第二節(jié)化學(xué)平衡第2課時（課件）-高二化學(xué)精品課堂（人教版2019選擇性必修1）

第二節(jié)化學(xué)平衡第2課時第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)平衡授課人：化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用2化學(xué)平衡常數(shù)1本節(jié)重點本節(jié)難點在一定溫度下，化學(xué)平衡體系中反應(yīng)物濃度與生成物濃度之間有什么關(guān)系呢？示例分析表1800℃時反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度序號起始時的濃度平衡時的濃度平衡時(×10-2mol·L-1)(×10-2mol·L-1)c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)111000.50.50.50.5213000.252.250.750.7530.2530.750.750.212.960.790.79化學(xué)平衡常數(shù)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)示例：800℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：c(CO)?c(H2O)c(CO2)?c(H2)

一定溫度下，表1中的反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，生成物濃度的乘積與反應(yīng)物濃度的乘積的比值是一個定值該結(jié)論適用于其他可逆反應(yīng)嗎？化學(xué)平衡常數(shù)序號起始時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34示例分析H2(g)+I2(g)2HI(g)示例分析示例：457.6℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：380628823335410648701653是定值c(CO2)?

c(H2)c(CO)?

c(H2O)不是定值CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)c

(HI)c(H2)?

c(I2)比較兩個反應(yīng)，思考：計算結(jié)果的不同可能跟什么因素有關(guān)？需要考慮化學(xué)計量數(shù)？H2(g)+I2(g)2HI(g)c

(HI)c(H2)?

c(I2)2×化學(xué)平衡常數(shù)序號起始時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34示例分析H2(g)+I2(g)2HI(g)示例分析示例：457.6℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：761357646669821197403306再次比較兩個反應(yīng)，如果將反應(yīng)的書寫形式改變，會出現(xiàn)什么結(jié)果呢？是定值c(CO2)?

c(H2)c(CO)?

c(H2O)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)H2(g)+I2(g)HI(g)+HI(g)c

(HI)?c

(HI)

c(H2)?

c(I2)是定值嗎？c

(HI)?c

(HI)

c(H2)?

c(I2)是定值？即c2

(HI)

c(H2)?

c(I2)化學(xué)平衡常數(shù)序號起始時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時的濃度(×10-3mol·L-1)平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34示例分析H2(g)+I2(g)2HI(g)示例分析示例：457.6℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：在一定溫度下，以化學(xué)計量數(shù)為指數(shù)，生成物平衡時濃度冪之積與反應(yīng)物平衡時濃度冪之積的比值是一個定值(扣除實驗誤差)該結(jié)論適用于其他可逆反應(yīng)嗎？我又來了。。?；瘜W(xué)平衡常數(shù)示例驗證示例：500℃，在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：3H2(g)+N2(g)2NH3(g)序號平衡時的濃度/(

mol·L-1)平衡時c(H2)c(N2)c(NH3)11.150.750.26120.511.000.08731.351.150.41242.431.851.2751.470.750.3766.00×10－2

5.98×10－2

5.71×10－2

5.93×10－2

6.08×10－2

科學(xué)家們通過大量數(shù)據(jù)驗證，證明了上述結(jié)論成立，計算得出的定值稱為化學(xué)平衡常數(shù)，用K來表示?；瘜W(xué)平衡常數(shù)K為常數(shù)，稱為化學(xué)平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)K

＝cp(C)?

cq(D)

cm(A)?

cn(B)對于一般的可逆反應(yīng)

m

A(g)+n

B(g)p

C(g)+q

D(g)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時，各物質(zhì)的濃度滿足的數(shù)學(xué)關(guān)系式為：化學(xué)平衡常數(shù)【例1】寫出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式。c2(NH3)K1＝c(N2)?c3(H2)

N2(g)

+3H2(g)2NH3(g)2NH3(g)N2(g)

+3H2(g)反應(yīng)01反應(yīng)02N2(g)+H2(g)

NH3(g)1232反應(yīng)03c2(NH3)K2＝c(N2)?c3(H2)

c(NH3)K3＝c1/2(N2)?c3/2(H2)

反應(yīng)04Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g)高溫c(N2)?c3(H2)

c2(NH3)K1＝c2(NH3)K2＝c(N2)?c3(H2)

c1/2(N2)?c3/2(H2)

c(NH3)K3＝以上所求的平衡常數(shù)K1和K2、K3之間存在什么關(guān)系呢？c2(NH3)c(N2)?c3(H2)

c2(NH3)×c(N2)?c3(H2)

K1?K2＝＝1(K3)2＝c(NH3)c1/2(N2)?c3/2(H2)

2＝K1K1＝K21＝

K32【例1】寫出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式。c2(NH3)K1＝c(N2)?c3(H2)

N2(g)

+3H2(g)2NH3(g)2NH3(g)N2(g)

+3H2(g)反應(yīng)01反應(yīng)02N2(g)+H2(g)

