2-2-1化學平衡狀態(tài)化學平衡常數-【學好化學】高二化學課件（人教版2019選擇性必修1）

化學平衡狀態(tài)化學平衡常數第二章化學反應速率與化學平衡第二節(jié)化學平衡第2課時第1課時CHEMICALEQUILIBRIUMSTATECHEMICALEQUILIBRIUMCONSTANT化學平衡狀態(tài)化學平衡常數學習目標1.通過化學平衡狀態(tài)的建立過程，知道化學平衡是一種動態(tài)平衡，理解并會判

斷化學平衡狀態(tài)的標志。2.認識化學平衡常數是表征反應限度的物理量，知道化學平衡常數的含義。3.了解濃度商和化學平衡常數的相對大小與反應方向間的聯系。一、化學平衡狀態(tài)一定條件下，可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。1.化學平衡狀態(tài)概念適用對象：可逆反應；內在本質：v(正)=v(逆)≠0外在標志：反應混合物中各組分的濃度保持不變。適用條件：一定條件；一、化學平衡狀態(tài)2.化學平衡狀態(tài)特征逆：可逆反應（或可逆過程）；等：

v正=v逆(不等于零)；動：正逆反應均未停止，只是速率相等,是動態(tài)平衡；定：平衡時，各組分的濃度或含量保持不變；變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡，平衡

移動。一、化學平衡狀態(tài)3．化學平衡狀態(tài)的建立（1）

只有____________才能建立化學平衡狀態(tài)，即化學平衡問題的研究對象是可逆反應?？赡娣磻?）

以N2與H2反應生成NH3為例，c(N2)c(H2)v正c(NH3)v逆開始轉化終態(tài)最大00減小減小減小增大增大不變不變不變且不為0不變不變且不為0最大最大t1V逆V正=V正V逆時間速率一、化學平衡狀態(tài)(3)化學平衡狀態(tài)的建立除了必須是可逆反應外，還必須有一定的溫度、物質的濃度和氣體的壓強等外界因素的條件。所以，同一個可逆反應在不同條件下建立起的化學平衡狀態(tài)可能不同；不同的可逆反應，即使在相同條件下，建立起的化學平衡狀態(tài)也不一定相同。二、化學平衡狀態(tài)的判斷

v正=v逆≠0（1）用同一種物質來表示反應速率時，該物質的生成速率與消耗速率相等。即單

位時間內生成與消耗某反應物（生成物）的量相等。②速率之比化學方程式中相應的化學計量數之比。①表示兩個不同的方向。（2）用不同種物質來表示反應速率時必須符合兩方面1.等直接判斷法二、化學平衡狀態(tài)的判斷例如，一定條件下，可逆反應N2＋3H22NH3，對該可逆反應，表示正、逆反應速率可以用N2或H2或NH3來表示：（1）單位時間內，消耗1molN2，同時1molN2生成（2）單位時間內，消耗3molH2，同時有2molNH3反應掉（3）1個N≡N斷裂的同時，有6個N—H鍵斷裂二、化學平衡狀態(tài)的判斷各組分的濃度保持不變（注意不是相等，也不是成一定的比值）2.定直接判斷法①各組分的物質的量或物質的量分數保持不變②各氣體的體積或體積分數保持不變③各組分的質量或質量分數保持不變④體系的顏色和溫度不變⑤轉化率不變二、化學平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法3.氣體的平均相對分子質量M（1）若各物質均為氣體以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例若m+n≠p+q若m+n=p+q一定不一定例如：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，當平均相對分子質量不變時，一定是化學平衡狀態(tài)；H2(g)+I2(g)2HI(g)當平均相對分子質量不變時，不一定是化學平衡狀態(tài)。（變量不變即可判斷平衡）二、化學平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法（變量不變即可判斷平衡）（2）若有非氣體參與，無論等計量數或非等計量數反應，M不變時一定是化學平衡狀態(tài)。例如：C(s)+O2(g)CO2(g)當平均相對分子質量不變時，一定是化學平衡狀態(tài)

CO2(g)+C(s)2CO(g)當平均相對分子質量不變時，一定是化學平衡狀態(tài)特例：單一氣體的反應，氣體平均相對分子質量一定時，不能作為判斷平衡的標志3.氣體的平均相對分子質量M一定一定二、化學平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法4.氣體密度以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例若m+n≠p+q若m+n=p+q一定不一定（1）若各物質均為氣體ρ=m總V容器恒壓：二、化學平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法4.氣體密度ρ=m總V容器例如：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，恒容條件下，當氣體密度不變時，是化學平衡狀態(tài)

