鲁科版高中化学选择性必修1第2章化学反应的方向、限度与速率2.2.1化学平衡常数教学课件

(共13张PPT)
第2章 化学反应的方向、限度与速率
第2节 化学反应的限度
第1课时 化学平衡常数
联想 质疑
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+3H2 2NH3
该反应在一定条件下不可能进行完全，即存在一定的限度。反应限度对人类的生产活动和日常生活有着重要影响。因此，对化学反应来说，仅研究化学反应的方向是远远不够的，还需要关注化学反应的限度问题。那么，怎样才能定量地描述化学反应的限度呢？
联想 质疑
研究表明，可逆反应在适当条件下进行一段时间后一定会达到化学平衡状态。此时，平衡混合物的组成不再随时间的延续而变化，反应达到一定的限度。在研究了大量实验的基础上，人们发现可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度。
那么什么是化学平衡常数？该如何表示？如何计算？怎么用它来比较反应的限度大小呢？
交流 研讨
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。
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)
交流 研讨
问题1：根据表中数据计算平衡时 的值，并分析其中规律。
c平2(HI)
c平(H2)c平(I2)
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
54.4
54.3
54.3
交流 研讨
问题2：分析计算所得数据，寻找其中的规律。
(1)相同温度，达到化学平衡状态时 的数值相同吗？
c平2(HI)
c平(H2)c平(I2)
相同，是个常数。
(2)这个常数与反应的起始浓度大小有关吗？
无关。
(3)这个常数与正向建立还是逆向建立平衡有关系吗？
无关。即与平衡建立的过程无关。
化学平衡常数
一定温度下，当可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)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。
K =
意义：反映了化学反应可能进行的程度，平衡常数的数值越大，说明反应进行得越完全。
K＞105或106时 ，反应进行的较完全；
K<10-5或10-6时，反应很难正向进行。
交流 研讨
写出下表中各反应的平衡常数表达式和单位。
反应 K 单位
① 1/2N2(g)+3/2H2 (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
c平(NH3)
c平(N2)1/2c平(H2)3/2
c平(NH3)2
c平(N2)c平(H2)3
c平(N2)c平(H2)3
c平(NH3)2
交流 研讨
问题1：对于一个反应，其平衡常数的表达式是唯一的吗？平衡常数的表达式与哪些因素有关？
不唯一。化学平衡常数的表达式取决于化学方程式的系数，对于确定反应还与温度有关。
问题2：对于一可逆反应，其正反应和逆反应的K有什么关系？
互为倒数，单位不同。
问题3：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。由上述结果分析K的单位与反应的化学方程式存在什么关系？
K的单位与化学方程式的书写方式相对应。
反应 K 单位
NH3 H2O(aq) NH4+(aq)+OH—(aq) mol·L-1
FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) 1
AgCI(s) Ag+(aq)+CI—(aq) (mol·L-1)2
巩固练习
写出下表中各反应的平衡常数表达式和单位。
c平(NH4+)c平(OH—)
c平(NH3 H2O)
c平(CO2)
c平(CO)
c平(Ag+)c平(Cl—)
纯固体和液体浓度为1，不列入K 的表达式
判断可逆反应是否达到平衡状态。
对于可逆反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
达到平衡状态时, K=
任意状态时：
浓度商Q =
cc(C)·cd(D)
ca(A)·cb(B)
在某温度下，用浓度商Q与K比较大小来判断是否达到平衡。
Q = K 反应状态 。
Q < K 反应状态 。
Q > K 反应状态 。
平衡状态
反应正向进行
反应逆向进行
巩固练习
已知某化学反应的平衡常数表达式为 ，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示：
t /℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38
下列有关叙述不正确的是(　　)
A.该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
B.上述反应的正反应是放热反应
C.若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO为0.4 mol，则该反应达到平衡状态
D.若平衡浓度符合下列关系式： ，则此时的温度为1 000 ℃
C
1.能反映化学反应可能进行的程度，平衡常数的数值越大，说明反应进行得越完全。
化学平衡常数 K=
2.对于确定反应的平衡常数数值大小只与温度有关。
3.升高温度，吸热反应的K 增大，放热反应的K 减小。
aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
课堂小结
任意状态时：
浓度商Q =
cc(C)·cd(D)
ca(A)·cb(B)
Q = K 反应状态 。
Q < K 反应状态 。
Q > K 反应状态 。
平衡状态
反应正向进行
反应逆向进行