0.4 1 0
变化浓度/(mol·L－1) 0.32 0.16 0.32
平衡浓度/(mol·L－1) 0.08 0.84 0.32
(2)压强增大1倍，即体积缩小1倍，各组分的浓度增大1倍，
Q课堂检测
5.　在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：
回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝_____。
(2)正反应为_____(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为_____℃。
T(℃) 700 800 1000
K 0.6 1.0 1.7
【答案】c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2) 吸热 800
课堂检测
再 见