NH3(g)1232反應(yīng)03c2(NH3)K2＝c(N2)?c3(H2)

c(NH3)K3＝c1/2(N2)?c3/2(H2)

反應(yīng)04Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g)高溫K＝c4(H2O)c4(H2)書寫平衡常數(shù)表達(dá)式的注意事項化學(xué)平衡常數(shù)(注意：若化學(xué)反應(yīng)為離子反應(yīng)，書寫其化學(xué)平衡常數(shù)時應(yīng)先改寫成離子方程式再進(jìn)行書寫)表達(dá)式中的各物質(zhì)的濃度必須為平衡濃度平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫一一對應(yīng)(注意：非水溶液中發(fā)生的反應(yīng)，若有水參加或生成，則此時水的濃度不可視為常數(shù)，應(yīng)寫進(jìn)平衡常數(shù)的表達(dá)式中)固體、液體純物質(zhì)的濃度視為常數(shù)，在表達(dá)式中不出現(xiàn)有氣體參與的反應(yīng)，也可以用平衡分壓(總壓乘以各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))表示平衡常數(shù)平衡常數(shù)受哪些因素影響？我又雙叒叕來了。。?；瘜W(xué)平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析H2(g)+I2(g)2HI(g)示例：在容積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：序號起始濃度(×10-2mol·L-1)不同溫度下的平衡常數(shù)(K)c(H2)c(I2)c(HI)457.6℃425.6℃25℃11.1970.694048.3854.5186721.2280.996048.6154.6286731.2010.840049.5454.218674001.52048.4854.108675001.28748.7154.42867判斷可逆反應(yīng)熱效應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析結(jié)論：平衡常數(shù)不受濃度的影響，受溫度影響升高溫度，吸熱反應(yīng)的平衡常數(shù)增大，放熱反應(yīng)的平衡常數(shù)減小降低溫度，吸熱反應(yīng)的平衡常數(shù)減小，放熱反應(yīng)的平衡常數(shù)增大化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析結(jié)論：平衡常數(shù)不受濃度的影響，受溫度影響體系壓強(qiáng)改變會影響平衡常數(shù)嗎？壓強(qiáng)改變可能會影響體系中物質(zhì)的濃度，而濃度的改變不影響平衡常數(shù)。因此壓強(qiáng)不影響平衡常數(shù)的大小化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)據(jù)分析H2(g)+X2(g)2HX(g)示例：25℃時，生成鹵化氫反應(yīng)的平衡常數(shù)化學(xué)方程式平衡常數(shù)(K)F2(g)+H2(g)2HF(g)6.5×1095Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)2.57×1033Br2(g)+H2(g)2HBr(g)1.91×1019I2(g)

+H2(g)2HI(g)8.67×102平衡常數(shù)的大小，與反應(yīng)中物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素化學(xué)平衡常數(shù)反應(yīng)中物質(zhì)的性質(zhì)內(nèi)因?qū)τ谕豢赡娣磻?yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)外因化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用化學(xué)平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度(也叫反應(yīng)的限度)K

＝cp(C)?

cq(D)

cm(A)?

cn(B)m

A(g)+n

B(g)p

C(g)+q

D(g)結(jié)合平衡常數(shù)的表達(dá)式思考，K的大小表示什么含義？K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全，平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。一般來說，對于同類型的化學(xué)反應(yīng)，K≥105時可認(rèn)為該反應(yīng)進(jìn)行得基本完全了K值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行得越不完全，平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小?？梢哉f，化學(xué)平衡常數(shù)是在一定溫度下一個反應(yīng)本身固有性質(zhì)的定量體現(xiàn)化學(xué)平衡常數(shù)的大小反映的是反應(yīng)進(jìn)行的程度大小，并不涉及反應(yīng)時間和化學(xué)反應(yīng)速率。也就是說，某個化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)很大，可能化學(xué)反應(yīng)速率卻很小【例1】將0.1molCO與0.1molH2O氣體混合充入10L密閉容器中，加熱到800℃，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得CO的濃度為0.005mol·L-1。(1)求該反應(yīng)的平衡常數(shù)及平衡時CO的轉(zhuǎn)化率?！窘狻恳李}意可知：起始時c(CO)＝c(H2O)

＝

mol·L-1，平衡時c(CO)＝

mol·L-1，變化量c(CO)＝

0.005mol·L-1

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始濃度/(mol·L-1)

00變化濃度/(mol·L-1)

平衡濃度/(mol·L-1)

0.005K＝＝＝1c(CO2)?

c(H2)c(CO)?

c(H2O)

0.005×0.0050.005×0.005CO的轉(zhuǎn)化率為：×100%

＝50%0.005mol·L-10.01mol·L-1起始濃度/(mol·L-1)

00變化濃度/(mol·L-1)

x

平衡濃度/(mol·L-1)