恒壓條件下，當氣體密度不變時，是化學平衡狀態(tài)

H2(g)+I2(g)2HI(g)恒容條件下，當氣體密度不變時，是化學平衡狀態(tài)恒壓條件下，當氣體密度不變時，是化學平衡狀態(tài)一定不一定不一定不一定二、化學平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法4.氣體密度ρ=m總V容器（2）若有非氣體參與，無論等計量數或非等計量數反應，恒壓或是恒容，ρ不變時一定

是化學平衡狀態(tài)。例如：C(s)+O2(g)CO2(g)

恒容條件下，當氣體密度不變時，是化學平衡狀態(tài)恒壓條件下，當氣體密度不變時，是化學平衡狀態(tài)CO2(g)+C(s)2CO(g)恒容條件下，當氣體密度不變時，是化學平衡狀態(tài)恒壓條件下，當氣體密度不變時，是化學平衡狀態(tài)一定一定一定一定二、化學平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法5.體系總壓強因為恒容、恒溫條件下，n(g)越大則壓強P就越大，則無論各成份是否均為氣體，只需考慮Δn(g)。當Δn(g)=0，則P為恒值，不一定是化學平衡狀態(tài)。當Δn(g)≠0，則P一定時，一定是化學平衡狀態(tài)。PV=nRT二、化學平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法5.體系總壓強PV=nRT例如：恒容、恒溫條件下，C(s)+O2(g)CO2(g)

當體系總壓強不變時，

是化學平衡狀態(tài)CO2(g)+C(s)2CO(g)當體系總壓強不變時，是化學平衡狀態(tài)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

當體系總壓強不變時，

是化學平衡狀態(tài)H2(g)+I2(g)2HI(g)當體系總壓強不變時，是化學平衡狀態(tài)不一定一定一定不一定二、化學平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法5.體系總壓強PV=nRT例1．在一定溫度下，將2molNO2氣體通入恒容密閉容器中，發(fā)生如下反應：

2NO2(g)

N2O4(g)。下列不能說明反應達到平衡的是(

)A．N2O4濃度不再改變B．NO2的消耗速率等于N2O4的生成速率C．混合氣體的顏色不變D．混合氣體中NO2百分含量不變B課堂練習解析N2O4濃度不再改變，反應達到平衡狀態(tài)，A說法正確；NO2的消耗速率和N2O4的生成速率均為正反應速率，不能作為平衡標志，B說法錯誤；混合氣體的顏色不變，NO2的濃度不再發(fā)生變化，反應達到平衡狀態(tài)，C說法正確；混合氣體中NO2百分含量不變，反應達到平衡狀態(tài)，D說法正確。答案：B2SO2(g)＋O2(g)，可用來確定該反應已達到平衡狀態(tài)的是(

)A．容器內壓強不隨時間改變B．SO3的消耗速率與SO2的生成速率相等C．三種氣體的分子數比為2∶2∶1D．容器內混合氣體的密度不隨時間改變二、化學平衡狀態(tài)的判斷間接判斷法5.體系總壓強PV=nRT例2．在恒溫下，固定容積的密閉容器中，有可逆反應2SO3(g)A課堂練習解析該反應為氣體體積增大的反應，壓強為變量，當容器內壓強不隨時間改變時，該反應達到平衡狀態(tài)，A正確；SO3的消耗速率與SO2的生成速率相等，表示的都是正反應速率，無法判斷平衡狀態(tài)，B錯誤；三種氣體的分子數比為2∶2∶1，無法判斷各組分的濃度是否繼續(xù)變化，則無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，C錯誤；該反應中混合氣體的密度為定值，無法根據容器內混合氣體的密度判斷平衡狀態(tài)，D錯誤。答案：A根據下表數據計算平衡時的值并分析其中規(guī)律：【交流·研討】I2(g)+H2(g)2HI(g)起始時濃度mol/L平衡時濃度mol/L平衡時c(H2)c(I2)c(HI)C(H2)C(I2)C(HI)0.011970.00694400.0056170.00059360.0127048.370.012280.00996400.0038410.0015240.0168748.620.012010.00840300.0045800.00097330.0148649.54000.015200.0016960.0016960.0118148.49000.012870.0014330.0014330.0100048.70000.037770.0042130.00042130.0293448.502c(HI)c(H2)·c(I2)2c(HI)c(H2)·

c(I2)【交流·研討】在457.6℃時反應體系H2(g)+I2(g)