－x

【例1】將0.1molCO與0.1molH2O氣體混合充入10L密閉容器中，加熱到800℃，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得CO的濃度為0.005mol·L-1。(2)在上述溫度下，CO的量不變，將氣態(tài)H2O的投料改為0.3mol，達(dá)到平衡時，CO的濃度為多少？CO的轉(zhuǎn)化率為多少？【解】依題意可知：起始時c(CO)＝

mol·L-1

，c(H2O)

＝

mol·L-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)xxx設(shè)達(dá)到平衡狀態(tài)時CO濃度的變化量為xmol·L-1－

xxxK＝＝c(CO2)?

c(H2)c(CO)?

c(H2O)＝1

x2(0.01?x)?(0.03?x）x＝

(平衡常數(shù)只與溫度有關(guān))CO的轉(zhuǎn)化率為：＝75%×100%0.0075mol·L-1

0.01mol·L-1【例1】將0.1molCO與0.1molH2O氣體混合充入10L密閉容器中，加熱到800℃，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得CO的濃度為0.005mol·L-1。(2)在上述溫度下，CO的量不變，將氣態(tài)H2O的投料改為0.3mol，達(dá)到平衡時，CO的濃度為多少？CO的轉(zhuǎn)化率為多少？投料濃度不影響化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)，改變投料濃度后，平衡時物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率會改變序號起始濃度/(mol·L-1)平衡時CO的轉(zhuǎn)化率CO(g)H2O(g)10.010.0150%20.010.0375%根據(jù)平衡常數(shù)計算平衡時各物質(zhì)的濃度及反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)用同一溫度下，同一反應(yīng)投料方式1投料方式2投料方式3轉(zhuǎn)化率可能不同，平衡常數(shù)(K

)相同化學(xué)平衡1化學(xué)平衡2化學(xué)平衡3【例1】將0.1molCO與0.1molH2O氣體混合充入10L密閉容器中，加熱到800℃，充分反應(yīng)達(dá)到平衡后，測得CO的濃度為0.005mol·L-1。(3)在該溫度下，CO的量不變，將氣態(tài)H2O的投料改為0.375mol，反應(yīng)一段時間后測得體系中CO的濃度為

mol·L-1，此時反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？起始濃度/(mol·L-1)0.010.037500變化濃度某時刻濃度【解】依題意可知：起始時c(CO)＝

mol·L-1，c(H2O)

＝0.0375mol·L-1，某時刻c(CO)＝

mol·L-1，減少了0.0075mol·L-1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K＝＝＝0.75c(CO2)?

c(H2)c(CO)?

c(H2O)0.0075×0.00750.0025×0.03＜1此時不是化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)在向正反應(yīng)方向進(jìn)行之中利用平衡常數(shù)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)用m

A(g)+n

B(g)p

C(g)+q

D(g)對于可逆反應(yīng)：＝Q任意時刻，反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度冪之積的比值cp(C)?

cq(D)

cm(A)?

cn(B)濃度商達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時濃度商等于該溫度下的K同一溫度下：是否平衡或平衡移動的方向，可用該時刻濃度商Q與K比較大小來判斷Q＝K

，處于化學(xué)平衡狀態(tài)Q

＜K

，向正反應(yīng)方向進(jìn)行Q

＞K

，向逆反應(yīng)方向進(jìn)行師承拉瓦錫拿破侖的科學(xué)顧問，化學(xué)伯爵西元1798年，拿破侖遠(yuǎn)征埃及，聘任社會聲望佳與科學(xué)成就卓越的貝托萊，成為其科學(xué)顧問。在埃及期間，貝托萊偶然發(fā)現(xiàn)，碳酸鈉竟沉積在鹽湖周圍！基于對科學(xué)靈敏的認(rèn)知，他覺察到這應(yīng)該是高濃度的鹽在水體中緩慢蒸發(fā)造成的結(jié)果(Na2CO3+CaCl2→CaCO3+2NaCl)。于是西元1803年，貝托萊在其著作中，提出了『有些化學(xué)反應(yīng)式不只有單向反應(yīng)，也可以進(jìn)行逆向反應(yīng)』的觀點，這也是現(xiàn)今我們所稱之「可逆反應(yīng)」的先驅(qū)?？赡娣磻?yīng)的先驅(qū)1．下列關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的敘述正確的是(

)A．化學(xué)平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，與溫度無關(guān)B．兩種物質(zhì)反應(yīng)，不管怎樣書寫化學(xué)方程式，平衡常數(shù)均不變C．化學(xué)平衡常數(shù)等于某一時刻生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值D．溫度一定，對于給定的化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)D2．下列關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的說法正確的是(

)A．在任何條件下，化學(xué)平衡常數(shù)不變B．當(dāng)改變反應(yīng)物的濃度時，化學(xué)平衡常數(shù)會發(fā)生改變C．化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度、反應(yīng)物濃度、體系的壓強(qiáng)有關(guān)D．由化學(xué)平衡常數(shù)K可以推斷一個可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度D編號反應(yīng)平衡常數(shù)反應(yīng)熱