?2HI(g)中各物質的濃度。從中我們可以發(fā)現：C2(HI)C(H2).C(I2)該反應在457.6℃達到平衡時，是個常數。三、化學平衡常數對于一般的可逆反應：mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g)在任意時刻時，稱為濃度商當該反應在一定溫度下達到化學平衡時：=KK是常數，稱為化學平衡常數，簡稱平衡常數。三、化學平衡常數1.化學平衡常數的表達式K=mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g)化學平衡常數：濃度商：c為平衡濃度c為任一時刻濃度三、化學平衡常數2.化學平衡常數的意義化學平衡常數是表明化學反應限度的一個特征值，通常情況下，只受溫度影響當反應中有關物質的濃度商等于平衡常數時，表明反應達到限度，即達到化學平衡狀態(tài)三、化學平衡常數2.化學平衡常數的意義K值越大，反應進行得越完全，反應物平衡轉化率越高；K值越小，反應進行越不完全，反應物平衡轉化率越低。一般來說，K>105時，反應就進行得基本完全三、化學平衡常數（1）平衡常數必須指明溫度，反應必須達到平衡狀態(tài)（2）平衡常數表示反應進行的程度，不表示反應的快慢，即速率大，K值不一

定大（3）在進行K值的計算時，純固體、純液體不作考慮，表達式中不需表達Fe3O4(s)+4H2(g)高溫3Fe(s)+4H2O(g)如：一定溫度下易錯提示三、化學平衡常數易錯提示（4）平衡常數的表達式與方程式的書寫有關N2+3H22NH32NH3N2+3H2某溫度下1/2N2+3/2H2NH3方程式的系數擴大n倍，K變?yōu)镵n；正反應與逆反應的K，互為倒數三、化學平衡常數Q＜K

，反應向正方向進行Q＝K，反應處于平衡狀態(tài)Q＞K

，反應向逆方向進行3.化學平衡常數的應用（1）判斷平衡移動的方向（2）判斷反應的熱效應若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應三、化學平衡常數H2(g)

+I2(g)

?2HI(g)

始始（mol/L）

0.010

0.010

0變化（mol/L）

平衡（mol/L）

0.0080

0.00400.0020

0.0020

0.00400.0080K=C2(HI)C(H2).C(I2)=(0.0040)2(0.0080)2=0.25例3.在某溫度下,將H2和I2各0.01mol/L的氣態(tài)混合物充入10L密閉容器中,充分反

應,達到平衡后,測得c(H2)=0.008mol/L.(1)求反應的平衡常數.(2)在上述溫度下,將H2和I2各0.20mol的氣態(tài)混合物充入該密閉容器中,試求達到

平衡時各物質的濃度.三、化學平衡常數(2)根據題意：c(H2)=0.020mol/L，c(I2)=0.020mol/L設H2的變化濃度為xmol?L-1

H2

+I2

?2HI始

0.020

0.020

0變

平

2xxx2x

0.020-x

0.020-xK只隨溫度發(fā)生變化，因此K=C2(HI)C(H2).C(I2)=(2x)2(0.020-x)2=0.25解得x=0.0040mol/LC(H2)=C(I2)=0.016mol/LC(HI)=0.0080mol/L三、化學平衡常數4.平衡轉化率

用平衡常數來表示反應的限度有時不夠直觀，常用平衡轉化率α來表示反應限度。對于可逆反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反應物A的平衡轉化率（該條件最大轉化率）可表示：課堂練習1.一定條件下，在密閉容器中，能表示反應X(g)＋2Y(g)?2Z(g)一定達到化學平

衡狀態(tài)的是(

)①X、Y、Z的物質的量之比為1∶2∶2②X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化③容器中的壓強不再發(fā)生變化④單位時間內生成nmolZ，同時生成2nmolYA．①②B．①④C．②③

D．③④C課堂練習2．當把晶體N2O4放入密閉容器中汽化，并建立了N2O4(g)